云存儲、結(jié)構(gòu)模型、安全性

1、云存儲將大量不同類型的存儲設(shè)備通過存儲軟件集合起來協(xié)同工作，共同對 外提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。云存儲服務(wù)隊傳統(tǒng)存儲技術(shù)在數(shù)據(jù)安全性、可靠性、易管 理性等方面提出新的挑戰(zhàn)。文章基于云存儲平臺架構(gòu)的4個層次：將多存儲設(shè)備 互連起來的數(shù)據(jù)存儲層、為多服務(wù)提供公共支撐技術(shù)的數(shù)據(jù)管理層、支持多存儲 應(yīng)用的數(shù)據(jù)服務(wù)層以及面向多用戶的訪問層展開研究、探討云存儲的背景、技術(shù) 以及發(fā)展趨勢。關(guān)鍵字：云存儲、結(jié)構(gòu)模型、安全性。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1引 言1 HYPERLINK l bookmark7 o Current Docu

2、ment 1.1云存儲背景1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.2云存儲概念2 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 1.3云存儲設(shè)計分析3 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2云存儲的結(jié)構(gòu)模型42.1存儲層42.2基礎(chǔ)管理層42.3應(yīng)用接口層42.4訪問層5 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 3云存儲未來發(fā)展趨勢53.1安全性53.2便攜性5 HYPERLINK l bookmark34 o C

3、urrent Document 3.3性能和可用性63.4數(shù)據(jù)訪問6 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 結(jié)論6謝辭7 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 參考文獻7計算機的云存儲1引言1.1云存儲背景云計算(Cloud Computing)是由分布式計算(Distributed Computing)、并 行處理(Parallel Computing)、網(wǎng)格計算(Grid Computing )發(fā)展來的，是一種 新興的商業(yè)計算模型。目前，對于云計算的認識在不斷的發(fā)展變化，云計算沒仍 沒有普遍一致的定

4、義。狹義的云計算指的是廠商通過分布式計算和虛擬化技術(shù)搭 建數(shù)據(jù)中心或超級計算機，以免費或按需租用方式向技術(shù)開發(fā)者或者企業(yè)客戶提 供數(shù)據(jù)存儲、分析以及科學(xué)計算等服務(wù)，比如亞馬遜數(shù)據(jù)倉庫出租生意。廣義的 云計算指廠商通過建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集群，向各種不同類型客戶提供在線軟件服 務(wù)、硬件租借、數(shù)據(jù)存儲、計算分析等不同類型的服務(wù)。廣義的云計算包括了更 多的廠商和服務(wù)類型，例如國內(nèi)用友、金蝶等管理軟件廠商推出的在線財務(wù)軟件， 谷歌發(fā)布的Google應(yīng)用程序套裝等。通俗的理解是，云計算的“云“就是存在于互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群上的資源， 它包括硬件資源(服務(wù)器、存儲器、CPU等)和軟件資源(如應(yīng)用軟件、集成 開發(fā)

5、環(huán)境等)，本地計算機只需要通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送一個需求信息，遠端就會有成 千上萬的計算機為你提供需要的資源并將結(jié)果返回到本地計算機，這樣，本地計 算機幾乎不需要做什么，所有的處理都在云計算提供商所提供的計算機群來完 成。云存儲在云計算(cloud computing)概念上延伸和發(fā)展出來的一個新的概 念。云計算是是分布式處理(Distributed Computing)、并行處理(Parallel Computing)和網(wǎng)格計算(Grid Computing)的發(fā)展，是透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算 處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng) 經(jīng)計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。通

6、過云計算技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以 在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，達到和超級計算機同樣強大的 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。1.2云存儲概念云存儲的概念與云計算類似，它是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件 系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同 工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng)。如果這樣解釋還是難 以理解，那我們可以借用廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)來解釋云存儲。在常見的局域網(wǎng)系統(tǒng)中，我們?yōu)榱四芨玫厥褂镁钟蚓W(wǎng)，一般來講，使用者 需要非常清楚地知道網(wǎng)絡(luò)中每一個軟硬件的型號和配置，比如采用什么型號交換 機，有多少個端口，采用了什么路由器和防火墻，分別是如何設(shè)置的。

