云計算環境下的存儲技術研究

宋大鵬彭磊

（泰山醫學院 信息工程學院，山東 泰安 271016）

1 云計算技術的定義

對于云計算的定義一直以來沒有一個統一的定義，狹義的云計算指的是廠商通過分布式計算和虛擬化技術搭建數據中心或超級計算機，以免費或按需租用方式向技術開發者或者企業客戶提供數據存儲、分析以及科學計算等服務。廣義的云計算指廠商通過建立網絡服務器集群，向各種不同類型客戶提供在線軟件服務、硬件租借、數據存儲、計算分析等不同類型的服務。通俗來講，云計算是將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用系統能夠根據需要獲取計算力、存儲空間和各種軟硬件服務。

從不同的方面，對云計算有不同的理解，從資源方面講，云相當于無限的軟硬件資源，可以隨時擴展，隨時隨地被訪問。從用戶的角度看，用戶可以借助于各種智能設備和網絡傳輸方式、按需使用軟硬件資源，從提供的服務來看，云計算技術是計算系統的公用事業化，像使用水電一樣使用軟硬件資源。

2 云計算技術的產生

云計算技術的產生是受“電廠”模式的啟發，“電廠”模式即為電廠集中供電模式，我們每天都用電，但是我們不是必須自己購買發電機去發電，同理，我們每天都喝水，但是不需要我們自己去打井，而是來自自來水公司的水。云計算技術是一個公用事業的概念，就是將主要的計算資源都集中到公共的云計算中心，并且遵守公開的協議，類似于電力的220V/110V和通信的7號信令，企業和個人都能非常方便的使用。這種模式因為在規模上面有極大的優勢，使得其運營成本非常低，而且因為主要由本國大型的電信企業運營，使得它們能得到用戶充分地信任。云計算技術改變了人們的使用觀念，由原來的直接購買軟硬件變為按需購買服務，減輕了個人維護軟硬件資源的開銷，也可以按需定制自己的私有云服務。

3 云計算技術的現狀

云計算技術受到各大IT巨頭的青睞，Amazon、Google、IBM等各大公司推出自己的云計劃和云產品。例如Amazon使用彈性計算云（EC2）和簡單存儲服務（S3）為企業提供計算和存儲服務。Google組建了超過100萬臺服務器提供了功能強大的搜索引擎服務。IBM推出了“藍云”計算平臺，為客戶帶來即買即用的云計算平臺，微軟也推出了windows Azure操作系統。

4 云計算環境下的數據存儲體系構建

4.1 服務器架構

云存儲體系構建之前，應當先構建云存儲服務器架構，它是云計算IAAS中重要組成部分，可通過多樣化的架構技術實現，常見的是附網存儲（NAS）以及存儲區域網（SAN）。NAS 屬于分布式架構系統的文件存儲系統，是一種松散結合型集群，實踐中可有效滿足以云存儲為主體的環境要求，而且在該系統集群中，任何一個節點都是相對獨立的實體。在此系統中，最小單位即為文件。當文件被保存在該集群之中時，其數據信息會被有效地保存在集群中的特定節點上，雖然文件副本很多，也可能會被重新定位到另外的節點上，從而形成冗余，但該節點提供的文件單實例卻是唯一的。

實踐中可以看到，SAN 為集群架構塊存儲系統的一種，即為緊密結合型集群系統。當文件請求產生時，每一個節點都會訪問該文件中的不同數據塊，并對用戶的請求進行及時的處理。

4.2 主要服務

4.2.1 云服務

云計算的主要服務形式有：SaaS（Software as a Service）， PaaS（Platform as a Service）， IaaS（Infrastructure as a Service）。

4.2.2 基礎設施服務（IaaS）

IaaS提供硬件基礎設施服務，它將內存、I/O設備、存儲和計算能力整合成一個虛擬的資源池提供硬件相關服務，例如：Amazon租用虛擬服務器（AWS）就是基礎設施服務。IaaS的優點是用戶不需要考慮硬件上的開銷和維護，降低了硬件成本，只需要按需租用第三方提供的硬件設備。

