高岳

摘 要

近些年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了較快發(fā)展，云計(jì)算技術(shù)也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，目前已逐步成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主要方向。作為一種新型網(wǎng)絡(luò)資源，云計(jì)算的廣泛使用能夠大大提高對(duì)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性，與此同時(shí)，通過(guò)在并分布存儲(chǔ)技術(shù)中應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，能夠確保分布存儲(chǔ)更加高效實(shí)用?；诖?，本文從云計(jì)算環(huán)境下的分布存儲(chǔ)技術(shù)的結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析了分布存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)存在的弊端，進(jìn)而就云計(jì)算環(huán)境下分布存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析。

【關(guān)鍵詞】云計(jì)算環(huán)境 分布存儲(chǔ) 關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)如今，云計(jì)算技術(shù)已成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也將成為下一代計(jì)算模式發(fā)展的重要基礎(chǔ)。目前，云計(jì)算技術(shù)在很多領(lǐng)域都有極其重要的作用，如計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域、商業(yè)計(jì)算領(lǐng)域，已逐漸成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)。在云計(jì)算環(huán)境下，相關(guān)研究數(shù)據(jù)的分布和存儲(chǔ)均集中于數(shù)據(jù)中心上，數(shù)據(jù)中心承擔(dān)的是管理和組織的重任。換言之，分布存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)處于云計(jì)算技術(shù)的核心位置。一般來(lái)說(shuō)，位于存儲(chǔ)中心的數(shù)據(jù)都是由眾多百萬(wàn)級(jí)以上節(jié)點(diǎn)組合形成的，具有極大是存儲(chǔ)規(guī)格，PB級(jí)和EB級(jí)居多。但是一直以來(lái)，分布存儲(chǔ)技術(shù)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)失效的問(wèn)題，這對(duì)云計(jì)算的推廣和應(yīng)用有很大的限制和阻礙作用，使得云計(jì)算運(yùn)行成本比較高。因此，對(duì)云計(jì)算環(huán)境下的分布存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究就成為業(yè)界的重中之重。

1 分布存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)在云計(jì)算環(huán)境下的構(gòu)成

數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算技術(shù)體系安全平穩(wěn)運(yùn)行的根本保障。通常，云計(jì)算的基本構(gòu)成主要分為兩個(gè)部分，其中硬件部分為計(jì)算機(jī)設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)提供必要支撐，軟件部分主要為了數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行提供服務(wù)。根據(jù)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)信息通路的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)功能類(lèi)型的不通可將云計(jì)算環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)劃分為以下幾種類(lèi)型，下面進(jìn)行具體介紹：

1.1 交換機(jī)

在云計(jì)算環(huán)境下分布存儲(chǔ)技術(shù)出現(xiàn)之前，交換機(jī)設(shè)備久已經(jīng)在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。在云計(jì)算技術(shù)體系中，交換機(jī)能夠發(fā)揮數(shù)據(jù)中心的作用，有了交換機(jī)，就能夠?qū)⒂脩艉驼麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)體系聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)障礙交換。一般情況下，交換機(jī)是通過(guò)與計(jì)算機(jī)服務(wù)器相連發(fā)揮作用，能夠順暢有序的讓數(shù)據(jù)包在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)環(huán)境中進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和傳遞。需要注意的是，這里提到的計(jì)算機(jī)服務(wù)器其本質(zhì)上是一種存儲(chǔ)設(shè)備，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取操作。交換機(jī)通常為樹(shù)形結(jié)構(gòu)，從里到外有3層，分別為聚合層、邊緣層和核心層。結(jié)合交換機(jī)的實(shí)際使用情況，可以看出交換機(jī)在使用過(guò)程中具有操作簡(jiǎn)單、連接容易、擴(kuò)展簡(jiǎn)單的顯著特點(diǎn)。但是，交換機(jī)技術(shù)也有一個(gè)致命的缺陷，無(wú)法滿足大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

1.2 服務(wù)器

隨著服務(wù)器在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳統(tǒng)的服務(wù)模式很快就被完全打破，此后，運(yùn)用單體計(jì)算機(jī)設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的順利連接。就服務(wù)器而言，其主要的任務(wù)就是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的數(shù)據(jù)信息對(duì)象進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，其最大的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)就是內(nèi)部結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，而最大的缺點(diǎn)則是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間過(guò)于狹小，這是限制其廣泛的最大問(wèn)題。

2 分布存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)在云計(jì)算環(huán)境中存在的問(wèn)題

