云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)研究論文
摘要：云計算是一種全新的計算模式，其在科學(xué)計算以及商業(yè)計算領(lǐng)域發(fā)揮的作用不可估量，當前在學(xué)術(shù)界以及企業(yè)界等都受到了非常廣泛的關(guān)注。云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)?整體而言，它研究的主要內容是在數據中心上對于數據的相關(guān)管理和組織，是云計算環(huán)境的核心內容和最基礎設施。通常來(lái)說(shuō)，數據中心是由上百萬(wàn)級別的節點(diǎn)綜合組成的，因此這也就自然造成了數據失效的經(jīng)常發(fā)生，這就對云計算的推廣和應用造成了向大限度的限制，基于上述一些層面，對于云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)進(jìn)行研究意義重大。
關(guān)鍵詞：云計算；分布存儲技術(shù)；數據
隨著(zhù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì )和科學(xué)也已不可估量的速度飛速行進(jìn)著(zhù)，與此同時(shí)，在各行各業(yè)中不斷推進(jìn)和廣泛應用的信息化向信息技術(shù)發(fā)出了更新一輪的巨大挑戰，對信息技術(shù)向前發(fā)展起到了促進(jìn)作用。云計算隨著(zhù)存儲、通信技術(shù)以及計算等的發(fā)展而出現并得以廣泛應用，使得用戶(hù)能夠更便捷、適時(shí)地訪(fǎng)問(wèn)云服務(wù)提供商提供的信息資源，整體來(lái)說(shuō)，云計算同時(shí)具備著(zhù)高可靠性、虛擬化、超大規模、價(jià)格低廉等特性，極大程度上滿(mǎn)足了海量數據存儲要求。在這一環(huán)境下的分布存儲技術(shù)作為云計算的基礎，雖然功能強大，然而從當前形勢看來(lái)，它面臨著(zhù)巨大的挑戰，因此需要不斷地做出分析和研究。
1云計算技術(shù)
云計算是一種為了能夠更好地滿(mǎn)足相當數量的數據信息的計算以及存儲等相關(guān)服務(wù)，同時(shí)跟隨當下形勢呈現出非常流行趨勢的通信技術(shù)而產(chǎn)生的新型的、能夠為各行各業(yè)進(jìn)行分享基本數據資源的一種計算模型。云計算服務(wù)提供商基本上是不參與相關(guān)流程的，云計算機能夠保證用戶(hù)實(shí)現隨時(shí)、便捷且放百度呢存儲服務(wù)、訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)、計算服務(wù)等一系列資源。源頭上看來(lái)，云計算服務(wù)提供商是將龐大的數據節點(diǎn)以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行科學(xué)有效的有機結合，繼而就可以形成一個(gè)或者是一些具與一定規模的數據中心，進(jìn)而由這一數據中心向有所需的用戶(hù)提供到他們需要的服務(wù)，最大程度上滿(mǎn)足了用戶(hù)的使用要求。
關(guān)于云計算這一方面做出的相關(guān)研究表明，云計算具有最為顯著(zhù)的屬性包括高穩定性、可擴展性以及規模超大燈，因此就可以在相應的環(huán)境下很好地實(shí)現龐大數據信息的存儲操作，存儲的位置多為不同數據中心的不同節點(diǎn)之上，即存儲在這些節點(diǎn)之上的數據信息都是透明的、共享的，因此一旦用戶(hù)有哪一方面的需求，只需通過(guò)云計算服務(wù)提供商提供出的數據訪(fǎng)問(wèn)接口就可以滿(mǎn)足自己需求，獲取到其中心內部存儲的數據信息。然而當前看來(lái)，基于云計算環(huán)境的分布存儲技術(shù)顯然也是遇到了一些巨大的挑戰，云計算數據中心的數據量、數據信息的規模是非�？捎^(guān)的，無(wú)疑會(huì )為數據中心的相關(guān)有效成本費用、容錯性以及可擴展性等方面帶來(lái)挑戰，需要我們不斷地做出分析研究。
2云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)
2.1可擴展性研究
