引言
“云”是當今計算機領域里最為熱門的一個關鍵詞，作為一種互聯(lián)網(wǎng)的比喻，“云”已經(jīng)深入到人們生活的各個方面。作為當今數(shù)字信息技術的三大基石之一的存儲技術，是現(xiàn)代信息社會的基礎，為云計算等多項技術提供基礎數(shù)據(jù)的支持。據(jù)相關機構研究表明，現(xiàn)今全球的信息總量已經(jīng)超過了1000EB，磁盤技術的發(fā)展，使得硬盤具有更大容量，如今新推出的SATA硬盤已普遍具有了TB級的容量，但對于云計算這種信息服務模式，單個硬盤容量已顯然不足以支持云計算服務模式對海量數(shù)據(jù)的存儲需求，從而使得存儲設備成為了云計算在性能的擴展上的瓶頸。
另外，現(xiàn)今社會對數(shù)據(jù)及其存儲系統(tǒng)的依賴性越來越強，一旦發(fā)生自然或者人為損壞，造成了存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失，對人們的正常工作、生活將產(chǎn)生沉重打擊，因此存儲設備的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復是當前社會關注的熱點問題。云存儲從本質上來說是一個分布式存儲系統(tǒng)，它將數(shù)據(jù)保存在多個遠端服務器中，這樣本地存儲設備或者某個遠端服務器出現(xiàn)故障，存儲信息出現(xiàn)丟失，另外存儲設備中的備份數(shù)據(jù)將會自動提到恢復作用，從而增強了存儲系統(tǒng)的可靠性。移動辦公是辦公模式的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)的存儲方式只能將數(shù)據(jù)、文本等辦公資料存儲在移動介質中，這種模式不僅攜帶不便，而且易丟失。云存儲模式下，所有的辦公資料都將存儲在遠端的服務器中，不論在室內(nèi)或者室外辦公，所有的資料都將方便獲取，且不需要辦公者自身攜帶，安全保密性也可得到提高。本文將對云存儲這種新式存儲模式進行初步探討。
1 云存儲概述
1.1云存儲的定義
云存儲是指通過集群網(wǎng)絡技術或分布式存儲系統(tǒng)，將網(wǎng)絡中大量不同類型存儲設備通過一定方式進行集成，共同提供數(shù)據(jù)存儲服務。云存儲是云計算的存儲部分，本質上是為大數(shù)據(jù)量運算時提供存儲和管理。關于云存儲，全球網(wǎng)絡存儲工業(yè)協(xié)會給出的定義是：通過網(wǎng)絡提供可配置的虛擬化的存儲及相關數(shù)據(jù)的服務。云存儲的內(nèi)涵是存儲自動化和存儲虛擬化，目標是接近100%的使用存儲空間。
圖1云存儲系統(tǒng)結構模型圖
簡而言之，云存儲就是將數(shù)據(jù)資源放到網(wǎng)絡上，隨時供用戶存取的一種新興存儲模式。從用戶角度來說，云存儲不是面對某一個具體的存儲設備，而是一種數(shù)據(jù)訪問服務，是面對由各種各樣的存儲設備和服務器構成的集合體。用戶可以在任何時間、地方，透過任意網(wǎng)絡連接的方式，方便地存取所需要的數(shù)據(jù)。近年來，有多家商業(yè)軟件公司推出了自己的云存儲產(chǎn)品和服務，包括Microsoft的Azure、Google的GFS、Amazon的S3等等。
1.2云存儲的特點
本質上，云存儲不在是一種存儲，而是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的服務，具有海量存儲、易擴容、統(tǒng)一管理、成本低廉、隨意讀取、資源共享等特性。對于用戶來說，云存儲的設備是完全透明的，通過網(wǎng)絡與云端服務器連接，用戶就可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的訪問。由于云存儲是基于商業(yè)組件的，用戶只需向存儲服務提供商提出申請，就可擁有自己的數(shù)據(jù)存儲中心，節(jié)約了昂貴的基礎設施投資，存儲服務提供商可按需收費，而用戶可跨不同應用，不受具體地理位置的限制使用存儲資源。總結一下，云存儲具有下列幾個典型特點：
