關于計算機云計算的數據存儲技術分析

羅玉圣娜

摘要：21世紀以來，計算機技術的快速發展及應用已經成了經濟和社會發展的主要推動力。同時，隨著技術的不斷進步，計算機也逐漸成大規模集成向小巧轉變，而這就對數據存儲能力有了更高的要求。尤其是在現代化背景下，大量的數據傳輸和處理，需要更高性能的存儲技術才能滿足這些要求。而云計算技術和云儲存的出現，使得數據存儲效果得到了很大的發展，為以后社會的發展和經濟水平的改進提供了更多的技術支撐。本文主要對計算機云計算的數據存儲技術進行了分析，在介紹相關概念的技術上，分析了這些技術的原理和應用，期望對相關方面的應用和研究提供一定的參考價值。

關鍵詞：計算機；云計算；數據；存儲技術

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）08-0258-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

云計算技術已經成為當前信息技術發展的重要方向之一，對社會的經濟發展具有十分重要的作用，在云計算技術的發展下，對網絡信息存儲技術也帶來了新的發展。作為一種新的網絡運行模式，它采用了權限的技術處理方式，將云計算技術與網絡技術結合在一起，提高了網絡數據的處理速度與存儲方式，不僅能夠有利于的節約資源，還能提高數據的利用效率，基于這樣的優點，云計算被各界看作是非常有效的數據處理方式，得到了廣泛的應用。而由于人們交流更加頻繁，涉及各個方面的數據量也不單增多，這就對這些數據的存儲提出了更高的要求。另一方面，在實際中，對于一些小型企業而言，由于其財力有限，其數據存儲往往需要耗費其大量的支出，這不利于這些企業的發展。而云計算的出現，則能有效提高數據存儲的能力，這為小企業的數據處理帶來了更多的福音，對促進社會進步和經濟發展有著很大的幫助。因此，探討云計算背景下的計算機數據存儲技術，則對未來的計算機發展及數據處理有著重要的實際意義。

1 云計算和云存儲

1.1 云計算的概念

云計算是一種新型的網絡數據處理技術與計算模式，這種模式以各種計算為基礎，通過不同計算方法的綜合，達到對數據進行高效處理的方式，從而構建出全新的計算模式，并以數據共享的方式，對網絡數據進行分布式處理。云計算的優點在于能實時地對網絡大數據進行安全的存儲與處理，并利用網絡技術實現數據的共享，這種技術對硬件設備要求不是很高，只需通過網絡進行數據處理，計算空間很大。這些特點，使得云計算能夠有效保障網絡數據的安全，提高數據的利用效率。無論是在技術，還是在管理層面，云計算都充分的利用各種數據安全防護技術、數據加密技術、防火墻技術等，來保證網絡數據的安全，可以有效地對網絡數據進行控制與管理，防止數據遭到人為的破壞與泄露，在數據處理與應用上具有廣泛的前景。

1.2 云存儲的概念

云存儲是依托于云計算技術發展起來的新型數據村塾技術。這種數據存儲技術與傳統技術有著本質上的差異，其特點在于其可以擁有海量的存儲空間，并且其數據的安全性也獲得了很大的提升。因此，云存儲能夠有效保證用戶對存儲器容量和安全的需要，并能是吸納交互式的存儲服務，是未來數據存儲的主要發展方向之一。

云計算在數據信息安全技術方面的應用有很多優勢，它采用分布式處理的方式，并能夠利用虛擬技術對網絡數據進行安全處理。一方面，云計算技術能保障數據的安全，并充分地利用網絡技術實現數據的共享，而網絡設備的性能要求不是很高。另一方面，通過對數據和軟件的追蹤和監控，可以實時提高數據的穩定性，減少網絡數據的損失程度。在云計算背景下，網絡數據的完整性能夠得到有效保障。通過廣域網與局域網相結合，并對信息數據備份，就可以防止數據丟失，極大提高了數據的安全性。同時，基于云計算的信息安全技術對計算機性能要求不是很高，這樣就能更加方便數據的共享，且能在安全保障下實現大規模的數據共享。基于云計算的信息安全技術就能夠實現對這些數據的追蹤和監控，從而可以有效地保障這些數據的安全，能夠大大降低數據丟失帶來的損失，也能夠提高云存儲數據的穩定性與安全性。

2 計算機云計算的數據存儲結構模型

與傳統的數據存儲相比，云存儲處理需要計算機關鍵硬件外，其還有一個特殊的網路存儲設備等多個部件構成的共同系統。云存儲系統相對復雜，其組成的各個部件多是將存儲設備作為核心。總體來說，云儲存的結構可以分為存儲層、基礎管理層、應用接口層和訪問層四個部分（圖1）。