2.1 容錯(cuò)性問(wèn)題

對(duì)于容錯(cuò)性問(wèn)題的解決，可以通過(guò)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)得以解決。在此前，主要是應(yīng)用RAID技術(shù)來(lái)解決計(jì)算機(jī)的容錯(cuò)性問(wèn)題。當(dāng)然了還可以通過(guò)應(yīng)用高性能服務(wù)器和專(zhuān)用的存儲(chǔ)設(shè)備，這些對(duì)計(jì)算機(jī)容錯(cuò)性問(wèn)題都能夠得到有效改善。但是我們必須清楚，在當(dāng)前大數(shù)據(jù)背景下，數(shù)據(jù)信息規(guī)模和節(jié)點(diǎn)數(shù)一直在不斷增加，這進(jìn)一步加大了數(shù)據(jù)的失效率。如果計(jì)算機(jī)容錯(cuò)性問(wèn)題在短時(shí)間內(nèi)不能很好的解決，一方面勢(shì)必會(huì)增加客戶的經(jīng)濟(jì)損失，另一方面，還會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)信息處理的工作效率。因此，計(jì)算機(jī)容錯(cuò)性問(wèn)題的解決已經(jīng)逐漸成為我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者們研究的熱點(diǎn)話題，只有合理解決這一問(wèn)題，才有可能實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2.2 擴(kuò)展性問(wèn)題

一直以來(lái)，計(jì)算機(jī)擴(kuò)展性問(wèn)題的解決主要是靠冗余磁盤(pán)的預(yù)留來(lái)完成的?？陀^的講，這種解決措施能夠使計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)磁盤(pán)的空間得到有效拓寬，這樣數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)將會(huì)擁有更大的存儲(chǔ)空間。但是我們看到這種解決方式仍然不能解決當(dāng)前大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的情形。因此，如果一味的通過(guò)冗余磁盤(pán)的預(yù)留方式解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的擴(kuò)展性問(wèn)題，往往是很難徹底解決大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理的問(wèn)題。特別地，我國(guó)當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)展的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了EB級(jí)，照這個(gè)發(fā)展速度，未來(lái)我國(guó)的數(shù)據(jù)規(guī)模將會(huì)更大，級(jí)別也會(huì)發(fā)展到更高地步。正因?yàn)檫@樣，才有必要對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心和數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，以滿足現(xiàn)代社會(huì)的需求。

2.3 成本控制問(wèn)題

在此之前，云計(jì)算技術(shù)還沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分布儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)只能適用于小規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算和處理，更無(wú)法合理解決能耗的問(wèn)題，因此在傳統(tǒng)技術(shù)條件下，分布儲(chǔ)存的材料成本和管理成本都處于較低水平。但是我們必須看到，當(dāng)今社會(huì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)高速發(fā)展，各國(guó)直接聯(lián)系正逐步加強(qiáng)，相應(yīng)的，無(wú)論是數(shù)據(jù)規(guī)模還是數(shù)據(jù)數(shù)量都在急劇增加，使得相關(guān)成本也有很大增加，在這種情況下，成本的控制問(wèn)題就成為了現(xiàn)代信息企業(yè)所需重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，如何在獲取經(jīng)濟(jì)利益最大化的同時(shí)保證能耗和成本控制在最低水平，這是眾多商家討論的焦點(diǎn)。很明顯，商家除了要考慮如何在滿足經(jīng)濟(jì)利益最大化的同時(shí)盡可能的降低成本外，還要考慮如何在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地，并樹(shù)立良好的企業(yè)形象。

3 云計(jì)算環(huán)境下分布存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)

通過(guò)前面的分析可知，分布存儲(chǔ)技術(shù)在云計(jì)算環(huán)境下普遍存在容錯(cuò)性問(wèn)題、擴(kuò)展性問(wèn)題以及成本控制問(wèn)題三種，這些問(wèn)題導(dǎo)致了云計(jì)算環(huán)境下數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算、處理的效率都極其低下，有待有效提高。目前，由于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)發(fā)展速度的進(jìn)一步加快，順利有效的解決了容錯(cuò)性問(wèn)題和成本控制問(wèn)題。下面所要介紹的容錯(cuò)性技術(shù)和節(jié)能技術(shù)都能夠?qū)崿F(xiàn)云計(jì)算環(huán)境下分布數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能力的有效提升，下面進(jìn)行詳細(xì)介紹：

3.1 數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)

數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)在分布存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)研究領(lǐng)域是一項(xiàng)極其重要關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠使得系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性得到大幅提高，還能有效提高數(shù)據(jù)的訪問(wèn)效率。很多時(shí)候，數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)的應(yīng)用都是通過(guò)增加數(shù)據(jù)冗余來(lái)完成的，因?yàn)橐坏┯辛巳哂鄶?shù)據(jù)，這樣可以保證在數(shù)據(jù)失效或者丟失時(shí)還能夠查找到數(shù)據(jù)，但是由于大量的數(shù)據(jù)冗余，使得存儲(chǔ)資源的消耗進(jìn)一步加大，這是個(gè)不容忽視的問(wèn)題。因此，要考慮在保證容錯(cuò)的同時(shí)，盡量提高存儲(chǔ)資源的利用效率，達(dá)到降低成本的目的。目前，數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的主要分為兩種，一種是糾刪碼容錯(cuò)技術(shù)，另一種是復(fù)制容錯(cuò)技術(shù)。