（1）低成本。由存儲服務提供商為用戶提供數(shù)據(jù)存儲服務，用戶只需通過網(wǎng)絡終端連接云服務，即可在任何位置訪問數(shù)據(jù)資源，用戶不需要提供任何存儲介質，節(jié)省了購買服務器和維護人員的開銷。
（2）高可靠性。一般而言，存儲服務提供商都具掌握專業(yè)的數(shù)據(jù)存儲能力，通過數(shù)據(jù)快照、鏡像存儲鏡像以及數(shù)據(jù)自動同步等措施來保障存儲服務的高可靠性，避免用戶數(shù)據(jù)丟失，另外存儲服務提供商有嚴格管理機制，利用數(shù)字加密等技術防止數(shù)據(jù)被篡改和被攻擊，還配置了專業(yè)人員對數(shù)據(jù)進行維護管理，從某種意義上說，云存儲比本地存儲更可靠。
（3）可訂購性。服務提供商是面對所有類型的用戶提供多種不同的云存儲服務，用戶可以根據(jù)自身需求進行定制云服務，并按照不同服務內(nèi)容付費。
（4）高容量性。存儲服務提供商都擁有規(guī)模巨大的服務器，如Google擁有100多萬臺服務器，微軟、IBM也擁有十多萬臺，一些企業(yè)內(nèi)部私有的云存儲也有數(shù)百臺服務器，這些數(shù)量眾多的服務器提供了海量的容量空間，用戶不用擔心存儲空間不足，避免了因數(shù)據(jù)增長不得不刪除數(shù)據(jù)，可以說用戶可獲得無限存儲空間，無需擔心存儲資源枯竭。
（5）易于集中管理。云存儲將散在各地的信息集中起來存儲，避免數(shù)據(jù)重復，可實現(xiàn)動態(tài)查重，便于管理，只要經(jīng)過授權，用戶可在任何時間地點隨時取用數(shù)據(jù)，無需專門配置人員維護數(shù)據(jù)，減少了管理難度。
2 云存儲的結構
云存儲系統(tǒng)通常可劃分為4層：存儲層、基礎管理層、應用接口層、訪問層。結構模型如圖1所示。
2.1存儲層
存儲層是一種分布式存儲系統(tǒng)，本質上是一種服務，是云存儲基礎。存儲層有多種選擇，如FC光纖通道存儲設備、NAS、iSCS、等。存儲層中的存儲設備分布于不同地域且數(shù)量龐大，彼此通過光纖連接在一起。存儲層主要功能是連接融合不同存儲設備，實現(xiàn)設備及其數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理，實現(xiàn)邏輯虛擬化、動態(tài)擴容。
2.2基礎管理層
基礎管理層是云存儲系統(tǒng)的技術難點，是存儲的核心部分。基礎管理層通過網(wǎng)格計算、分布式文件系統(tǒng)及其相關技術，實現(xiàn)存儲設備的協(xié)同工作，對外提供統(tǒng)一存儲服務。在存儲數(shù)據(jù)時，云存儲分布式文件系統(tǒng)將文件按照一定大小分割成數(shù)據(jù)塊，并為每個數(shù)據(jù)塊創(chuàng)建副本，一個節(jié)點中數(shù)據(jù)失效時，可通過自動復制副本來恢復數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的安全。
基礎管理層還可以加入數(shù)據(jù)加密、權限管理等管理技術，以防止惡意攻擊，保證云存儲中的數(shù)據(jù)正確的用戶訪問權限，保證云存儲的穩(wěn)定和安全。
2.3應用接口層
應用接口層為實際應用與云存儲的基礎服務層之間提供交互功能。根據(jù)實際需求，云存儲服務商可以根據(jù)用戶的不同需求，提供不同的應用服務，具體來說就是開發(fā)不同的應用服務接口。常見接口比如IPTV服務、在線備份服務、網(wǎng)絡硬盤服務等。同時在這一層也可實現(xiàn)用戶認證和對訪問的控制。
2.4訪問層
用戶應用公用接口登陸云存儲系統(tǒng)，登錄時需經(jīng)過授權，授權之后的用戶才能使用服務，根據(jù)用戶需求的不同，云存儲服務提供的訪問類型會有所不同。以谷歌成熟的云存儲系統(tǒng)GFS(GoogleFileSystem)為例，說明上述的云存儲結構。GFS系統(tǒng)構架圖如圖2所示。
圖2 GFS系統(tǒng)構架圖
在GFS系統(tǒng)中，使用文件在服務器上的存放路徑作為標識，文件按照一定層次組織在系統(tǒng)中存儲。GFS系統(tǒng)的整體構架由主服務器和相配套的塊服務器構成，其中主服務器作為文件元數(shù)據(jù)的存儲介質，包括文件名、塊名、文件到塊的映射，以及塊副本位置。主服務器還管理副本塊的分配與回收以及塊的移動等。
