基于云計算的分布式存儲技術研究

王茱 東北石油大學

基于云計算的分布式存儲技術研究

王茱 東北石油大學

隨著信息技術的快速發展，出現一種新的計算模式“云計算”，并且已逐漸趨于成熟穩定，被廣泛運用到各個行業領域中。基于云計算的存儲系統，大都采用其關鍵設施“分布式存儲”。本文主要從對當前基本云計算的分布式存儲技術的內容進行分析，并提出其未來發展方向。

云計算 分布式存儲 技術

云計算是一種以網絡為中心，通過構建一個甚至是多個網絡設備相互連接的數據中心，把海量的數據都存儲到數據中心上并向上提供安全、有效的的信息存儲和計算的服務。云環境下，為了解決海量數據的可擴展存儲問題，分布式存儲技術應運而生。與集中式存儲技術不同，分布式存儲技術并不是將數據存儲在某個或多個特定的節點上，而是通過使用互聯網上的每臺設備上的磁盤空間，并且將這些分散的資源數據構成一個虛擬的存儲設備，數據分散的存儲在各個設備上。

1 云環境下分布式存儲技術概述

1.1 基本機構

首先，以服務器為核心的網絡結構。這種結構主要是利用網線將所有的服務器上面安裝的相應網卡進行相互連接，在操作使用的過程中，服務器對數據進行及時存儲、處理，數據包的轉發功能也完全由服務器負責而不是通過交換機使得整個結構和線路的鏈接上面變得更簡單清晰化。這種結構有利于服務器和底層網絡的直接互交，但也有一定的不足，由于在運行過程中極大地占用了服務器資源，使服務器的負荷量過大，導致計算機運行速度變慢、效率降低，甚至會損壞計算的相關性能。其次，以交換機為核心的結構。這種結構主要是以交換機為中心紐帶，將多個服務器互連起并承擔數據包的轉發功能。其操作方法簡單方便，數據可擴展性較大，但存儲容量教小，存儲技術相對落后，對下層服務器的利用率較低。最后，以服務器和交換機為核心的混合結構。這種混合結構其實就是將兩種結構巧妙地結合起來，揚長避短，通過交換機連接各個服務器并在所有的服務器上面安裝網卡從而構成一個更加靈活、方便的網絡結構，更有利于數據的存儲和轉發，根據服務器與節點之間的關系在服務器上實行節點互聯的方法來更快捷地完成數據之間的傳遞。這種混合模式結構具有操作簡便靈活、可擴展性大、降低成本等特點。

1.2 主要技術內容

第一種，節能技術。主要分為硬件節能技術和軟件節能技術，其中，硬件節能技術又可以分為兩種，一種是通過改進硬件設備、優化節能體系與結構從而降低計算機存儲能耗達到節能的目的，例如：ARM體系結構。另一種是從數據中心出發，通常在構建數據中心的過程中，使用低性能耗的硬件設備避免高性能耗的設備，降低數據中心能耗從而實現節能減耗的目的。例如在芯片的研究上，研究如何把低能耗同時性能也較低的芯片應用到數據中心上，產生能滿足任務需要的更高性能需求。軟件節能技術主要是通過一定的軟件方法，在不不影響性能的前提下，使用節點動態的運作方式，使數據中心內部的節點進入低能耗的狀態，從而實現對能耗的有效節約。

第二種，數據容錯技術。主要分為基于復制的容錯技術和基于糾刪碼的容錯技術。糾刪碼容錯技術主要指通過對多個數據對象進行編碼而產生編碼對象，實現有序排列數據對象的技術，使數據在傳遞過程中簡單化，還達到了降低通過完全復制帶來的巨大存儲開銷支出的目的。該技術能夠容忍多個數據信息的丟失，避免了對個別丟失信息的過于依賴，弱化個體強化整體，以系統觀的思想傳遞數據。復制容錯技術，主要是指對一個數據對象同時創建多個相同的數據副本，并把這些相同的數據副本分散到各個存儲節點上。這種技術可以實現數據的快速補充，從而快速修復數據中心出現的錯誤。該技術相對于糾刪碼容錯技術，雖然能能保證整體數據的高質量但存儲成本更大。

2 分布式存儲技術未來發展方向

2.1 加大研究基于糾刪碼的技術

如今，云計算環境下，例如機架無關、相關、隨機放置等數據放置方法都比較簡單，且都主要針對于復制容錯技術。現有的工作中卻很少有針對基于糾刪碼的放置技術的研究策略。實際操作中，不同的放置方法同樣對基于糾刪碼的容錯技術的容錯性和數據訪問效率具有很深遠的影響。這就要求我們要根據數據中心網絡結構的特點和具體操作應用特點，設計研究出針對于基于糾刪碼的容錯技術的放置策略，且可以從節能減耗的目標下，深入研究該技術的數據放置策略。

2.2 改善數據網絡結構

根據存儲應用的訪問模式的多樣性，設計出一個能夠高效組織和管理數據的數據網絡中心結構從而達到均衡鏈路負載、提高系統吞吐率的目的。

2.3 降低能耗成本

為了減少數據中心網絡的能耗成本，且達到節能的目的，可以分析研究存儲應用的數據訪問模式以及流量特征，在不影響數據容錯性能和效率的前提下，關閉數據中心網絡中一些不必要的鏈路和交換機。

3 小結

總之，云計算是信息技術發展的產物，應用廣泛。其分布存儲技術也面臨著巨大的挑戰需要我們在未來的發展研究中不斷完善。

[1]陳大偉,張清,劉敏.試論云計算環境下的分布式存儲技術[J].科技展望,2016,(31):16

[2]唐京偉.基于云計算的分布式存儲技術[J].中國傳媒科技,2013,(15):106-110