經(jīng)濟發(fā)展迅速的今天，在各行各業(yè)都會(huì )應用到數據信息處理技術(shù)以及計算機技術(shù)、通信技術(shù)等對相關(guān)數據做出一定的有效處理，當下看來(lái)，海量信息顯然單靠計算機無(wú)法滿(mǎn)足其處理操作，類(lèi)似存儲、計算等，這一背景下，基于云計算環(huán)境的分布存儲技術(shù)研究應運而生，首先研究其可擴展性。研究之前先分析傳統的數據存儲計算，其通過(guò)冗余的磁盤(pán)實(shí)現相關(guān)要求，那種采取與流行時(shí)進(jìn)行提高數據存儲可擴展性的方式雖然確實(shí)實(shí)用了一定時(shí)間，它在一定程度上實(shí)現滿(mǎn)足了數據的存儲空間，只是基于云計算之中的龐大的海量的數據節點(diǎn)，其存儲的數據規模以及相關(guān)數據中心的規模仍然處在不斷擴大的趨勢之上，不斷增長(cháng)的需求存儲容量顯然不能由磁盤(pán)預留方式來(lái)實(shí)現了。因此，云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)又到達了一個(gè)致高點(diǎn)。云服務(wù)提供商的數據中心不可能采取冗余磁盤(pán)預留的方式來(lái)擴展存儲空間，并且它也不可能在建立之初將所有的操作都完完全全規劃好，譬如說(shuō)谷歌當前看來(lái)，已經(jīng)在全球的數據中心就有36個(gè)，并且每一個(gè)數據中西所包含的計算機節點(diǎn)達到了數百萬(wàn)個(gè)；再譬如微軟的數據中心，對外宣稱(chēng)其將會(huì )在全球建設多余二十個(gè)數據中心，同時(shí)在九月份已經(jīng)在芝加哥形成了全球最大的模塊化數據中心，其中包含了二百二十多個(gè)集裝箱，同時(shí)每一個(gè)集裝箱中機器數都在兩千作用，其服務(wù)器還會(huì )以十四個(gè)月為周期進(jìn)行成倍增長(cháng)，趕超摩爾定律增長(cháng)速度，因此，基于數據中心的網(wǎng)絡(luò )可擴展性進(jìn)行研究意義十分重大，以期能夠適應當下不斷增長(cháng)、擴展的應用需求。
2.2容錯性研究
云計算提供商僅僅依靠傳統的提高容錯性的方法進(jìn)行操作顯然滿(mǎn)足不了當下的需求，這是因為傳統的容錯性提高辦法是經(jīng)由高性能的服務(wù)器、RAID技術(shù)或者是專(zhuān)用的存儲設備來(lái)進(jìn)行相關(guān)操作，完成這一內容的成本十分高昂，根本無(wú)法滿(mǎn)足現今云計算提供商的要求，除上述之外云計算之中龐大的節點(diǎn)以及數據規模注定了極高的失效概率。在云計算這一大環(huán)境下，操作失效非常常見(jiàn)。譬如在谷歌公司中，就曾在零六年做出過(guò)一份報告，即在云計算環(huán)境的分布存儲技術(shù)的數據中心內部，平均每一個(gè)MapReduce作業(yè)的運行過(guò)程之中就包含了五個(gè)失效的節點(diǎn)；每一個(gè)擁有著(zhù)四千個(gè)節點(diǎn)金星運行的MapReduce作業(yè)的相關(guān)數據中心中，幾乎平均六個(gè)小時(shí)中就有一個(gè)小時(shí)的磁盤(pán)失效時(shí)間，這無(wú)疑會(huì )給云服務(wù)的提供商和資源應用者帶來(lái)不同程度的麻煩和損失。除了上述之外，還有很多情形下會(huì )造成失效的結果�？偠灾�，云計算環(huán)境下分布存儲的頻頻失效必將帶來(lái)不同程度上的損失，其程度不可估量，因此當下而言，容錯成為云計算環(huán)境之下分布存儲所面臨的一項巨大挑戰，同時(shí)其亟待解決。關(guān)于云計算環(huán)境下的分布存儲，想要更為徹底有效科學(xué)的提高其容錯性，單研究節點(diǎn)之間的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系，以提高在屋里拓撲結構上的容錯性是遠遠不夠的，與此同時(shí)，必須同時(shí)研究在節點(diǎn)上存儲著(zhù)的數據的相關(guān)組織和管理操作，以提高數據容錯性，達到最終目的。
2.3成本控制方面
云計算環(huán)境下的數據存儲技術(shù)之所以需要在成本控制方面做出一定的研究，是因為傳統的分布存儲所需要管理組織的節點(diǎn)和數據的規模都非常顯，能耗相對也自然比較小，同時(shí)于企業(yè)而言，低消耗下他們是愿意通過(guò)成本輸入來(lái)交換可靠性能以及效率的。然而，在云計算環(huán)境下的分布存儲，其能耗是非常大的，同時(shí)為了使設備處在正常運轉的狀態(tài)之下，能耗還要增加很大一部分。在24*7的運行模式下，在數據中心的存儲開(kāi)銷(xiāo)中非常重要的一個(gè)組成部分就是能耗。曾有研究人員作出相關(guān)研究發(fā)現，基本上每一臺服務(wù)器四年的能耗與其相關(guān)硬件的成本不相上下，而且一旦能耗有所降低，在很大程度上還可以提高磁盤(pán)等一些硬件設備的運行壽命，這些都會(huì )大幅縮減整個(gè)數據中心的成本，因此就可以說(shuō)，當下云計算環(huán)境下的分布存儲面臨的又一大挑戰就是如何降低能耗進(jìn)而降低成本，相繼會(huì )產(chǎn)生的優(yōu)良效果就是能源得到節約，環(huán)境得到保護�？偠灾�，云計算環(huán)境下的分布存儲需要研究的重大內容即盡可能多角度的對設備的制冷消耗進(jìn)行研究，從而期望在更大程度上降低云計算的成本費用。