7、系統(tǒng)中有 多少個服務(wù)器，分別安裝了什么操作系統(tǒng)和軟件。各設(shè)備之間采用什么類型的連 接線纜，分配了什么IP地址和子網(wǎng)掩碼。但當(dāng)我們使用廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)時，我們只需要知道是什么樣的接入網(wǎng)和用戶 名、密碼就可以連接到廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，并不需要知道廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)中到底有 多少臺交換機、路由器、防火墻和服務(wù)器，不需要知道數(shù)據(jù)是通過什么樣的路由 到達我們的電腦，也不需要知道網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器分別安裝了什么軟件，更不需要 知道網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備之間采用了什么樣的連接線纜和端口。廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)對于具體的使用者是完全透明的，我們經(jīng)常用一個云狀的圖 形來表示廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。雖然云狀的圖形中包含了許許多多的交換機、路由器、防火墻

8、和服務(wù)器，但 對具體的廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)用戶來講，這些都是不需要知道的。這個云狀圖形代表 的是廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)帶給大家的互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，無論我們在任何地方，都 可以通過一個網(wǎng)絡(luò)接入線纜和一個用戶、密碼，就可以接入廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，享 受網(wǎng)絡(luò)帶給我們的服務(wù)。參考云狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建一個新型的云狀結(jié)構(gòu)的存儲系統(tǒng)系統(tǒng)，這個存儲 系統(tǒng)由多個存儲設(shè)備組成，通過集群功能、分布式文件系統(tǒng)或類似網(wǎng)格計算等功 能聯(lián)合起來協(xié)同工作，并通過一定的應(yīng)用軟件或應(yīng)用接口，對用戶提供一定類型 的存儲服務(wù)和訪問服務(wù)。當(dāng)我們使用某一個獨立的存儲設(shè)備時，我們必須非常清楚這個存儲設(shè)備是什 么型號，什么接口和傳輸協(xié)議，必須清楚地知道存儲

9、系統(tǒng)中有多少塊磁盤，分別 是什么型號、多大容量，必須清楚存儲設(shè)備和服務(wù)器之間采用什么樣的連接線纜。 為了保證數(shù)據(jù)安全和業(yè)務(wù)的連續(xù)性，我們還需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)和容災(zāi) 系統(tǒng)。除此之外，對存儲設(shè)備進行定期地狀態(tài)監(jiān)控、維護、軟硬件更新和升級也 是必須的。如果采用云存儲，那么上面所提到的一切對使用者來講都不需要了。云狀存 儲系統(tǒng)中的所有設(shè)備對使用者來講都是完全透明的，任何地方的任何一個經(jīng)過授 權(quán)的使用者都可以通過一根接入線纜與云存儲連接，對云存儲進行數(shù)據(jù)訪問。與 傳統(tǒng)的存儲設(shè)備相比，云存儲不僅僅是一個硬件，而是一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備、 服務(wù)器、應(yīng)用軟件、公用訪問接口、接入網(wǎng)和客戶端程序等多個部分

10、組成的系統(tǒng)”。 云存儲提供的是存儲服務(wù)，存儲服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)將本地數(shù)據(jù)存放在存儲服務(wù)提供商 (SSP)提供的在線存儲空問。需要存儲服務(wù)的用戶不再需要建立自己的數(shù)據(jù)中心， 只需向SSP申請存儲服務(wù)，而避免了存儲平臺的重復(fù)建設(shè)，節(jié)約了昂貴的軟硬 件費用。1.3云存儲設(shè)計分析云存儲不是要取代現(xiàn)有的盤陣，而是為了應(yīng)付高速成長的數(shù)據(jù)量與帶寬而產(chǎn) 生的新形態(tài)存儲系統(tǒng)，因此云存儲在設(shè)計時通常會考慮以下三點：容量、帶寬的擴容是否簡便擴容是不能停機，會自動將新的存儲節(jié)點容量納入原來的存儲池，不需要做 繁復(fù)的設(shè)定帶寬是否線形增長使用云存儲的客戶，很多是考慮未來帶寬的增長，因此云存儲產(chǎn)品設(shè)計的好 壞會產(chǎn)生很大的差異，有

11、些十幾個節(jié)點便達到飽和，這樣對未來帶寬的擴容就有 不利的影響，這一點要事先弄清楚，否則等到發(fā)現(xiàn)不符合需求時，已經(jīng)買了幾百 TB，后悔就來不及了管理是否容易不說google有五萬臺存儲服務(wù)器，即使國內(nèi)也有很多客戶有超過500臺 存儲的，若不使用云存儲來統(tǒng)一管理，管理500臺存儲是一個巨大的工作，一 不小心就可能導(dǎo)致某些應(yīng)用的崩潰，因此云存儲的應(yīng)用是一個必然的趨勢，當(dāng)用 戶把應(yīng)用遷移到云存儲，他管理的就是一臺存儲，而不是500臺甚至五萬臺存 儲。管理一臺存儲不容易出錯，分別管理五萬臺要不出錯就很難了2云存儲的結(jié)構(gòu)模型與傳統(tǒng)的存儲設(shè)備相比，云存儲不僅僅是一個硬件，而是一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存 儲設(shè)備、服務(wù)器

