云存儲的關鍵技術與應用探討

劉光明　周越　張瑞虹　白瑞俊

摘要：隨著信息化技術的快速發展，特別是云計算與物聯網技術的應用，面對未來海量的存儲數據，傳統的SAN或NAS在容量和性能的擴展上存在瓶頸。在云計算這種新型的服務模式下，只有高效、安全的云存儲系統才能滿足未來大規模數據計算需求。

關鍵詞：大規模數據；云計算；云存儲

中圖分類號：TP333 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）30-0061-03

1 云存儲概述

云存儲是伴隨著云計算的興起出現的一種新的存儲形式，它把存儲從計算機中抽取出來，作為一種服務來提供。云存儲一般通過采用先進的分布式存儲技術集中地管理數據，通過多種形式提供給用戶使用。因此它實現了管理的統一性、數據保存的唯一性、使用的方便性和更高的安全性。

與云計算系統相比，云存儲可以認為是配置了大容量存儲空間的一個云計算系統。從架構模型來看，云存儲系統比云計算系統多了一個存儲層，同時，在基礎管理上也多了很多與數據管理和數據安全有關的功能，兩者在訪問層和應用接口層則是完全相同的。

2 云存儲的應用

云存儲是一種存儲服務體系，需要各種存儲設備組成一個共享的存儲池，通過軟件應用平臺對用戶提供各種不同類型的存儲服務。云存儲可以面向個人提供網絡磁盤、在線文檔編輯、在線視頻點播等服務，同時還能面向企業提供空間租賃服務和企業級遠程數據備份和容災等服務。隨著云計算和高性能計算面向能源、機械制造、生物技術及廣大科研機構的服務應用領域不斷擴大，數據存儲量也不斷增多，需要大容量的存儲空間作為計算服務的重要技術支撐。

3 云存儲系統架構及技術實現

3.1 云存儲系統架構

3.2 云存儲系統技術實現

云存儲是通過網絡開放界面為用戶提供完整的存儲服務。用戶可以直接使用存儲相關的在線服務，比如網絡磁盤、在線存儲、在線備份或者是在線歸檔等服務。面向多用戶的環境提供各種數據操作、共享功能以及跨平臺的數據服務能力。一般地，數據都存儲在本地磁盤上面或者存儲在一個機房里。它能提供的共享和傳輸的靈活性比較差，只能局限于直接相連的設備。云存儲徹底解決了這一問題，它提供共享服務，使得相互直接傳輸、分享文件變得更為簡單，又由于文件是存儲在服務端，不僅使得任何人、任何時間、任何地點都可以獲取文件，就像存取本地磁盤的文件一樣。目前，云存儲系統解決方案主要分為兩種模式。

3.2.2 方案Ⅱ。方案Ⅱ系統架構如圖3所示。在方案Ⅱ的系統架構中，云存儲系統應用軟件部署在前端存儲服務器中，通過網絡對數據庫服務器和磁盤陣列進行管理。數據庫服務器用以存儲用戶信息、文件位置、權限等數據，磁盤陣列用以存儲元數據文件，如果數據量增多，只需在磁盤陣列中增加磁盤進行擴容。前端服務器負責對外提供文件的上傳/下載、共享、歸檔等功能的云存儲服務。方案Ⅰ與方案Ⅱ結構特點對比如表1所示。

方案Ⅰ架構簡單、易于部署，但是不具有大量數據的吞吐能力，隨著數據量的增多會導致系統負載增加，影響存儲效率。另外，方案Ⅰ不易進行存儲空間的擴展，而且將文件數據和用戶信息數據部署到一臺服務器中會影響云存儲系統的安全性。

方案Ⅱ具有海量存儲空間的擴展能力，能夠實現存儲層設備的即插即用，方便擴容。另外，分布式架構將數據信息、用戶信息、Web應用服務分別存放有效保障了系統的吞吐能力和安全性，可以根據實際需求建設大、中型面向服務的云存儲系統。

4 云存儲的主要技術特點

4.1 集中存儲

將分散在各種終端設備中的數據集中存儲在云存儲服務器中，部門或項目內部、部門與部門之間實現協同工作，可以避免數據不必要的流失，免受病毒感染和黑客攻擊，并且能夠實現隨時隨地訪問數據。

4.2 統一管理

云存儲提供子賬戶功能，子賬戶權限管理靈活，可以針對網盤中任意目錄對子賬戶指定權限，包括預覽、上傳、下載、上傳/下載、全部。二級管理員功能可以輕松實現分級管理。

4.3 安全可靠

后臺采用分布式文件系統，實現設備級、系統級、部署級一體的多級容災機制。帶有入侵監測系統，能使在入侵攻擊對系統發生危害前，監測到入侵攻擊，并利用防護系統驅逐入侵攻擊，并且可以支持網絡銀行SSL加密技術、文件加密存儲和傳輸。

4.4 同步技術

通過客戶端+云端的工作模式，會將客戶端本地文件自動或手動實時同步到云端服務器中，提供多設備之間的文件同步訪問能力，省去利用U盤、數據線等方式傳遞文件的麻煩，真正實現移動辦公。

4.5 文件協助與共享

通過建立群組，進行協同辦公，可以對該群組空間增加用戶并授予文件操作權限，群組空間的用戶可對同一文檔進行編輯、系統自動進行版本管理，有效解決多人的編輯與沖突，當有最新版本更新時，系統自動更新并提醒相關用戶，并且群組文檔修訂歷史可進行追溯，用戶可找回歷史版本，人員調崗、離職時，個人工作空間與群組工作空間的數據可一鍵遷移或合并。

4.6 在線編輯

通過在線編輯功能省去了編輯文檔需要下載到本地再上傳的過程，實現了Office文檔在線編輯、視頻/音樂在線點播功能。

4.7 多終端訪問

支持iOS、Android系統的各種Phone和PAD設備，讓用戶可以更加快捷地訪問到數據，實現隨時隨地地數據存儲服務。

5 云存儲技術發展趨勢

云存儲是以服務為中心的，利用云存儲的動態虛擬化的資源管理方式對數據庫服務器及存儲服務器進行動態虛擬化的管理，實現了系統資源的合理動態配置，有效地利用資源，避免資源的浪費。未來的存儲系統需要滿足一個更高規模的存儲需求，因此，一個易管理、可擴展、高效安全的云存儲系統是未來云存儲的研究和發展方向。

參考文獻

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作者簡介：劉光明（1974-），男，甘肅天水人，甘肅省計算中心副研究員，在讀工程碩士，研究方向：高性能計算、網絡工程。

（責任編輯：秦遜玉）