云存储的关键技术与应用探讨

刘光明　周越　张瑞虹　白瑞俊

摘要：随着信息化技术的快速发展，特别是云计算与物联网技术的应用，面对未来海量的存储数据，传统的SAN或NAS在容量和性能的扩展上存在瓶颈。在云计算这种新型的服务模式下，只有高效、安全的云存储系统才能满足未来大规模数据计算需求。

关键词：大规模数据；云计算；云存储

中图分类号：TP333 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）30-0061-03

1 云存储概述

云存储是伴随着云计算的兴起出现的一种新的存储形式，它把存储从计算机中抽取出来，作为一种服务来提供。云存储一般通过采用先进的分布式存储技术集中地管理数据，通过多种形式提供给用户使用。因此它实现了管理的统一性、数据保存的唯一性、使用的方便性和更高的安全性。

与云计算系统相比，云存储可以认为是配置了大容量存储空间的一个云计算系统。从架构模型来看，云存储系统比云计算系统多了一个存储层，同时，在基础管理上也多了很多与数据管理和数据安全有关的功能，两者在访问层和应用接口层则是完全相同的。

2 云存储的应用

云存储是一种存储服务体系，需要各种存储设备组成一个共享的存储池，通过软件应用平台对用户提供各种不同类型的存储服务。云存储可以面向个人提供网络磁盘、在线文档编辑、在线视频点播等服务，同时还能面向企业提供空间租赁服务和企业级远程数据备份和容灾等服务。随着云计算和高性能计算面向能源、机械制造、生物技术及广大科研机构的服务应用领域不断扩大，数据存储量也不断增多，需要大容量的存储空间作为计算服务的重要技术支撑。

3 云存储系统架构及技术实现

3.1 云存储系统架构

3.2 云存储系统技术实现

云存储是通过网络开放界面为用户提供完整的存储服务。用户可以直接使用存储相关的在线服务，比如网络磁盘、在线存储、在线备份或者是在线归档等服务。面向多用户的环境提供各种数据操作、共享功能以及跨平台的数据服务能力。一般地，数据都存储在本地磁盘上面或者存储在一个机房里。它能提供的共享和传输的灵活性比较差，只能局限于直接相连的设备。云存储徹底解决了这一问题，它提供共享服务，使得相互直接传输、分享文件变得更为简单，又由于文件是存储在服务端，不仅使得任何人、任何时间、任何地点都可以获取文件，就像存取本地磁盘的文件一样。目前，云存储系统解决方案主要分为两种模式。

3.2.2 方案Ⅱ。方案Ⅱ系统架构如图3所示。在方案Ⅱ的系统架构中，云存储系统应用软件部署在前端存储服务器中，通过网络对数据库服务器和磁盘阵列进行管理。数据库服务器用以存储用户信息、文件位置、权限等数据，磁盘阵列用以存储元数据文件，如果数据量增多，只需在磁盘阵列中增加磁盘进行扩容。前端服务器负责对外提供文件的上传/下载、共享、归档等功能的云存储服务。方案Ⅰ与方案Ⅱ结构特点对比如表1所示。

方案Ⅰ架构简单、易于部署，但是不具有大量数据的吞吐能力，随着数据量的增多会导致系统负载增加，影响存储效率。另外，方案Ⅰ不易进行存储空间的扩展，而且将文件数据和用户信息数据部署到一台服务器中会影响云存储系统的安全性。

方案Ⅱ具有海量存储空间的扩展能力，能够实现存储层设备的即插即用，方便扩容。另外，分布式架构将数据信息、用户信息、Web应用服务分别存放有效保障了系统的吞吐能力和安全性，可以根据实际需求建设大、中型面向服务的云存储系统。

4 云存储的主要技术特点

4.1 集中存储

将分散在各种终端设备中的数据集中存储在云存储服务器中，部门或项目内部、部门与部门之间实现协同工作，可以避免数据不必要的流失，免受病毒感染和黑客攻击，并且能够实现随时随地访问数据。

4.2 统一管理

云存储提供子账户功能，子账户权限管理灵活，可以针对网盘中任意目录对子账户指定权限，包括预览、上传、下载、上传/下载、全部。二级管理员功能可以轻松实现分级管理。

4.3 安全可靠

后台采用分布式文件系统，实现设备级、系统级、部署级一体的多级容灾机制。带有入侵监测系统，能使在入侵攻击对系统发生危害前，监测到入侵攻击，并利用防护系统驱逐入侵攻击，并且可以支持网络银行SSL加密技术、文件加密存储和传输。

4.4 同步技术

通过客户端+云端的工作模式，会将客户端本地文件自动或手动实时同步到云端服务器中，提供多设备之间的文件同步访问能力，省去利用U盘、数据线等方式传递文件的麻烦，真正实现移动办公。

4.5 文件协助与共享

通过建立群组，进行协同办公，可以对该群组空间增加用户并授予文件操作权限，群组空间的用户可对同一文档进行编辑、系统自动进行版本管理，有效解决多人的编辑与冲突，当有最新版本更新时，系统自动更新并提醒相关用户，并且群组文档修订历史可进行追溯，用户可找回历史版本，人员调岗、离职时，个人工作空间与群组工作空间的数据可一键迁移或合并。

4.6 在线编辑

通过在线编辑功能省去了编辑文档需要下载到本地再上传的过程，实现了Office文档在线编辑、视频/音乐在线点播功能。

4.7 多终端访问

支持iOS、Android系统的各种Phone和PAD设备，让用户可以更加快捷地访问到数据，实现随时随地地数据存储服务。

5 云存储技术发展趋势

云存储是以服务为中心的，利用云存储的动态虚拟化的资源管理方式对数据库服务器及存储服务器进行动态虚拟化的管理，实现了系统资源的合理动态配置，有效地利用资源，避免资源的浪费。未来的存储系统需要满足一个更高规模的存储需求，因此，一个易管理、可扩展、高效安全的云存储系统是未来云存储的研究和发展方向。

参考文献

[1] 唐箭.云存储系统的分析与应用研究[J].电脑知识与技术，2009，5（20）：5337.

[2] 范中磊.网络存储技术漫谈之五：云存储[J].记录媒体技术，2010，（5）：58-59.

[3] 张迪，朱立谷，侯振宇，张福，曾赛峰.基于WEB的移动端云存储技术研究[J].计算机工程与应用，2010，46（36）：67.

[4] 文双全.一种基于云存储的同步网络存储系统的设计与实现[D].山东大学，2010，（4）：13-16.

作者简介：刘光明（1974-），男，甘肃天水人，甘肃省计算中心副研究员，在读工程硕士，研究方向：高性能计算、网络工程。

（责任编辑：秦逊玉）