云計算環境下的分布存儲關鍵技術研究

摘 要：隨著我國信息技術水平的迅速發展，云計算水平也得到了相應的提高，作為下一代的計算模式，云計算在以下兩個領域有著非常關鍵的影響，一個是科學計算領域，另一個是商業計算領域，得到了學術界以及企業界的高度認可。文章主要就云計算環境，對其分布存儲的關鍵技術進行簡要的分析。

關鍵詞：云計算；分布存儲；數據中心網絡；容錯

前言

隨著信息化水平的不斷提升，在許多領域中都產生了大規模的數據，并且數據量在迅速的增加，如科學計算領域，商業計算領域等等。在云計算環境之下，數據一般都會在若干的數據中心上去進行存儲，隨著數據規模的不斷擴大，使得數據的存儲問題受到了極大的挑戰。為了使數據存儲的速度得到提升，數據的存儲在以下幾方面提出了更高的要求，如在可擴展性方面，在容錯性方面，在成本的控制方面。

1 分布存儲技術的產生

隨著信息時代的到來，計算機技術得到了廣泛的應用，已經逐漸的唄運用到社會的各領域之中。故此其數據量也得到了快速的增長，而大量的數據如果僅僅是單獨的存儲在計算機上，就難以滿足信息化的發展要求。在這種環境之下，云計算應運而生，使得數據存儲的要求得到了解決。

分布存儲技術則是計算機用戶根據他們自身的需求在計算機的存儲系統中進行分析，其后他們根據自己的存儲需求，在網上去購買相應的存儲空間。那么我們所存儲的數據又是通過哪種方式而被存儲到互聯網中的，這也是我們需要進行探討和了解的一個問題。在云計算環境下，不同的數據中心對應著不同的節點，大量的數據就會相應的存儲在這個節點上，或者存儲在數據中心上。接下來通過計算機程序，數據中心就會對數據進行相應的排列，繼而將其傳達給用戶，那么用戶接下來只要將這些數據通過自己的計算機存儲到數據中心上即可[1]。云計算是依托互聯網技術的發展而產生的，是一種全新的計算模型，共同分享基礎資源是云計算的一大特點。

2 分布存儲技術的結構

2.1 以交換機為中心的結構

在存儲技術出現前，用戶的數據中心基本上都是使用交換機來充當，通過將交換機同計算機的服務器進行相應的連接，數據包就會在互聯網技術條件下進行轉發，此時的服務器僅僅充當一個存儲的設備，對數據包進行以下幾方面的處理，一方面是進行存儲的處理，另一方面是進行讀取方面的處理。最后整個數據中心就會得到相應的實現。以交換機為中心的結構主要是樹形結構，在這當中又包含了三個部分內容，第一部分是聚合成，第二部分是邊緣層，第三部分是核心層[2]。樹形結構有著許多方面的優點，如操作簡單的優點，有著易連接的特點，有著易擴展的優勢。然而這種結構的存儲容量有著一定的限制，不能夠滿足當前信息技術發展而帶來的對數據存儲的更高需求，那么就使得這個系統的存儲效率還應該有進一步的提升以應對當前發展的要求。

2.2 以服務器為核心的結構

不同于傳統的機構，以服務器為核心結構的用戶會進行服務器的連接工作，即將服務器與互聯網設備進行相應的連接。為了實現互聯，為每臺服務器進行多個網卡的安裝。在這個結構中，沒有以下幾方面的數據轉發設備，一方面交換機，另一方面是路由器。數據轉發的工作雖然沒有通過交換機或者是路由器來進行轉發的，但是在這個結構中可以通過服務器來完成這一工作。

CamCube是由微軟研究院提出的一種數據中心網絡結構，在這個結構中，CamCube主要是由服務器而進行連接構成的，沒有交換機設備，也沒有路由器設備。服務器的連接方式都是通過多個網卡來實現的，數據包的轉發則是由服務器來進行轉發的。在三維的每個方向，其中一個服務器的節點都會去其他兩個服務器相連，進而構成了一個3D-torus。

CamCube結構和線路在連接方面相對來說較為簡單，然而在鏈路上非常冗余，缺少了交換機設備，也就沒有了樹型結構的單點瓶頸，那么就能夠使得服務器與網絡底層交互。

2.3 混合結構

將以上兩個服務器結構相互結合，就能夠達到取長補短的作用，將優點表現出來 ，混合結構就在這兩種服務器結構的結合下產生了。通過將交換機數據中心的各連接節點進行連接，繼而使用互聯網設備，使得服務器能夠實現以下幾部分的功能就是混合機構，第一部分是轉發的功能，第二部分是存儲的功能，第三部分是讀取的功能，第四部分是路由的功能。

3 分布存儲技術的簡要分析

3.1 易發生錯誤

由于信息化技術的快速發展，使得人們對大量數據的存儲有著更高的要求，用戶為了實現自己的數據高存儲要求，就使用一些性能較高的服務器設備，那么就很容易使得數據存儲的費用有了一定程度上的增加，而且云計算也難以發揮它的經濟效益，使得云計算的數據存儲功能沒有得到應有的利用[4]。這就造成了用戶對供應商產生了質疑，而造成了一種不信任感，那么就會造成較大的經濟損失，不利于信息技術的發展與提高。故此，就需要對分布存儲的穩定性和準確性進行相應的提高。

3.2 可擴展性

在分布存儲技術還沒有發明之前，一般都是通過提高服務器的擴展性來使儲存的空間達到用戶的要求，以此來滿足數據包以下幾方面的功能，第一是存儲功能，第二是讀取功能，第三是轉發功能。在分布技術產生之后，數據包的存儲空間變得更為龐大，那么數據中心的存儲量也就變得更大。

目前數據存儲的計量單位通常有以下兩種，一種是通過BP計算，一種是通過EB進行計算[5]。隨著信息技術的不斷發展，計算機系統數據存儲量也會不斷的增加。面對數據存儲的不斷增長，其對數據中心的規模也有著更高的需求，這就對存儲系統的擴展性提出了更高的要求。所以在今后的計算機應用技術發展中，要對存儲硬件中的擴展性進行改進提高，以滿足用戶的存儲需求。

4 結束語

綜上所述，隨著云計算的不斷發展，在社會各領域中得到廣泛的應用。當前分布存儲技術的主要問題是，要不斷的滿足用戶的數據存儲需求，所以在今后的計算機技術發展中，要對計算機系統的兼容性進行改進，并且對存儲硬件的可擴展性進行改進。所以，計算機研究人員就需要對各數據中心的結構進行分析，以達到為數據存儲提供一個高效的存儲空間，為云計算的發展做出貢獻。

參考文獻

[1]王意潔，孫偉東，周松，等.云計算環境下的分布存儲關鍵技術[J].軟件學報，2012，4：962-986.

[2]郭翠云.云計算環境下的分布存儲關鍵技術分析[J].硅谷，2013，16：42+22.

[3]高薇.云計算環境下的分布存儲關鍵技術研究[J].石家莊學院學報，2015，6：58-60+119.

[4]查楊.分析云計算環境下的分布存儲關鍵技術[J].電子技術與軟件工程，2016，2：190.