引言
“云”是當(dāng)今計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里最為熱門(mén)的一個(gè)關(guān)鍵詞，作為一種互聯(lián)網(wǎng)的比喻，“云”已經(jīng)深入到人們生活的各個(gè)方面。作為當(dāng)今數(shù)字信息技術(shù)的三大基石之一的存儲(chǔ)技術(shù)，是現(xiàn)代信息社會(huì)的基礎(chǔ)，為云計(jì)算等多項(xiàng)技術(shù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)研究表明，現(xiàn)今全球的信息總量已經(jīng)超過(guò)了1000EB，磁盤(pán)技術(shù)的發(fā)展，使得硬盤(pán)具有更大容量，如今新推出的SATA硬盤(pán)已普遍具有了TB級(jí)的容量，但對(duì)于云計(jì)算這種信息服務(wù)模式，單個(gè)硬盤(pán)容量已顯然不足以支持云計(jì)算服務(wù)模式對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求，從而使得存儲(chǔ)設(shè)備成為了云計(jì)算在性能的擴(kuò)展上的瓶頸。
另外，現(xiàn)今社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)及其存儲(chǔ)系統(tǒng)的依賴(lài)性越來(lái)越強(qiáng)，一旦發(fā)生自然或者人為損壞，造成了存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失，對(duì)人們的正常工作、生活將產(chǎn)生沉重打擊，因此存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)是當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。云存儲(chǔ)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一個(gè)分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，它將數(shù)據(jù)保存在多個(gè)遠(yuǎn)端服務(wù)器中，這樣本地存儲(chǔ)設(shè)備或者某個(gè)遠(yuǎn)端服務(wù)器出現(xiàn)故障，存儲(chǔ)信息出現(xiàn)丟失，另外存儲(chǔ)設(shè)備中的備份數(shù)據(jù)將會(huì)自動(dòng)提到恢復(fù)作用，從而增強(qiáng)了存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性。移動(dòng)辦公是辦公模式的發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)方式只能將數(shù)據(jù)、文本等辦公資料存儲(chǔ)在移動(dòng)介質(zhì)中，這種模式不僅攜帶不便，而且易丟失。云存儲(chǔ)模式下，所有的辦公資料都將存儲(chǔ)在遠(yuǎn)端的服務(wù)器中，不論在室內(nèi)或者室外辦公，所有的資料都將方便獲取，且不需要辦公者自身攜帶，安全保密性也可得到提高。本文將對(duì)云存儲(chǔ)這種新式存儲(chǔ)模式進(jìn)行初步探討。
1 云存儲(chǔ)概述
1.1云存儲(chǔ)的定義
云存儲(chǔ)是指通過(guò)集群網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)中大量不同類(lèi)型存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)一定方式進(jìn)行集成，共同提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。云存儲(chǔ)是云計(jì)算的存儲(chǔ)部分，本質(zhì)上是為大數(shù)據(jù)量運(yùn)算時(shí)提供存儲(chǔ)和管理。關(guān)于云存儲(chǔ)，全球網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工業(yè)協(xié)會(huì)給出的定義是：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供可配置的虛擬化的存儲(chǔ)及相關(guān)數(shù)據(jù)的服務(wù)。云存儲(chǔ)的內(nèi)涵是存儲(chǔ)自動(dòng)化和存儲(chǔ)虛擬化，目標(biāo)是接近100%的使用存儲(chǔ)空間。
圖1云存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型圖
簡(jiǎn)而言之，云存儲(chǔ)就是將數(shù)據(jù)資源放到網(wǎng)絡(luò)上，隨時(shí)供用戶(hù)存取的一種新興存儲(chǔ)模式。從用戶(hù)角度來(lái)說(shuō)，云存儲(chǔ)不是面對(duì)某一個(gè)具體的存儲(chǔ)設(shè)備，而是一種數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)，是面對(duì)由各種各樣的存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器構(gòu)成的集合體。用戶(hù)可以在任何時(shí)間、地方，透過(guò)任意網(wǎng)絡(luò)連接的方式，方便地存取所需要的數(shù)據(jù)。近年來(lái)，有多家商業(yè)軟件公司推出了自己的云存儲(chǔ)產(chǎn)品和服務(wù)，包括Microsoft的Azure、Google的GFS、Amazon的S3等等。
