云存儲及應用特點探討

□ 文 肖 飛

隨著云計算的發展，IT系統的架構從封閉向開放演進，傳統的存儲設備逐漸被云存儲替代，為系統的靈活性和擴展性提供了便利。本文從云存儲的架構、特點出發，介紹了幾種云存儲概念，重點論述特點及適用場景。

1、云存儲

云存儲是指通過集群應用、網絡技術或分布式文件系統等功能，將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統。

云存儲不同于傳統存儲，不是某一個存儲設備，而是使用整個云存儲系統帶來的一種數據訪問服務，云存儲系統的結構模型由四層組成。具體模型如圖1所示。

（1）存儲層：是云存儲最基礎的底層。存儲設備可以使FC-SAN，也可以是NAS或IP-SAN，也可以是SCSI或SAS等DAS存儲設備。存儲設備上是一個統一存儲設備管理系統，可以實現存儲設備的邏輯虛擬化管理、多冗余管理，以及設備的狀態監控和維護。

（2）基礎層：是云存儲最核心的部分，通過集群、分布式文件系統和網格計算等技術，實現云存儲中多個存儲設備之間的協同，使多個存儲設備可以對外提供同一種服務，并提供強大的數據訪問性能。CDN內容分發、數據加密技術保證數據不會被非法訪問，同時，數據備份和容災技術可以保證數據的安全，防止丟失。

圖1 云存儲模型圖

（3）接口層：具有多種協議接口，能夠根據系統靈活適配，開放不同的服務接口，提供不同的應用服務。

（4）用戶訪問層：任何授權用戶都可以通過標準的登錄頁面進行訪問，享受服務。云存儲根據訪問對象的不同，提供的訪問類型和訪問手段也不同。

在云存儲實現過程中，為了保證存儲系統的可靠性，需要將數據復制多份進行災備，在數據規模急劇增長時，需要對傳統的數據庫進行分庫拆分，進行線性擴展，保證數據的安全。云存儲具有以下特點：

（1）高可擴展性：云存儲支持海量數據存儲，資源可以實現按需擴展；

（2）低成本：相比較傳統磁盤陣列，云存儲更多使用PC服務器，具有更高的性價比；

（3）軟硬件分離：相比傳統存儲，云存儲強調用戶存儲的靈活支持，以多種存儲方式存儲數據，支持外部隨時訪問。

2、存儲方式

云存儲根據技術分類主要包括：文件存儲、塊存儲和對象存儲。

（1）文件存儲

文件存儲是提供文件接口（如POSIX協議）的云存儲系統，以標準文件系統接口形式向應用系統提供海量非結構化數據存儲空間。文件存儲解決存儲大量數據的問題以及多用戶之間的資源共享問題。

文件存儲具有以下的優點：相比于塊存儲，造價較低，只需要普通以外網就可以實現，不需要專用的SAN網絡；文件共享程度高。

文件存儲的主要缺點是讀寫速度低，傳輸速率慢。相比塊存儲，協議開銷較高，響應延遲較長。文件存儲一般用來存儲大量的靜態或動態數據，支持文件的在線編輯，支持多用戶的同時并發讀寫，適用應用系統和存儲系統耦合程度中等的情況，如桌面云等系統。

（2）塊存儲

塊存儲是提供接口（如ISCSI協議）的云存儲系統，向應用的數據庫或文件系統提供原始塊存儲空間。將大量磁盤設備通過SCSI/SAS或FC SAN與存儲服務器連接，服務器直接通過SCSI/SAS或FC協議控制和訪問數據。

近幾年，云存儲技術快速發展，塊存儲逐步向分布式發展，在保證性能的前提下，降低了成本。DAS和SAN是兩種典型的傳統塊存儲，分布式塊存儲代表有EMC ScaleIO和中國移動的BC-EBS存儲。傳統塊存儲和分布式塊存儲對比如表1所示。

目前，分布式塊存儲剛剛起步，技術還不成熟，支持的廠家較少，目前主流產品如EMC的ScaleIO、蘇州研究院的彈性存儲BC-EBS，由于產品較少，造成分布式塊存儲應用不夠廣泛，存儲靈活擴展的特性還不能充分發揮。

表1 傳統與分布式塊存儲比較表

塊存儲適用于應用系統跟存儲系統耦合程度緊密的情況，如計費維護庫可采用分布式塊存儲，計費數據庫、經分數據庫、CRM數據庫等。

（3）對象存儲

對象存儲提供對象接口（如HTTP協議）的云存儲系統，向應用系統提供海量非結構化數據存儲空間。對象存儲系統目標是提供面向Internet的簡單存儲服務，訪問接口簡單。

對象存儲主要是將多臺服務器內置大容量硬盤，再裝上對象存儲管理軟件，管理其它服務器并提供讀寫訪問的功能。對象存儲的核心是將數據通路和控制通路分離，并且基于對象存儲設備構建存儲系統，每個對象存儲設備具有一定的智能，能夠自動管理其上的數據分布。

對象存儲兼顧了塊存儲的高讀寫特性和文件存儲的共享性，協議開銷高，響應延遲文件存儲長，但訪問的范圍更廣，一般用來存儲長期的靜態數據，對象數據不支持在線修改和擴展，多為非結構化數據，應用系統與存儲系統耦合程度也比較松散。對象存儲目前多應用于公有云的視頻類業務。

3、具體應用

目前，在某省業務系統云化過程中，以上幾種存儲方式建議應用場景如表2所示。

目前，某省BOSS系統云化改造已經完成，計費維護庫采用分布式架構，業務已經上線，運行穩定。綜述，在系統數據庫仍為關系型時，存儲方式基本采用塊存儲進行存儲，針對某些數據強一致性要求較低的情況，可以考慮分布式塊存儲。隨著數據庫技術的發展，對象存儲和文件存儲將應用越來越廣泛。

表2 云存儲應用場景表

4、結論

隨著云存儲技術的成熟和應用的廣泛，云存儲將會變得更加安全和可靠，成本將會降低，對比傳統存儲具有很大的優勢，后續還需要加強對數據研究，采用“冷-溫-熱”策略進行數據分級，研究混合存儲應用場景。■