12、、應(yīng)用軟件、公用訪問接口、接入網(wǎng)、和客戶端程序等多個部分 組成的復(fù)雜系統(tǒng)。各部分以存儲設(shè)備為核心，通過應(yīng)用軟件來對外提供數(shù)據(jù)存儲 和業(yè)務(wù)訪問服務(wù)。云存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型由4層組成。2.1存儲層存儲層是云存儲最基礎(chǔ)的部分。存儲設(shè)備可以是FC光纖通道存儲設(shè)備，可 以是NAS和iSCSI等IP存儲設(shè)備，也可以是SCSI或SAS等DAS存儲設(shè) 備。云存儲中的存儲設(shè)備往往數(shù)量龐大且分布多不同地域，彼此之間通過廣域網(wǎng)、 互聯(lián)網(wǎng)或者FC光纖通道網(wǎng)絡(luò)連接在一起。存儲設(shè)備之上是一個統(tǒng)一存儲設(shè)備管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)存儲設(shè)備的邏輯虛擬 化管理、多鏈路冗余管理，以及硬件設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控和故障維護。2.2基礎(chǔ)管理層基礎(chǔ)管理層

13、是云存儲最核心的部分，也是云存儲中最難以實現(xiàn)的部分?；A(chǔ) 管理層通過集群、分布式文件系統(tǒng)和網(wǎng)格計算等技術(shù)，實現(xiàn)云存儲中多個存儲設(shè) 備之間的協(xié)同工作，使多個的存儲設(shè)備可以對外提供同一種服務(wù)，并提供更大更 強更好的數(shù)據(jù)訪問性能。CDN內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)保證云存儲中的數(shù)據(jù)不會被未授權(quán)的用 戶所訪問，同時，通過各種數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)技術(shù)和措施可以保證云存儲中的數(shù)據(jù) 不會丟失，保證云存儲自身的安全和穩(wěn)定。2.3應(yīng)用接口層應(yīng)用接口層是云存儲最靈活多變的部分。不同的云存儲運營單位可以根據(jù)實 際業(yè)務(wù)類型，開發(fā)不同的應(yīng)用服務(wù)接口，提供不同的應(yīng)用服務(wù)。比如視頻監(jiān)控應(yīng) 用平臺、IPTV和視頻點播應(yīng)用平臺、網(wǎng)絡(luò)硬

14、盤引用平臺，遠程數(shù)據(jù)備份應(yīng)用平 臺等。2.4訪問層任何一個授權(quán)用戶都可以通過標準的公用應(yīng)用接口來登錄云存儲系統(tǒng)，享受 云存儲服務(wù)。云存儲運營單位不同，云存儲提供的訪問類型和訪問手段也不同。3云存儲未來發(fā)展趨勢云存儲已經(jīng)成為未來存儲發(fā)展的一種趨勢，目前，云存儲廠商正在將各類搜 索、應(yīng)用技術(shù)和云存儲相結(jié)合，以便能夠向企業(yè)提供一系列的數(shù)據(jù)服務(wù)，但是， 未來云存儲的發(fā)展趨勢，主要還是要從安全性、便攜性及數(shù)據(jù)訪問等角度進行發(fā) 展。3.1安全性從云計算誕生，安全性一直是企業(yè)實施云計算首要考慮的問題之一，同樣， 在云存儲方面，安全仍是首頁考慮的問題，對于想要進行云存儲的客戶來說，安 全性通常是首要的商業(yè)考慮

15、和技術(shù)考慮。但是許多用戶對云存儲的安全要求甚至 高于它們自己的架構(gòu)所能提供的安全水平。既便如此，面對如此高的不現(xiàn)實的安 全要求，許多大型的可信賴的云存儲廠商也在努力滿足它們的要求，構(gòu)建比多數(shù) 企業(yè)數(shù)據(jù)中心安全得多的數(shù)據(jù)中心，并通過可與NSA（美國國家安全局）媲美的加 密層和保護層來保護存儲中的數(shù)據(jù)。如今，用戶通常發(fā)現(xiàn)云存儲具有更少的安全 漏洞，而且云存儲所提供的安全性水平要比用戶自己的數(shù)據(jù)中心所能提供的安全 水平還要高。3.2便攜性一些用戶在考慮托管存儲的時候還要考慮數(shù)據(jù)的便攜性。一般情況下這是有 保證的，一些大型服務(wù)提供商所提供的解決方案承諾其數(shù)據(jù)便攜性可媲美最好的 傳統(tǒng)本地存儲。有的云存儲