2.1 存儲層

對于云存儲而言，存儲層是其基礎組成部分。由于存儲設備種類很多，因而在云存儲系統中，也存在著數量眾多的存儲設備。存儲設備常見的種類包括NAS 和 SCSI 等 IP 存儲設備，也包括FC 光纖通道存儲設備和SCSI 或 SAS 以及 DAS 存儲設備。而且，這些存儲設備分布在多個領域。對于這種情況，存儲設備之間的信息鏈接就需要借助于互聯網等網絡手段實現。而存儲設備管理系統的構建則可以幫助對這些數量眾多，而在地域上分布存在差異的存儲設備進行有效的邏輯層面管理，還能進行多鏈路冗余管理。更為重要的是，存儲設備管理系統還能幫助及時發現一些主要存儲設備的故障，這樣有利于保證存儲設備工作的穩定性。通過存儲設備管理系統，也能實現對所有硬件設備的實時監控，這樣有利于管理者對各個硬件運行狀態的把握，以便更好地保證整個云存儲系統的正常工作。

2.2 基礎管理層

云存儲系統中最為核心的組成部分就是基礎管理層。而且，基礎管理層也是整個云存儲系統最難實現的組成部分。基礎管理層的一個重要任務，就是幫助云儲存系統提供網絡計算技術和集群技術，以便為數量眾多的存儲設備提供同一種服務，同時可以在服務過程中，為系統提供更好的訪問性能。這種做法的目的，在于促進這些存儲設備的協同工作。此外，對于云存儲技術而言，一些重要數據只對那些有授權的用戶開放，而借助于一定的保障技術，那些沒有授權的用戶則不能訪問或者使用這些被保護的數據。常見的保障技術有數字加密技術、CDN內容分發系統等。而且，還可以采用容災技術或者數據備份技術，保證云存儲系統中的數據不被丟失或者損壞。這些有效技術或者措施的實施，對保證云存儲的可靠性、穩定性和安全性有著重要的意義。

2.3 應用接口層

在云存儲系統中，應用接口層是非常靈活的組成部分，也是容易發生變化的部分。在實際工作中，可以按照云存儲運營單位的不同類型，或者是單位的實際業務類型，開發出具有不同應用的服務接口。而且，根據實際需要，也可以為用戶提供不同類型的應用服務。比如，常見的視頻點播應用平臺，IPTV平臺或者視頻監控應用平臺等，都可以借助于應用接口層實現。

2.4 訪問層

在云儲存系統中，任何一個已經獲得授權的用戶，都可以登錄云存儲系統。而這種登錄需要借助于標準的公用應用接口實現。已經獲得授權用戶不僅可以登錄系統，并能獲得云存儲提供的多項服務。然而，云存儲的運營單位并不是統一的，不同的運營單位會提供不同訪問類型。在這種情況下，云存儲系統的登錄和訪問，需要提供不一樣的訪問手段，而這些則需要通過訪問層實現。

3 計算機云計算數據存儲技術分析

高吞吐率和高傳輸率是云計算數據存儲技術的最主要的特點。從目前的發展情況看， GFS和HDFS是最主要的云計算數據存儲技術。其中，GFS是由谷歌開發的非開源技術，而HDFS則是Hadoop 開發團隊在GFS基礎上進行開發的。

3.1 GFS云計算數據存儲技術

GFS是重要的云計算機數據存儲技術，其特點在于，這個文件系統既可以是分布式的，也可以進行擴展。在實際應用中，GFS技術主要用于大量數據的訪問，也可以用于大型分布式的數據訪問。而且，GSF技術對硬件的要求不是很高，一些廉價的硬件就可以實現該技術的運行。同時，GFS技術可以提供容錯功能，這樣有利于云存儲效率的提高。可以說，GFS技術能夠為用戶提供具有較高總體性能的服務。

另一方面，每一個GFS主要由兩部分組成，一個是master，另外則是大量的chunkserver。這種特殊的構成，使得GFS技術能夠為大量的用戶提供訪問服務，同時其上面的資源是不限的。而chunkserver和訪問還能同步實現。在GSF技術中，相應的文件可以分為多個小塊，這些塊一般用chunk-handle標識。而master主要負責這些chunk-handle小塊的創建和分配。為了保證系統上數據的可靠性，這些數量眾多的小塊會進行復制到多個chunkserver上，而副本的保存由用戶自主決定。Master還可以維護文件系統，以便保證系統工作的穩定性。比如，master可以對訪問控制和名字空間等進行一定的維護。此外，master還可以對系統的活動范圍進行有效控制。比如，master可以控制chunkserver 間的塊遷移，也可以控制孤兒塊的垃圾收集等。并且，master還會按照一定的時間頻率向chunkserver發送指令，同時也可以及時搜集chunkserver的發展狀態信息。Master與客戶之間可以進行一定的交換，但是這種交換只限制對元數據進行操作。這是因為，文件系統的 API可以在那些與 GFS 相聯的客戶代碼上都能實現。這樣，對于云存儲系統的那些數據之間都可以通過直接和 chunkserver 聯系進行通信。而chunkserver和文件數據客戶都不會發生緩存。

