云計算中數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵問題研究與實現(xiàn)

一、云計算的數(shù)據(jù)庫現(xiàn)狀

云計算使用的硬件設(shè)備主要是成堆的服務(wù)器，企業(yè)和個人用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)獲取計算能力，未來也可能出現(xiàn)一些超大型企業(yè)內(nèi)容通過廣域網(wǎng)獲得計算能力的模式。這種運算模式從表面看是避免了大量的硬件投資，更深層次的優(yōu)勢是對運維成本的節(jié)省。云數(shù)據(jù)庫市場主要由Google的Bigtable， Amazon的SimpleDB，AppJet的AppJet數(shù)據(jù)庫以及甲骨文開源BerkelyDB等新型數(shù)據(jù)庫。但Google和Amazon幾乎主宰了整個云數(shù)據(jù)庫市場。Google的Bigtable是一個管理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分布式存儲系統(tǒng)，其設(shè)計目的是為了擴展非常大數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，通過數(shù)千臺服務(wù)器實現(xiàn)PB級數(shù)據(jù)存儲，Google本身的網(wǎng)頁索引，Google地球和Google金融都在使用Bigtable。Amazon的SimpleDB是一個高可用、可擴展、靈活的，非關(guān)系數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，存儲和查詢數(shù)據(jù)由開發(fā)人員向Web服務(wù)請求，其他工作由SimpleDB完成。

二、云數(shù)據(jù)庫存在的安全問題

2.1 傳統(tǒng)安全區(qū)域的劃分無效

在傳統(tǒng)中通過物理上和邏輯上的安全域定義，可以清楚地定義邊界和保護(hù)設(shè)備用戶，但是在云計算中無法實現(xiàn)。

2.2 非授權(quán)訪問

非授權(quán)訪問是指事先沒有獲得系統(tǒng)相應(yīng)的授權(quán)，就可訪問網(wǎng)絡(luò)和計算機的資源。在云計算環(huán)境下，具有數(shù)據(jù)優(yōu)先訪問權(quán)的不是企業(yè)本身，而是云服務(wù)商，這是云計算面臨最大的安全問題，如何解決云計算服務(wù)商對數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限問題將是目前一個重中之重的問題。

2.3 數(shù)據(jù)完整性與保密性

由于技術(shù)的不成熟性，數(shù)據(jù)幀傳輸和保存過程中很可能被惡意的刪除、修改、插入或重發(fā)某些重要信息而改變信息的真實性，而干擾用戶的正常使用，也可能由于服務(wù)商的問題而出現(xiàn)機密信息的泄露事件發(fā)生。

2.4 數(shù)據(jù)一致性

在云環(huán)境中的數(shù)據(jù)庫通常需要考慮的三個因素：可靠性、可用性和一致性，但在某些情況下這三者并不能同時達(dá)到，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性和可用性，云環(huán)境數(shù)據(jù)庫中經(jīng)常采用冗余存儲的方式，對每個用戶的數(shù)據(jù)產(chǎn)生多個副本，并將這些副本存在不同服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心，因此如何解決冗余副本之間數(shù)據(jù)的一致性成為云環(huán)境數(shù)據(jù)庫須著力解決的問題。

2.5 版權(quán)保護(hù)和第三方監(jiān)管審計

由于云計算中所有數(shù)據(jù)都交給云服務(wù)商保管，使得提供商的權(quán)利巨大，用戶的權(quán)利很難得到保證，如何在云服務(wù)過程中保護(hù)云中數(shù)據(jù)信息的版權(quán)和所有權(quán)問題，還需要國家建立第三方監(jiān)管審計相關(guān)法律。

三、云數(shù)據(jù)庫發(fā)展趨勢

隨著云的興起，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫成了一個及其熱門的新領(lǐng)域，非關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的發(fā)展非常迅速。而傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫顯得力不從心，暴露了很多難以克服的問題，它所存在的許多規(guī)則的條款束縛了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)，而在云端需要的是一個真正強大的，能讓多臺計算機一起運行的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，保存所有用戶的所有數(shù)據(jù)。

作為云數(shù)據(jù)庫就其自身所持有的易擴展。易配置以及根據(jù)負(fù)載特性和資源狀況進(jìn)行自我優(yōu)化的特征，非關(guān)系數(shù)據(jù)庫正在吸引人們的注意。因為，關(guān)系數(shù)據(jù)庫本身所存在不足以及不易擴展，在應(yīng)用中需要配合join操作，而join操作不易并行的性質(zhì)使得關(guān)系數(shù)據(jù)庫很難部署在有大量的結(jié)點的share nothing集群，這對海量數(shù)據(jù)庫的處理造成不利的局面。

基于云計算的需求，目前NoSQL數(shù)據(jù)庫，應(yīng)該說它是下一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)，因為其主要特點是非關(guān)系、分布式、水平可擴展。非常配合云計算中的海量數(shù)據(jù)運算。NoSQL數(shù)據(jù)庫具有極高的并發(fā)讀寫性能，而且能保證海量數(shù)據(jù)存儲的同時，還具有良好的查詢性能，具有彈性的可擴展能力。另外并行關(guān)系數(shù)據(jù)庫也可以考慮。關(guān)系數(shù)據(jù)庫支持share nothing集群系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可伸縮性。多用于數(shù)據(jù)分析應(yīng)用中，以讀操作為主，寫操作數(shù)量少，并且多是批寫。支持傳統(tǒng)應(yīng)用和商業(yè)智能工具。其次，共享磁盤數(shù)據(jù)庫架構(gòu)也是理想的云數(shù)據(jù)庫，共享磁盤數(shù)據(jù)庫允許低成本的服務(wù)器集群使用一個單一的數(shù)據(jù)采集，通常提供了一系列的存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）或附加存儲（NAS）的網(wǎng)絡(luò)。共享磁盤數(shù)據(jù)庫除了具有支持彈性可擴展性，還充分利用了服務(wù)器的CPU資源，從而擴展了現(xiàn)有的服務(wù)器的壽命，因為它們不需要提供尖端的性能；并且在服務(wù)器上的一個共享磁盤上的數(shù)據(jù)庫部分可以單獨進(jìn)行升級，同時保持在線的群集；還有它的高可用性：由于在共享磁盤數(shù)據(jù)庫中的節(jié)點是完全可以互換的，你可以失去節(jié)點和性能降低，但系統(tǒng)保持運行；降低支持成本。共享磁盤數(shù)據(jù)庫的DBA干凈地分離和應(yīng)用是理想的云數(shù)據(jù)庫的功能，同時也提供無縫的負(fù)載平衡，進(jìn)一步降低在云環(huán)境的支持成本。

四、小結(jié)

作為一種基于互聯(lián)網(wǎng)的超級計算模式，云計算同時也構(gòu)建起一種全新的商業(yè)模式。云計算使用的硬件設(shè)備主要是成堆的服務(wù)器，企業(yè)和個人用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)獲取計算能力，未來也可能出現(xiàn)一些超大型企業(yè)內(nèi)容通過廣域網(wǎng)獲得計算能力的模式。這種運算模式從表面看是避免了大量的硬件投資，更深層次的優(yōu)勢是對運維成本的節(jié)省。