1.2云存儲(chǔ)的特點(diǎn)
本質(zhì)上，云存儲(chǔ)不在是一種存儲(chǔ)，而是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的服務(wù)，具有海量存儲(chǔ)、易擴(kuò)容、統(tǒng)一管理、成本低廉、隨意讀取、資源共享等特性。對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，云存儲(chǔ)的設(shè)備是完全透明的，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與云端服務(wù)器連接，用戶(hù)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。由于云存儲(chǔ)是基于商業(yè)組件的，用戶(hù)只需向存儲(chǔ)服務(wù)提供商提出申請(qǐng)，就可擁有自己的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，節(jié)約了昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施投資，存儲(chǔ)服務(wù)提供商可按需收費(fèi)，而用戶(hù)可跨不同應(yīng)用，不受具體地理位置的限制使用存儲(chǔ)資源。總結(jié)一下，云存儲(chǔ)具有下列幾個(gè)典型特點(diǎn)：
（1）低成本。由存儲(chǔ)服務(wù)提供商為用戶(hù)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，用戶(hù)只需通過(guò)網(wǎng)絡(luò)終端連接云服務(wù)，即可在任何位置訪問(wèn)數(shù)據(jù)資源，用戶(hù)不需要提供任何存儲(chǔ)介質(zhì)，節(jié)省了購(gòu)買(mǎi)服務(wù)器和維護(hù)人員的開(kāi)銷(xiāo)。
（2）高可靠性。一般而言，存儲(chǔ)服務(wù)提供商都具掌握專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，通過(guò)數(shù)據(jù)快照、鏡像存儲(chǔ)鏡像以及數(shù)據(jù)自動(dòng)同步等措施來(lái)保障存儲(chǔ)服務(wù)的高可靠性，避免用戶(hù)數(shù)據(jù)丟失，另外存儲(chǔ)服務(wù)提供商有嚴(yán)格管理機(jī)制，利用數(shù)字加密等技術(shù)防止數(shù)據(jù)被篡改和被攻擊，還配置了專(zhuān)業(yè)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)管理，從某種意義上說(shuō)，云存儲(chǔ)比本地存儲(chǔ)更可靠。
（3）可訂購(gòu)性。服務(wù)提供商是面對(duì)所有類(lèi)型的用戶(hù)提供多種不同的云存儲(chǔ)服務(wù)，用戶(hù)可以根據(jù)自身需求進(jìn)行定制云服務(wù)，并按照不同服務(wù)內(nèi)容付費(fèi)。
（4）高容量性。存儲(chǔ)服務(wù)提供商都擁有規(guī)模巨大的服務(wù)器，如Google擁有100多萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，微軟、IBM也擁有十多萬(wàn)臺(tái)，一些企業(yè)內(nèi)部私有的云存儲(chǔ)也有數(shù)百臺(tái)服務(wù)器，這些數(shù)量眾多的服務(wù)器提供了海量的容量空間，用戶(hù)不用擔(dān)心存儲(chǔ)空間不足，避免了因數(shù)據(jù)增長(zhǎng)不得不刪除數(shù)據(jù)，可以說(shuō)用戶(hù)可獲得無(wú)限存儲(chǔ)空間，無(wú)需擔(dān)心存儲(chǔ)資源枯竭。
（5）易于集中管理。云存儲(chǔ)將散在各地的信息集中起來(lái)存儲(chǔ)，避免數(shù)據(jù)重復(fù)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)查重，便于管理，只要經(jīng)過(guò)授權(quán)，用戶(hù)可在任何時(shí)間地點(diǎn)隨時(shí)取用數(shù)據(jù)，無(wú)需專(zhuān)門(mén)配置人員維護(hù)數(shù)據(jù)，減少了管理難度。
2 云存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)
云存儲(chǔ)系統(tǒng)通常可劃分為4層：存儲(chǔ)層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層、訪問(wèn)層。結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。
2.1存儲(chǔ)層
存儲(chǔ)層是一種分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，本質(zhì)上是一種服務(wù)，是云存儲(chǔ)基礎(chǔ)。存儲(chǔ)層有多種選擇，如FC光纖通道存儲(chǔ)設(shè)備、NAS、iSCS、等。存儲(chǔ)層中的存儲(chǔ)設(shè)備分布于不同地域且數(shù)量龐大，彼此通過(guò)光纖連接在一起。存儲(chǔ)層主要功能是連接融合不同存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備及其數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)邏輯虛擬化、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容。