3.2 HDFS云計算數據存儲技術

HDFS云計算數據存儲技術是由Hadoop團隊開發的，該急速的特點在于其文件系統是分布式的，同時，該文件系統的組成包括數量眾多的存儲數據的節點，存儲數據的管理節點。在HDFS的架構中，Namenode作為中心服務器，而對文件進行的訪問可以通過文件的管理系統 Namenode和客戶端實現。而且，對于每一個DataNode 結點，其上都可以有一臺普通的計算機。在實際工作中，該系統的使用與那些單機文件系統有著很多的相似地方。比如，在該系統中，同樣可以實現目錄的創建。然而，HDFS系統的底層卻會將文件進行分割，而形成Block，之后，對這些Block進行不同的存儲。這種方式的好處在于可以有效實現容錯容災的目的。另外，文件的管理系統 Namenode是HDFS文件系統中作為核心的一部分。文件的管理系統 Namenode可以通過DataNode的狀態獲取相關信息，這個過程中主要是其通過對一些數據結果的維護，進而可以對那些被分割的Block進行記錄，這樣就能獲得目標信息。

4 云計算的數據存儲技術應用要點

4.1 數據存儲結構創建的完善

對于云儲存技術而言，數據的存儲和處理是數據中心最為核心的任務。這就需要在云服務接口相關特定協議達成之后，能夠衍生出能夠同時具備數據存儲和管理的架構，其中，管理系統主要指的是文件分布式管理系統。而用戶群體依靠那些可靠的PC設備，在通過客戶機和服務器等協調配合后，可以通過云存儲系統實現大規模的數據存儲。在這個過程中，需要特備鼠疫，為了保證數據存儲和處理的可靠性，就必須依靠健全形態的服務器結構。在長時間的工作中，還需要依據集群小型保證存儲文件的完整性。因此，為了加快信息的存儲和調取進度，就需要依靠于完善的數據存儲結構，以便能夠為不同用戶的數據提供針對性的數據訪問服務。

4.2 高效率數據存儲技術的開發

為了保證云儲存系統的數據傳輸功能能夠有效得到發揮，就需要不同數據處理系統能夠達成統一的傳送協議。而且，對那些異質化平臺，其上面的數據共享，也需要能夠借助服務器實現。在這個過程中，必須重視計算機系統內部相關應用程序和數據庫的優化。同樣需要注意的是，可以利用寬帶將那些特定的數據或者文件傳輸到數據庫系統中，這樣就能確保客戶端可以將這些特定數據通過分頁模式記錄在存儲器中。可以說，云計算數據存儲技術的應用，能夠有效提高系統信息的存儲效率和數據傳輸效率。

4.3 數據存儲和處理中心運營可靠化

可靠的數據處理中心是云計算儲存技術能夠得到有效推廣，作用能夠有效發揮的關鍵之一。因此，做好數據處理中心，包括一些基本的數據計算、管理和存儲等工作的可靠性至關重要。云計算存儲技術要想在市場上得到有效使用，關鍵還是在于其自身數據應用的可靠性和安全性。一些大型企業可以借助于云計算數據存儲技術來改善他們自身數據使用的效率和可靠度。而對于那些涉及用戶個人信息的關鍵數據，還可以通過數據處理中心的運營工作，實現特定的加密。采用可靠的算法技術和密鑰技術，可以有效保證這些關鍵數據的安全性。當這些被加密的數據文件傳輸到指定用戶那里，用戶還可以通過算法對這些數據文件記性解密。而其他用戶則不能對這些關鍵數據進行查看。這樣，用戶在云計算存儲系統中的數據安全度得到了很大的提高。

5 結論

作為一種新興的計算機模式，云計算數據存儲技術能夠實現對大規模數據以及其集合的存儲、處理和管理，并為計算機用戶提供數據訪問和傳輸功能。而且，云計算數據存儲技術還可以通過選擇分布式存儲方式，對用戶的關鍵數據進行存儲，這樣鞥能夠有效保證這些數據存儲和管理的安全性及可靠性。可以說，云計算數據存儲技術的發展及應用，能夠有效滿足現代用戶大量數據管理的需要，同時也能為用戶提供更多的數據服務。未來，隨著技術的進一步發展，云計算數據存儲技術將會改進數據保密和數據安全方面的服務效率，以便促進該項技術得到有效的應用。

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【通聯編輯：唐一東】