客戶端利用Google提供的API接口對數(shù)據(jù)進行訪問：讀數(shù)據(jù)時，首先通過主服務器的元數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)塊的位置，在從塊服務器上讀取數(shù)據(jù)。這樣避免了因大量讀操作對主服務器帶來的擁擠；寫數(shù)據(jù)時，客戶端向主服務器請求塊服務器，主服務器向客戶端回復塊的標識符和副本的位置，客戶機得到主服務器授權后將數(shù)據(jù)推送所有的副本上。
3云存儲的應用
3.1云存儲產(chǎn)品介紹
根據(jù)面向用戶的不同以及云存儲服務商提供服務類型不同，云存儲服務的應用模式可分為企業(yè)應用模式和個人應用模式。
3.1.1企業(yè)云存儲
（1）空間租賃服務：企業(yè)的基礎數(shù)據(jù)量巨大，且數(shù)據(jù)在不斷增長，企業(yè)自身可以通過投入資金購買硬件設備存儲數(shù)據(jù)，這種方式不僅花費大，且需要投入人力成本對數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)進行維護。云存儲服務商可為各企業(yè)提供功能強大且便捷的空間租賃服務，通過高性能大容量云存儲系統(tǒng)，以滿足企業(yè)對數(shù)據(jù)的存儲需求。
（2）遠程數(shù)據(jù)備份：企業(yè)往往需要充足的空間用來存儲企業(yè)自身的數(shù)據(jù)，由于這些數(shù)據(jù)十分寶貴，極具價值，在存儲的同時需要對數(shù)據(jù)進行備份，以便數(shù)據(jù)恢復，企業(yè)不斷增加數(shù)據(jù)量，對數(shù)據(jù)安全性提出了更高要求。企業(yè)可通過云存儲服務對已備份的數(shù)據(jù)進行恢復，在企業(yè)數(shù)據(jù)發(fā)生丟失的時候，就可保證數(shù)據(jù)的安全。
（3）視頻監(jiān)控系統(tǒng)：這一系統(tǒng)主要是通過云存儲的服務，實現(xiàn)視頻監(jiān)控功能，具體來說就是在遍布全國的云存儲系統(tǒng)中，嵌入視頻監(jiān)控，并將視頻監(jiān)控的實時數(shù)據(jù)儲存在云存儲系統(tǒng)中，在通過相應的監(jiān)控軟件調(diào)用和管理視頻數(shù)據(jù)。
3.1.2個人云存儲
（1）網(wǎng)絡磁盤：主要實現(xiàn)個人用戶的數(shù)據(jù)存儲和備份的網(wǎng)絡化，用戶可將數(shù)據(jù)存儲在在線云存儲系統(tǒng)中，并通過網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)進行管理。
（2）在線編輯：主要為個人用戶在線文檔編輯服務，個人通過網(wǎng)絡即可實現(xiàn)文檔的編輯，在個人終端無需安裝編輯軟件，編輯的文檔存儲在云系統(tǒng)的個人空間中，通過網(wǎng)絡用戶即可實現(xiàn)文檔的傳輸與共享功能，對文檔進行修改和管理。
（3）在線游戲：為用戶提供在線游戲服務，通過云存儲系統(tǒng)構建一個龐大的超能游戲服務器群，所有玩家在一個游戲服務器組之下集中管理，實現(xiàn)更多的功能，最大限度提升性能，使其具有更好的游戲體驗。
4 結束語
隨著云存儲技術的發(fā)展，越來越多的用戶開始享受云存儲服務。云存儲能夠使用戶享受強大的數(shù)據(jù)訪問服務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的隨意讀取、統(tǒng)一管理、實時擴容、超強安全及海量存儲功能。云存儲服務提供商在保證了用戶數(shù)據(jù)的高安全可靠性的同時，讓用戶感受到便捷服務的。作為一種先進的服務技術，云存儲有著無可比擬的優(yōu)勢。但現(xiàn)在云存儲系統(tǒng)資源的利用率不高，管理較復雜，且云存儲的應用依賴于網(wǎng)絡通訊的性能，并且可靠性、安全性依然存在若干問題，這些問題及未完全解決的技術將是云存儲下一步發(fā)展的研究重點。
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