2.2基礎(chǔ)管理層
基礎(chǔ)管理層是云存儲(chǔ)系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)，是存儲(chǔ)的核心部分。基礎(chǔ)管理層通過(guò)網(wǎng)格計(jì)算、分布式文件系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的協(xié)同工作，對(duì)外提供統(tǒng)一存儲(chǔ)服務(wù)。在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，云存儲(chǔ)分布式文件系統(tǒng)將文件按照一定大小分割成數(shù)據(jù)塊，并為每個(gè)數(shù)據(jù)塊創(chuàng)建副本，一個(gè)節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)失效時(shí)，可通過(guò)自動(dòng)復(fù)制副本來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的安全。
基礎(chǔ)管理層還可以加入數(shù)據(jù)加密、權(quán)限管理等管理技術(shù)，以防止惡意攻擊，保證云存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)正確的用戶(hù)訪問(wèn)權(quán)限，保證云存儲(chǔ)的穩(wěn)定和安全。
2.3應(yīng)用接口層
應(yīng)用接口層為實(shí)際應(yīng)用與云存儲(chǔ)的基礎(chǔ)服務(wù)層之間提供交互功能。根據(jù)實(shí)際需求，云存儲(chǔ)服務(wù)商可以根據(jù)用戶(hù)的不同需求，提供不同的應(yīng)用服務(wù)，具體來(lái)說(shuō)就是開(kāi)發(fā)不同的應(yīng)用服務(wù)接口。常見(jiàn)接口比如IPTV服務(wù)、在線(xiàn)備份服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)服務(wù)等。同時(shí)在這一層也可實(shí)現(xiàn)用戶(hù)認(rèn)證和對(duì)訪問(wèn)的控制。
2.4訪問(wèn)層
用戶(hù)應(yīng)用公用接口登陸云存儲(chǔ)系統(tǒng)，登錄時(shí)需經(jīng)過(guò)授權(quán)，授權(quán)之后的用戶(hù)才能使用服務(wù)，根據(jù)用戶(hù)需求的不同，云存儲(chǔ)服務(wù)提供的訪問(wèn)類(lèi)型會(huì)有所不同。以谷歌成熟的云存儲(chǔ)系統(tǒng)GFS(GoogleFileSystem)為例，說(shuō)明上述的云存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。GFS系統(tǒng)構(gòu)架圖如圖2所示。
圖2 GFS系統(tǒng)構(gòu)架圖
在GFS系統(tǒng)中，使用文件在服務(wù)器上的存放路徑作為標(biāo)識(shí)，文件按照一定層次組織在系統(tǒng)中存儲(chǔ)。GFS系統(tǒng)的整體構(gòu)架由主服務(wù)器和相配套的塊服務(wù)器構(gòu)成，其中主服務(wù)器作為文件元數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)，包括文件名、塊名、文件到塊的映射，以及塊副本位置。主服務(wù)器還管理副本塊的分配與回收以及塊的移動(dòng)等。
客戶(hù)端利用Google提供的API接口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)：讀數(shù)據(jù)時(shí)，首先通過(guò)主服務(wù)器的元數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)塊的位置，在從塊服務(wù)器上讀取數(shù)據(jù)。這樣避免了因大量讀操作對(duì)主服務(wù)器帶來(lái)的擁擠；寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，客戶(hù)端向主服務(wù)器請(qǐng)求塊服務(wù)器，主服務(wù)器向客戶(hù)端回復(fù)塊的標(biāo)識(shí)符和副本的位置，客戶(hù)機(jī)得到主服務(wù)器授權(quán)后將數(shù)據(jù)推送所有的副本上。
3云存儲(chǔ)的應(yīng)用
3.1云存儲(chǔ)產(chǎn)品介紹
根據(jù)面向用戶(hù)的不同以及云存儲(chǔ)服務(wù)商提供服務(wù)類(lèi)型不同，云存儲(chǔ)服務(wù)的應(yīng)用模式可分為企業(yè)應(yīng)用模式和個(gè)人應(yīng)用模式。
3.1.1企業(yè)云存儲(chǔ)
