基于Android手機的可靠云存儲系統的架構設計

任碩果

摘要：本系統研究一種基于Android手機的可靠云存儲服務器架構。文件在內部存儲機制上采用分布式存儲，文件采用冗余切片，數據加密，數據校驗，分布式類文件系統等方法，分散存儲到云存儲服務器中，保證數據的高可靠性。

關鍵詞：云存儲；系統架構；Android

1云計算技術概述

隨著云計算技術的逐步成熟，云安全問題也日益突出。用戶將數據存放到一家云存儲提供商的系統中，往往會帶來數據完整性、保密性、可用性和廠商鎖定等風險。與此同時，以Android為代表的移動智能終端所面對的安全問題也日益嚴重。

為了彌補傳統云存儲以及移動設備所帶來的風險，同時滿足廣大用戶對手機等移動設備的使用需求，設計了跨越多服務提供商的Android可靠云存儲網盤系統。該系統不依賴于單一的云存儲廠商，文件經過冗余分片和加密，存儲在兩個云存儲提供商的系統中。用戶將無需擔心數據完整性，安全性以及數據可靠性等問題。同時，基于Android終端實現本系統，用戶既能體驗到移動互聯與云存儲技術帶來的便利，又能獲得前所未有的數據安全體驗。

2國外主流云網盤的現狀

Google Drive是google提供的一項網盤服務，免費提供15 GB空間，支持存儲和共享各種類型的文件，用戶可以實時和他人進行協同辦公，帶有強大的搜索功能，文檔修改同步功能等。中國用戶訪問Google Drive會出現一定困難。

Dropbox的免費空間只有2 GB，最大的特點就是“增量同步”，比如一個Word文檔，修改了一小部分，它會與云端進行比對，然后只需上傳修改的部分。這個特性在修改大型文件的時候十分好用，不需要整個重新上傳。但在中國不能完全正常訪問。

OneDrive是微軟公司的一款云存儲服務軟件，與電腦Windows 8以上系統高度整合，與WP手機電腦同步十分方便，和Office高度整合，并且可以在線office Web編輯文檔。但除此功能比較少，比較少人用。

百度云網盤是百度2012年正式推出的一項免費云存儲服務，首次注冊即可獲得5 GB的空間，首次上傳一個文件可以獲得1 GB，登錄百度云移動端，就能立即領取2 048 G永久免費容量。目前有Web版、Windows客戶端、Android手機客戶端，Mac客戶端，IOS客戶端和WP客戶端。用戶可以輕松將自己的文件上傳到網盤上，普通用戶單個文件最大可達4G，并可以跨終端隨時隨地查看和分享。百度網盤提供離線下載、文件智能分類瀏覽、視頻在線播放、文件在線解壓縮、免費擴容等功能。

微云是騰訊公司為用戶打造的一項智能云服務，10 T免費云空間。可以通過微云方便地在手機和電腦之間同步文件、推送照片和傳輸數據。支持文件、照片一鍵分享到微信，微信支持微云插件發送照片、文件，支持2G/3G網絡下推送照片。

上述各種網盤在使用體驗中，雖然優勢和特點各不相同，但是這些網盤在數據安全上都存在重要的問題。網盤將數據存放到自家的云存儲系統中，這樣用戶的數據存在完整性、保密性、可用性和廠商鎖定等風險。

3可靠云存儲系統的架構設計

3.1實現網盤高可靠云存儲系統的相關技術

本系統將文件分片編碼，散布到不同的云存儲提供商的網盤中。文件分片解決了廠商鎖定的風險；帶有容錯能力的非系統編碼，保證系統的可靠性、數據保密性。對文件片散列運算作為校驗和，判斷文件是否被修改，保證數據完整性。使用元數據來記錄文件散布信息和目錄結構信息，元數據則通過AES加密算法進行加密，并用多副本策略散布到不同的網盤上，加密保證了元數據的保密性，多副本實現元數據一致性。

3.2設計云存儲服務系統框架

本系統框架設計主要分為4層，由下到上分別為網絡層、接口層、系統層和用戶層，層級結構如圖1所示。

網絡層：一方面接收上層接口層的表單數據，然后使用HTTP協議通過網絡，把數據發送給云存儲服務器；另一方面獲取服務器響應，并將響應信息交付給接口層。

接口層：該層主要負責按照文件編碼要求的數據組織格式，對系統層數據進行管理組織，組織好表單后交付給網絡層；同時，等待底層網絡層發來的各種響應，并解析響應信息，將解析結果交付給上層系統層，待系統層去判斷與處理。

系統層：主要負責引導用戶對本系統軟件進行授權訪問，負責對下層目錄樹管理模塊、文件管理模塊和元數據管理模塊進行統一調度管理，以實現用戶操作請求和保證模塊間的一致性。

用戶層：負責接收用戶文件上傳、下載、刪除、創建目錄等請求，并將請求信息交付給系統層。同時，又會接收來自系統層的處理結果，最后以界面的形式將結果展示給用戶。

3.3設計云存儲服務系統核心層

系統核心層由授權認證單元、令牌管理單元和操作處理單元3部分組成。圖2展示了該層的模塊結構和功能。

授權認證單元主要負責引導用戶對本系統軟件進行OAuth標準授權，授權本系統軟件可以訪問用戶存儲在網盤上的資源。

令牌管理單元負責對各網盤廠商提供的令牌進行管理，保證令牌的安全和長期有效。

操作處理單元負責對下層目錄樹管理模塊、文件管理模塊和元數據管理模塊進行統一調度管理，以實現用戶操作請求和保證模塊間的一致性。

4實驗測試

本系統利用本院云計算技術與應用實驗室，使用實訓室內的云節點服務器搭建云存儲服務器，測試系統架構合理可行。本系統依托柳州市登峰科技公司的云服務平臺，進行系統負載測試和壓力測試，檢驗系統安全性、可靠性達到現場使用的需求。