16、結(jié)合了強大的便攜功能，可以將整個數(shù)據(jù)集傳送到你 所選擇的任何媒介，甚至是專門的存儲設(shè)備。3.3性能和可用性過去的一些托管存儲和遠程存儲總是存在著延遲時間過長的問題。同樣地， 互聯(lián)網(wǎng)本身的特性就嚴重威脅服務(wù)的可用性。最新一代云存儲有突破性的成就， 體現(xiàn)在客戶端或本地設(shè)備高速緩存，將最經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)保持在本地，從而有效 地緩解互聯(lián)網(wǎng)延遲問題。通過本地高速緩存，即使面臨最嚴重的網(wǎng)絡(luò)中斷，這些 設(shè)備也可以緩解延遲性問題。這些設(shè)備還可以讓經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)看起來像本地存 儲那樣快速反應(yīng)。通過一個本地NAS網(wǎng)關(guān)，云存儲甚至可以模仿中端NAS設(shè)備 的可用性、性能和可視性，同時將數(shù)據(jù)予以遠程保護，且這種數(shù)據(jù)保護水

17、平只有 少數(shù)企業(yè)才能做到。性能方面的另一個問題是，當(dāng)數(shù)據(jù)變化率太高的時候，這些 解決方案可能會消耗太多的互聯(lián)網(wǎng)帶寬，而且這可能會使你的云存儲解決方案產(chǎn) 生隱含成本。即使如此，廠商們?nèi)詫⒗^續(xù)努力實現(xiàn)容量優(yōu)化和WAN（廣域網(wǎng)）優(yōu) 化，從而盡量減少數(shù)據(jù)傳輸延遲性。3.4數(shù)據(jù)訪問另一個常見的疑慮是如果執(zhí)行大規(guī)模數(shù)據(jù)請求或數(shù)據(jù)恢復(fù)操作，那么云存儲 是否可提供足夠的訪問性。如同我們先前所討論的，一些廠商可以將大量數(shù)據(jù)傳 輸?shù)饺魏晤愋偷拿浇?，可將?shù)據(jù)直接傳送給企業(yè)，且其速度之快相當(dāng)于復(fù)制粘貼 操作。此外，一些廠商還可以提供一套組件，在完全本地化的系統(tǒng)上模仿云地址， 讓本地NAS網(wǎng)關(guān)設(shè)備繼續(xù)正常運行而無需重新

18、設(shè)置。如果大型廠商構(gòu)建了更多 的地區(qū)性設(shè)施，那么數(shù)據(jù)傳輸時間將更加縮短。更重要的是，即使你的本地數(shù)據(jù) 發(fā)生了災(zāi)難性的損失，廠商們也可以將數(shù)據(jù)再重新傳輸給你。結(jié)論隨著移動互聯(lián)網(wǎng)進一步向用戶滲透，用戶對個人數(shù)據(jù)的存儲、遷移和管理的 需求將越來越強烈，而這種需求指導(dǎo)廠商將同步功能作為個人云存儲產(chǎn)品的核心 功能。同時用戶存儲的內(nèi)容屬性也已經(jīng)從單純的娛樂性公共信息，轉(zhuǎn)向個人有價 值的電子數(shù)據(jù)和信息。從個人云存儲廠商的角度講，云計算、云存儲技術(shù)的采用 簡化了服務(wù)技術(shù)，穩(wěn)定的服務(wù)將為未來的盈利打下堅實的基礎(chǔ)，個人云存儲取代 傳統(tǒng)網(wǎng)盤已經(jīng)勢不可擋。從論文選題到搜集資料，從寫稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦 和彷徨，在寫作論文的過程中心情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最 終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。那種感覺就宛如在一 場盛大的頒獎晚會上，我在晚會現(xiàn)場看著其他人一個接著一個上臺領(lǐng)獎，自己卻 始終未能被念到名字，經(jīng)過了很長很長的時間后，終于有位嘉賓高喊我的大名， 這時我忘記了先前漫長的無聊的等待時間，欣喜萬分地走向舞臺，然后迫不及待 地開始抒發(fā)自己的心情，發(fā)表自己的感想。這篇畢業(yè)論文的就是我的舞臺。感謝老師在設(shè)計的選題、方案的確定、設(shè)計的進行以及最后的說明書的撰寫 整個過程中給予我細