云計算技術中的關鍵性數據庫技術研究

尹 婷，趙思佳

（湖南環境生物職業技術學院，湖南 衡陽 421005）

云計算的出現標志著計算機信息應用技術取得了新的突破，進入了新的階段。云計算具有簡化功能，能夠簡化信息數據運算的過程，同時很大程度節約存儲數據所用的資金成本。因此，云計算在計算機的應用方面大受好評，云計算技術對人們的生產和生活產生了重要影響。云計算之所以會發揮如此重要的作用，主要得益于云計算中關鍵性數據庫的應用。云計算技術具有便利性、高效性以及存儲能力較強等特點，為人們日常生產和生活中的各個領域提供優質服務，能夠幫助相關行業企業提高生產效率。本文對云計算技術中的關鍵性數據庫技術展開研究，為日后云計算技術的發展與升級提供理論依據。

1 云計算技術優缺點

1.1 優點

云計算技術能夠提高網絡用戶處理信息的效率。云計算服務商無需過多參與，用戶即可實時快速地進行網絡訪問、資源存儲和計算等操作，不需要增加其他設備和軟件，使用戶在提高工作效率的同時保證了工作質量。并且，云計算技術通過連接網絡設備和大量節點構建大規模數據網絡中心，基于此為網絡用戶提供具有多層次性的服務，為網絡用戶提供了良好的使用體驗[1]。另外，云存儲的空間可以擴大，滿足用戶自由存儲需求。傳統擴展性提高的方式主要是通過磁盤預留實現，云計算數據中心和組織結構的可擴展性極高，能夠對應用需求的持續拓展進行良好地適應。

云計算技術相比于傳統技術，計算能力較強，可以根據不同用戶的不同需求，對互聯網資源進行全面的自動整合、篩選并整理出可用的信息資源，幫助用戶解決信息資源無法找尋和處理的難題。云計算能夠處理大量復雜的信息數據，用戶可不再依賴于大量存儲軟件，只需要走必要程序進行存儲就可以順利使用云計算技術完成操作，獲取相關的信息數據[2]。

云計算技術能夠優化計算機操作系統，提升系統兼容性。使用云計算的用戶不需要使用特定類型的計算機以及操作系統就能直接進入“云”中。云計算的操作系統是獨立的，甚至可以不通過計算機進行連接，就能實現信息數據的實時共享。

云計算技術能夠節約計算機的硬件設備成本，提升計算機主機性能。網絡用戶能夠直接使用云計算中的功能，而不需要額外購置其他計算機軟硬件設備。云計算技術為用戶提供了便利的同時，也為相關技術人員減少了日常工作量，大幅度降低了設備維修成本。云計算不受計算機主機和硬盤存儲空間的限制。

1.2 缺點

網絡連接的限制會影響云計算技術的應用。使用云計算需要在互聯網技術的依托下，如果所處地域沒有網絡或者接收信號不穩定，用戶無法獲得良好的體驗感，無法達到云服務的使用效果[3]。

云計算在信息數據存儲中缺乏相對的穩定性與安全性。盡管當前云計算技術在我國各行各業被應用，但云計算信息存儲的穩定性不強，缺乏相對的安全保護，相關的技術還未能得到完善，系統的整體使用水平還不夠高。另外，計算機中往往會存儲大量的用戶信息數據，但個別服務商缺乏數據信息保護意識、保密技術應用水平有限，導致用戶信息存在極大的泄露風險，安全性無法保障。

2 云計算關鍵性數據庫中的NoSQL數據庫技術

2.1 NoSQL數據庫技術分析

數據庫也被叫做電子化文件柜，其能夠對大量信息數據加以分析與合理保存，擁有非常龐大的儲存空間，同時可以和其他用戶進行數據信息的共享。隨著互聯網時代信息技術的發展，將數據庫技術應用在云計算中，有助于擴大數據存儲空間，并在信息安全方面提供有力的保障。NoSQL數據庫技術能夠在數據管理形勢日益嚴峻的當下，有效解決云計算技術應用過程中存在的數據存儲處理和安全問題。在計算機領域中，NoSQL的定義還比較模糊，沒有明確的概念。NoSQL泛指非關系型的數據庫，但也不是關系十分散亂的簡單信息數據存儲方式，與傳統的存儲方式不同，其在一定程度上進行了升級與改進，不要求橫豎切分，也沒有精確化的表格數據。NoSQL數據庫技術通過非關系型數據存儲的應用，數據模型比較簡單，系統只支持單記錄級別原子性，不支持跨記錄和外鍵，提高了系統的可擴展性。

2.2 NoSQL數據庫技術的優勢探究

云計算的核心之處在于“云”的建立，當“云”被順利建立起來，云計算的關鍵技術問題就能得到解決。而NoSQL數據庫就是解決問題的重要方法之一。借助NoSQL數據庫的高擴展性，無模式存儲能夠有效解決多行業領域當下發展中存在的數據擴展性強、多源異構及爆炸增長等難題。NoSQL數據庫不同于普通的計算機數據庫，也沒有傳統數據庫的硬性要求。

