關于云計算時代的云存儲分析與實現

程旺　劉嵩巖　陳歡　張海寧

摘要：作為云計算的存儲部分，云存儲即為虛擬化的、易于擴展的存儲資源池。云存儲是以隨時隨地訪問的便捷性，按需使用的靈活性，極低的管理成本提供給用戶，任何被授權的用戶都能通過網絡訪問云存儲，享受云存儲帶來的便利。

關鍵詞：云計算;云存儲;便捷性;靈活性

中圖分類號：TP333 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）03-0123-02

1 云存儲概述

1.1 云存儲定義

云存儲是在云計算概念基礎上發展出來的一個概念。它不僅能夠節省整體的硬件成本，還具有按需使用的靈活性、良好的可擴展性、負載的均衡性等優點。云存儲是整合大量底層存儲設備組合的存儲資源池中的數據存儲和數據服務，再以統一的接口提供給按需使用的授權用戶。授權用戶可以通過網絡對存儲資源池進行全權訪問，并按需使用付費，不用考慮復雜的大規模存儲系統技術。

1.2 云存儲特點

云存儲作為目前存儲領域的一個新興產物，不可避免與傳統存儲進行比較。主要從架構、服務模式、存儲容量，三個方面進行比較：

（1）架構：云存儲的底層主要采用集群式的分布式架構，通過軟硬件虛擬化對用戶提供服務。而傳統存儲為了滿足某種具體應用而采用專門、特定的硬件組件構成的架構，不易于維護。（2）服務模式：云存儲服務模式是按需使用，按使用類型付費，服務提供商可快速的交付和響應。而用戶通過整機購買或租憑獲取存儲容量是傳統存儲所具有的服務模式。（3）容量：云存儲的存儲規模相當客觀，單個系統存儲的數據能達到萬億級，并具備動態伸縮，滿足數據規模增長的需求。傳統的存儲針對某個特定的應用來進行存儲，滿足應用所需容量，難于擴展。

2 云存儲結構模型

云存儲平臺結構可劃分為4個層次即為存儲層、基礎管理層、應用接口層和訪問層。

2.1 訪問層

授權用戶即可以通過標準的應用接口來登錄云存儲系統，進行任意的訪問和管理。云存儲提供的訪問方式和類型，要依據云存儲提供商的不同而不同。

2.2 應用接口層

該層為云存儲中最靈活的部分。不同的云存儲供應商根據實際業務需求，開發出相應的接口，提供不同的服務。比如視頻監控、網絡硬盤，遠程數據備份應用等服務。

2.3 基礎管理層

該層是云存儲中最核心的結構層。它是在集群技術、分布式存儲技術基礎上滿足多個存儲設備之間的協同工作，使大量存儲設備對外提供統一服務，并使存儲數據的訪問性能至最佳。

2.4 存儲層

存儲層中存儲設備數量眾多且種類繁雜（存儲設備有iSCSI、NAS、DAS等），且散布于不同地域。它們可以通過廣域網進行互聯并進行數據交互等操作。存儲設備管理系統將底層的存儲設備進行管理，以實現硬件設備的邏輯虛擬化及物理鏈路冗余管理，并對硬件存儲設備動態監控和維護。

3 云存儲關鍵技術

3.1 存儲虛擬化技術

存儲虛擬化將底層硬件存儲設備整合到一個大存儲量的資源池并實行統一管理，能完成數據遷移和存儲系統的改變。在虛擬存儲環境下，會向服務器層屏蔽硬件存儲設備的多樣性，僅保留其統一的邏輯特性，因此系統管理者只需要關注于上層管理空間，從而實現系統存儲的統一、簡單、輕松管理。

3.2 分布式擴展技術

云存儲采用了橫向擴展Scale-Out的架構。Scale-Out是指通過一定的分布式存儲技術將每個獨立的低成本存儲節點組成一個大而強的存儲系統。該系統通過添加存儲節點的方式來進行處理和存儲能力的擴展。Scale-Out架構的出現，會大大簡化存儲系統的部署工作，存儲容量可以輕松達到PB級，符合云存儲中海量存儲的特點。

3.3 數據加密、云安全

數據加密及云安全技術禁止存儲數據被未授權的用戶所訪問。同時，云存儲中的數據不被丟失可通過各種數據備份和容災技術實現。安全是云存儲的前提，如果用戶數據的安全及私密性得不到保證，沒有人會選擇云存儲。

4 云存儲系統架構

云存儲的系統架構，分為“控制節點”和“存儲節點”兩個部分。控制節點采用集群架構，存儲元數據，對存儲節點進行調度。存儲節點對數據進行大規模分布式存儲，可進行復制或者RAID備份。

所謂集群技術，就是一個區域內有眾多具有共享存儲空間的服務器，服務器通過局域網進行互通，用戶可以訪問集群內的任一服務器的存儲數據及提供的服務。當一臺服務器出現問題時，它所運行的業務將由其他服務器自動接管，因此實現了負載均衡和互為備份。

5 云存儲工作流程及實現

云存儲工作流程及實現主要包括：申請、調度、同步和備份四個過程。如圖1所示。

其中，大致流程是：業務系統向控制節點申請存儲資源，控制節點回復調度信息;數據經由網絡到達存儲節點進行分布式存儲;控制節點與存儲節點間同步調度與存儲信息;控制節點間進行元數據同步備份。

6 典型的云存儲應用

云存儲應用根據用戶群以及提供存儲服務方式的不同，分為公眾應用以及企業應用兩類。

云存儲公眾應用大多為網盤業務，大致為上傳、下載、同步備份等。國外的云存儲公眾應用如Dropbox、Googlle Driver和iCloud等。國內云存儲應用目前也涌現出了多個成功應用。比較著名的有華為網盤、金山快盤等。

云存儲的企業應用是提供基礎存儲設施以租用的方式為企業員工提供服務，如在線文檔編輯、文件共享等。國外的云存儲企業應用有Amazon S3云服務。國內的云存儲企業應用比較有名的是阿里云存儲服務以及盛大云存儲服務。

7 結語

隨著網絡技術的發展和科技的進步。云存儲將會走向更加成熟的階段，也是未來存儲的趨勢。云存儲帶來的服務會更加安全和便捷，會在各個領域得到廣泛的應用，即使現在面臨很多問題，但能肯定，隨著專業的云存儲服務提供商對系統的不斷優化，這些問題會迎刃而解。

參考文獻

[1] 姜濤.云存儲中數據安全關鍵技術研究[D].西安電子科技大學，2016.

[2] 張繼平.云存儲解析[M].人民郵電出版社，2013.

Cloud Storage Analysis and Implementation in the Age of Cloud Computing

CHENG Wang，LIU Song-yan，CHEN Huan，ZHANG Hai-ning

（Heilongjiang University，Harbin? Heilongjiang? 150080）

Abstract：As the storage part of cloud computing， cloud storage is a virtualized and easily expandable storage resource pool. Cloud storage is the convenience of anytime， anywhere access， on-demand flexibility， low management costs are available to users， any authorized user can access cloud storage through the network， enjoy the convenience of cloud storage.

Key words：cloud computing; cloud storage; convenience; flexibility