4.2.3 平臺即服務（PaaS）

PaaS服務商將開發平臺和服務器平臺等資源提供給用戶，用戶根據自己的需要在平臺上開發應用程序的平臺，PaaS實質上是將Internet上的資源作為可編程接口提供給用戶，這種服務完全顛覆了用戶自己搭建、部署、運營基礎平臺的觀念，用戶獲得了更多的可編程資源，為開發者帶來了便利，提高了開發效率，節約了開發成本。

4.2.4 軟件即服務（SaaS）

SaaS是指服務商向用戶提供應用軟件服務或者提供訂制應用軟件服務。用戶只需要接入Internet，可隨時隨地通過瀏覽器接入遠程服務器使用軟件，用戶無需下載安裝相應的應用軟件，比如：Zoho office、Google Apps等屬于SaaS服務。這就減輕了用戶對軟件人力、財力上的維護費用，特別是對于對硬件需求比較高的軟件，避免了用戶對硬件的顧慮。目前Salesforce.com是提供SaaS服務最有名的公司。

4.3 核心技術

云計算是網格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統計算機技術和網絡技術發展融合的產物。其主要技術包括以下幾個方面的內容：

4.3.1 海量數據的存儲的挖掘

云存儲將網絡中各種存儲設備通過應用軟件連接起來協同工作，向外提供數據存儲和訪問業務，大量的數據存儲在不同的服務器和存儲設備構成的集合上，采用分布式數據存儲方式進行管理。具體來說主要是Google的BT（BigTable）數據管理技術和Hadoop團隊開發的開源數據管理模塊HBase。

4.3.2 分布式處理技術

云計算平臺包括了大量的服務器，在服務器集群中包括了一個主服務器和大量從屬服務器，主服務器和大量從服務器相互協調進行工作，使用戶只需登錄到一臺服務器上，就能實現訪問服務器集群中的資源，并且能實現負載均衡，保證大量用戶隨時隨地高速的訪問和使用云平臺中的資源。

4.3.3 虛擬化技術

虛擬化技術包括存儲虛擬化、計算虛擬化、網絡虛擬化，通過虛擬化技術可以實現底層硬件資源和軟件的相分離，采用虛擬資源的聚合和裂分模式進行資源的管理，使用戶只要登錄到云技術平臺，不但像操作本地機器的一樣訪問資源，并且保證了資源訪問的高速、實時、可靠性。

5 云計算技術發展的制約因素

5.1 數據的安全和隱私的保護

云計算技術在提供了發展平臺的同時，數據的安全和隱私的保護方面將是面臨的最大隱患。大量的公共信息資源分布在多個服務器上，加大了云計算平臺的風險。因此對于云計算使用者和服務者提出了嚴峻的考驗，是影響云計算平臺安全性的關鍵因素。針對這一問題，我們就要采用先進的信息安全技術來保證信息共享的安全性。另外，國家要建立健全相關的法律法規體系，對于泄露隱私的人，要受到相應的懲罰，甚至要受到法律的制裁。

5.2 云計算平臺標準的不一致

云計算現在還處于發展期，在相關領域還沒有完全形成統一的技術與標準。標準不一致，云計算平臺很難進行大規模的擴展和應用。一方面，云計算技術自身沒有建立和形成一致的規范和標準，不利于用戶的認可和推廣。另一方面，云計算技術在相關領域也沒有形成共同的技術標準和數據規范，在行業的信息化管理系統中，軟件公司根據不同的情況設置不同的標準和規范，制約了云計算平臺的擴展和完善，使軟件公司開發的軟件無法聚合到云計算平臺中，難以形成城市化的云服務器集群。使云計算平臺在規范化和產業化面上臨著巨大阻力。

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