傳統數據庫有著眾多制約因素，無法滿足云計算技術的運行使用要求，從而無法發揮容量存儲空間大、靈活變通的優勢。另外，NoSQL數據庫使用了一種文字形體與符號互相銜接和融合的新型存儲方式，具有很強的操作性，能夠提高計算機信息數據的處理速度，能夠更加便捷地使用云計算系統。最后，NoSQL數據庫對于數據搜索的敏感能力、廣泛程度都比傳統的數據庫優，在使用方面，方便快速操作，延展性更強[4]。

3 NoSQL數據庫技術研究

3.1 關鍵性數據庫技術

3.1.1 CAP理論

CAP理論是由EricBrewer教授在2000年提出的，指的是在一個分布式系統中，Consistency（一致性）、Availability（可用性）、Partition Tolerance（分區容錯性）這3個特性不能同時成立。CAP理論是構建NoSQL數據庫的關鍵基礎，其代表了NoSQL數據庫的可用性、強一致性及分區容錯性特征。可用性是指每進行一次操作即可在規定時間內獲取結果；強一致性是指經操作后系統仍能保持一致的狀態；分區容錯性是指處于分區情況時，系統能夠正常接收各項請求。

3.1.2 ACID和BASE理論

擁有豐富的信息資源已成為當今時代發展的標志，其最明顯的體現就是日常生活中隨處可見的各式各樣的信息處理庫和數據存儲庫。當前的網絡信息技術有一個不可忽視的問題，即如何處理信息以及通過什么樣的方式整合信息。根據CAP理論，準確區分一致性、可用性以及分區容錯性，把三者融合轉化為統一的整體理論運用到生活中是一個不錯的選擇，也是在面對信息數據管理時需要解決的重要問題。相關研究發現，一致性比分區容錯性及可用性重要許多，尤其是面對當前日益增長的物聯網需求，ACID較難滿足，BASE可以。

ACID，即原子性（Atomicity，或稱不可分割性）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation，又稱獨立性）、持久性（Durability）。滿足ACID的根本目的是保障事務是完整可靠的，從而保障能夠準確傳送數據，避免出現差錯。BASE即基本可用（Basically Available）、軟狀態（Soft state）、最終一致性（Eventually consistent）。滿足BASE的目的是將散亂的信息數據進行結構式框架的整合，這些數據不需要進行非常規范化的處理，只需要對其大致歸類，這就是NoSQL數據庫的數據處理方法，雖然目的不一致，但其功能占據的地位是一致的。

3.2 關鍵性數據庫問題解決方法

面對獨立計算機不能滿足規模化、系統化的關鍵性數據庫問題，可以從以下方面來解決。

緩存內存：數據庫中的大量請求在極短時間內可以通過緩存內存的方法完成。緩存內存不僅能提高計算機中服務器的運行速度、減輕服務器在運行時的負擔，同時還能將關鍵性數據庫中的存儲問題進行合理解決[5]。

集群：數據庫服務群集通常是計算機隨機分配而成。數據庫服務群集不僅具有分布廣泛的特點，而且還作用于集中性的群體，可以對集中用戶進行有效數據分割，但對于獨立分散的個人用戶存在一定的局限性。

分離寫和讀：傳統數據庫的寫和讀往往是在一起的，一旦數據庫的存儲空間被擴展，此種方式很難對信息數據進行精準的存儲，還有可能出現數據因輸送緩慢導致延遲甚至丟失的現象，不利于云計算中的主服務器管理?；诖耍殃P鍵性數據庫的讀寫合理分開，防止出現數據傳送障礙、傳輸狀態不穩定等數據紊亂現象。

分片：分片在服務器中經常被應用到，是MongoDB中的關鍵內容與擴展形式，能夠有效增加數據庫系統容量，其通過拆分數據，形成多個儲存在各個服務器的數據塊。分片集群的應用對于服務器的要求較低，但是能夠儲存更加龐大的數據，實現對更大負載的分析處理。

4 結束語

相比較傳統的數據庫，云計算網絡數據管理技術具有突破性，其不針對現有的云計算內容作太多根本性問題的假設，而是沿用傳統數據庫的管理方法與經驗，重新研究并深入挖掘，在此基礎之上設計和開發出的全新數據庫管理技術。另外，要實現數據庫的可持續發展以及多元化目標，就要以數據庫技術作為研究基礎。

信息化時代，傳統數據庫已經無法滿足人們對于信息管理和信息存儲的相關需求，云計算的出現解決了這一問題，而云計算中的關鍵性數據庫需要從本質上進行升級改進，需要從一個全新的思維角度去解決數據庫容量、存儲等一系列問題，從而使其能夠在社會中得到更廣泛的應用。