（1）空間租賃服務(wù)：企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量巨大，且數(shù)據(jù)在不斷增長(zhǎng)，企業(yè)自身可以通過(guò)投入資金購(gòu)買(mǎi)硬件設(shè)備存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這種方式不僅花費(fèi)大，且需要投入人力成本對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。云存儲(chǔ)服務(wù)商可為各企業(yè)提供功能強(qiáng)大且便捷的空間租賃服務(wù)，通過(guò)高性能大容量云存儲(chǔ)系統(tǒng)，以滿(mǎn)足企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求。
（2）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份：企業(yè)往往需要充足的空間用來(lái)存儲(chǔ)企業(yè)自身的數(shù)據(jù)，由于這些數(shù)據(jù)十分寶貴，極具價(jià)值，在存儲(chǔ)的同時(shí)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以便數(shù)據(jù)恢復(fù)，企業(yè)不斷增加數(shù)據(jù)量，對(duì)數(shù)據(jù)安全性提出了更高要求。企業(yè)可通過(guò)云存儲(chǔ)服務(wù)對(duì)已備份的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，在企業(yè)數(shù)據(jù)發(fā)生丟失的時(shí)候，就可保證數(shù)據(jù)的安全。
（3）視頻監(jiān)控系統(tǒng)：這一系統(tǒng)主要是通過(guò)云存儲(chǔ)的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控功能，具體來(lái)說(shuō)就是在遍布全國(guó)的云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，嵌入視頻監(jiān)控，并將視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，在通過(guò)相應(yīng)的監(jiān)控軟件調(diào)用和管理視頻數(shù)據(jù)。
3.1.2個(gè)人云存儲(chǔ)
（1）網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)：主要實(shí)現(xiàn)個(gè)人用戶(hù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份的網(wǎng)絡(luò)化，用戶(hù)可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在在線(xiàn)云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。
（2）在線(xiàn)編輯：主要為個(gè)人用戶(hù)在線(xiàn)文檔編輯服務(wù)，個(gè)人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)文檔的編輯，在個(gè)人終端無(wú)需安裝編輯軟件，編輯的文檔存儲(chǔ)在云系統(tǒng)的個(gè)人空間中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)即可實(shí)現(xiàn)文檔的傳輸與共享功能，對(duì)文檔進(jìn)行修改和管理。
（3）在線(xiàn)游戲：為用戶(hù)提供在線(xiàn)游戲服務(wù)，通過(guò)云存儲(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)龐大的超能游戲服務(wù)器群，所有玩家在一個(gè)游戲服務(wù)器組之下集中管理，實(shí)現(xiàn)更多的功能，最大限度提升性能，使其具有更好的游戲體驗(yàn)。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著云存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的用戶(hù)開(kāi)始享受云存儲(chǔ)服務(wù)。云存儲(chǔ)能夠使用戶(hù)享受強(qiáng)大的數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的隨意讀取、統(tǒng)一管理、實(shí)時(shí)擴(kuò)容、超強(qiáng)安全及海量存儲(chǔ)功能。云存儲(chǔ)服務(wù)提供商在保證了用戶(hù)數(shù)據(jù)的高安全可靠性的同時(shí)，讓用戶(hù)感受到便捷服務(wù)的。作為一種先進(jìn)的服務(wù)技術(shù)，云存儲(chǔ)有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。但現(xiàn)在云存儲(chǔ)系統(tǒng)資源的利用率不高，管理較復(fù)雜，且云存儲(chǔ)的應(yīng)用依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)通訊的性能，并且可靠性、安全性依然存在若干問(wèn)題，這些問(wèn)題及未完全解決的技術(shù)將是云存儲(chǔ)下一步發(fā)展的研究重點(diǎn)。
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本文標(biāo)題：基于網(wǎng)絡(luò)的云存儲(chǔ)模式的分析探討
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