3數據中心網(wǎng)絡(luò )構件技術(shù)
3.1以服務(wù)器為中心
之所以會(huì )研究到數據中心網(wǎng)絡(luò )構件技術(shù)，是因為數據中心是使得云計算得以正常運行的基礎所在，通常來(lái)說(shuō)，它主要的包括著(zhù)兩個(gè)部分，分別是軟件和硬件，軟件即數據中心提供出服務(wù)時(shí)所應用到的軟件；硬件即數據中心的相關(guān)計算機設備以及支撐系統的一些基礎設施。以服務(wù)器為中心的結構，主要即是在每一個(gè)數據中心的相關(guān)服務(wù)中都會(huì )安裝網(wǎng)卡，且數量較大，然后運用網(wǎng)線(xiàn)把網(wǎng)卡和服務(wù)器進(jìn)行連接，繼而成為一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò )整體，這樣做的`目的之一是增大數據中心的存儲功能。以服務(wù)器為中心的結構在結構的組成以及線(xiàn)路的連接兩個(gè)方面都比較簡(jiǎn)單，從而達到確保網(wǎng)絡(luò )底層與服務(wù)器之間的有效數據交互，當前看來(lái)還有功能更甚強大的路由算法，然而這一結構自身也存在著(zhù)一定的不足，即由于數據信息會(huì )占據相當大的服務(wù)器計算資源，就會(huì )導致存在一些鏈路無(wú)法實(shí)現功能，繼而使得服務(wù)器的數據壓力更大，服務(wù)器的計算速率自然受到一定程度的影響，成本的費用以及功能的損失兩方面來(lái)說(shuō)都產(chǎn)生了一定的消極影響。
3.2以交換機為中心
以交換機為中心的網(wǎng)絡(luò )構件結構其實(shí)最主要就是對于交換機的應用，交換機將每一個(gè)服務(wù)器的數據中心有效地連接，再通過(guò)交換機進(jìn)行數據包轉發(fā)，當然，云計算環(huán)境下的分布存儲，相關(guān)的服務(wù)器負責的功能有所不同，其只是對于數據信息的存儲以及處理負責。通常以交換機為中心的網(wǎng)絡(luò )構件被交換機分成了三層，最為主要的分別是核心層、邊緣層以及聚合層。云計算環(huán)境下的數據中心中，經(jīng)由交換機作為中心的網(wǎng)絡(luò )構件結構具有的優(yōu)點(diǎn)有操作簡(jiǎn)便，穩定高效，同時(shí)還可以通過(guò)交換機的應用實(shí)現一些擴展功能，然而，這一結構也存在著(zhù)一些難以避免的缺陷，比如由于交換機的使用，導致整個(gè)數據中心的操作具有不夠良好的靈活性、較低的服務(wù)器利用效率以及交換機資源的浪費等，通常而言，這一結構在傳統的數據中心網(wǎng)絡(luò )構件中應用較多。
3.3混合模式
混合模式顧名思義就是將上述兩種數據中心網(wǎng)絡(luò )結構進(jìn)行有機的結合，進(jìn)而形成一種功能上更加強大，實(shí)現互補的新型結構。在混合模式的結構中，主要是將交換機作為將服務(wù)器進(jìn)行連接的節點(diǎn)，同時(shí)配合安裝在服務(wù)器中的多個(gè)網(wǎng)卡，除此之外，混合模式的網(wǎng)絡(luò )結構中實(shí)現了特定場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò )結構，它綜合上述兩種結構的優(yōu)勢，因此比其更加的靈活自由，同等性能的條件下，對于數據中心的成本而言有一定的降低功能。
4結束語(yǔ)
總而言之，云計算中龐大的數據節點(diǎn)以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行有效的有機結合，進(jìn)而就形成了一個(gè)或者是一些較為大規模的數據中心點(diǎn)，從而達到向用戶(hù)提供一些基本性質(zhì)的服務(wù)，使得客戶(hù)的使用需求得到滿(mǎn)足�？偠灾�，云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)使得龐大的數據信息得以存儲，存儲位置即為數據中心內部中的眾多節點(diǎn)中的不同節點(diǎn)之上，更為甚者會(huì )存儲到在不同數據中心的不同節點(diǎn)上。整體來(lái)說(shuō)，基于云計算環(huán)境的分布存儲技術(shù)它所研究的主要內容即上述內容，如何實(shí)現有效地組織和管理在數據中心中進(jìn)行存儲的大量數據信息。
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