云計算環境下分布存儲關鍵技術研究

高岳

摘 要

近些年來，網絡技術取得了較快發展，云計算技術也取得了長足進步，目前已逐步成為網絡技術發展的主要方向。作為一種新型網絡資源，云計算的廣泛使用能夠大大提高對數據處理和數據存儲的安全性，與此同時，通過在并分布存儲技術中應用云計算技術，能夠確保分布存儲更加高效實用。基于此，本文從云計算環境下的分布存儲技術的結構出發，分析了分布存儲關鍵技術存在的弊端，進而就云計算環境下分布存儲關鍵技術進行詳細分析。

【關鍵詞】云計算環境 分布存儲 關鍵技術

現如今，云計算技術已成為網絡技術發展的必然趨勢，也將成為下一代計算模式發展的重要基礎。目前，云計算技術在很多領域都有極其重要的作用，如計算機科學領域、商業計算領域，已逐漸成為社會各界關注的焦點。在云計算環境下，相關研究數據的分布和存儲均集中于數據中心上，數據中心承擔的是管理和組織的重任。換言之，分布存儲關鍵技術處于云計算技術的核心位置。一般來說，位于存儲中心的數據都是由眾多百萬級以上節點組合形成的，具有極大是存儲規格，PB級和EB級居多。但是一直以來，分布存儲技術經常會出現數據失效的問題，這對云計算的推廣和應用有很大的限制和阻礙作用，使得云計算運行成本比較高。因此，對云計算環境下的分布存儲關鍵技術進行研究就成為業界的重中之重。

1 分布存儲關鍵技術在云計算環境下的構成

數據中心是云計算技術體系安全平穩運行的根本保障。通常，云計算的基本構成主要分為兩個部分，其中硬件部分為計算機設備及相關系統提供必要支撐，軟件部分主要為了數據中心的正常運行提供服務。根據數據中心數據信息通路的轉發節點功能類型的不通可將云計算環境下的網絡建構劃分為以下幾種類型，下面進行具體介紹：

1.1 交換機

在云計算環境下分布存儲技術出現之前，交換機設備久已經在現代計算機技術領域得到了十分廣泛的應用。在云計算技術體系中，交換機能夠發揮數據中心的作用，有了交換機，就能夠將用戶和整個網絡體系聯系起來，實現數據的無障礙交換。一般情況下，交換機是通過與計算機服務器相連發揮作用，能夠順暢有序的讓數據包在互聯網技術環境中進行轉發和傳遞。需要注意的是，這里提到的計算機服務器其本質上是一種存儲設備，能夠進行數據存儲和讀取操作。交換機通常為樹形結構，從里到外有3層，分別為聚合層、邊緣層和核心層。結合交換機的實際使用情況，可以看出交換機在使用過程中具有操作簡單、連接容易、擴展簡單的顯著特點。但是，交換機技術也有一個致命的缺陷，無法滿足大量數據的應用。

1.2 服務器

隨著服務器在互聯網領域的出現，網絡技術傳統的服務模式很快就被完全打破，此后，運用單體計算機設備，就可以實現與互聯網的順利連接。就服務器而言，其主要的任務就是對互聯網環境中的數據信息對象進行轉發，其最大的技術優點就是內部結構極其簡單，而最大的缺點則是數據存儲空間過于狹小，這是限制其廣泛的最大問題。

2 分布存儲關鍵技術在云計算環境中存在的問題

2.1 容錯性問題

對于容錯性問題的解決，可以通過先進的科學技術得以解決。在此前，主要是應用RAID技術來解決計算機的容錯性問題。當然了還可以通過應用高性能服務器和專用的存儲設備，這些對計算機容錯性問題都能夠得到有效改善。但是我們必須清楚，在當前大數據背景下，數據信息規模和節點數一直在不斷增加，這進一步加大了數據的失效率。如果計算機容錯性問題在短時間內不能很好的解決，一方面勢必會增加客戶的經濟損失，另一方面，還會嚴重影響數據信息處理的工作效率。因此，計算機容錯性問題的解決已經逐漸成為我國相關領域的學者們研究的熱點話題，只有合理解決這一問題，才有可能實現云計算的長遠發展。

2.2 擴展性問題

一直以來，計算機擴展性問題的解決主要是靠冗余磁盤的預留來完成的。客觀的講，這種解決措施能夠使計算機存儲磁盤的空間得到有效拓寬，這樣數據的存儲將會擁有更大的存儲空間。但是我們看到這種解決方式仍然不能解決當前大規模數據存儲的情形。因此，如果一味的通過冗余磁盤的預留方式解決數據存儲空間的擴展性問題，往往是很難徹底解決大規模數據的存儲和處理的問題。特別地，我國當前數據發展的規模已經達到了EB級，照這個發展速度，未來我國的數據規模將會更大，級別也會發展到更高地步。正因為這樣，才有必要對數據網絡中心和數據組織結構進行適應性調整，以滿足現代社會的需求。

2.3 成本控制問題

在此之前，云計算技術還沒有得到廣泛應用，傳統的數據分布儲存結構只能適用于小規模數據的存儲、計算和處理，更無法合理解決能耗的問題，因此在傳統技術條件下，分布儲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，當今社會計算機網絡信息技術高速發展，各國直接聯系正逐步加強，相應的，無論是數據規模還是數據數量都在急劇增加，使得相關成本也有很大增加，在這種情況下，成本的控制問題就成為了現代信息企業所需重點考慮的問題，如何在獲取經濟利益最大化的同時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。很明顯，商家除了要考慮如何在滿足經濟利益最大化的同時盡可能的降低成本外，還要考慮如何在激烈的市場競爭中占據一席之地，并樹立良好的企業形象。

3 云計算環境下分布存儲關鍵技術

通過前面的分析可知，分布存儲技術在云計算環境下普遍存在容錯性問題、擴展性問題以及成本控制問題三種，這些問題導致了云計算環境下數據的存儲、計算、處理的效率都極其低下，有待有效提高。目前，由于網絡信息技術發展速度的進一步加快，順利有效的解決了容錯性問題和成本控制問題。下面所要介紹的容錯性技術和節能技術都能夠實現云計算環境下分布數據儲存能力的有效提升，下面進行詳細介紹：

3.1 數據容錯技術

數據容錯技術在分布存儲關鍵技術研究領域是一項極其重要關鍵技術，通過該技術的應用，不僅能夠使得系統的可靠性和實用性得到大幅提高，還能有效提高數據的訪問效率。很多時候，數據容錯技術的應用都是通過增加數據冗余來完成的，因為一旦有了冗余數據，這樣可以保證在數據失效或者丟失時還能夠查找到數據，但是由于大量的數據冗余，使得存儲資源的消耗進一步加大，這是個不容忽視的問題。因此，要考慮在保證容錯的同時，盡量提高存儲資源的利用效率，達到降低成本的目的。目前，數據容錯技術應用最為廣泛的主要分為兩種，一種是糾刪碼容錯技術，另一種是復制容錯技術。