云计算环境下的分布式存储

王剑柯

【摘要】 伴随着科学技术的不断发展和进步，云计算作为一种新的计算模式，已经越来越成熟，并且逐渐运用到科学计算、商业计算等领域。其中云计算环境下的分布式存储主要是控制和管理数据中心，分布式存储是云计算环境下的关键设施，然而数据失效现象使得云计算的推广和应用受到限制，本篇文章对当前分布式存储技术进行了简要地阐述，并且指出该技术的优缺之处，对云计算环境下的分布式存储发展前景进行了设想，希望能够对云计算环境下的分布式存储发展提供一定的建议和启发。

【关键词】 云计算环境 分布式存储、数据中心

云计算是一种资源共享的商业计算模型，它是以网络为平台，构建起一个甚至是多个设备设施相互连接的数据中心，大量的数据信息能够存储到数据中心上，从而提供更加安全、有效的信息存储与计算服务。为了能够提高数据中心的存储可扩展性、容错性，同时降低云计算的成本，下面就对分布式存储关键技术进行分析和研究。

一、数据中心

1、以交换机为中心。以交换机为中心的数据中心网络构建方式主要被传统的大型企业所采用，它是通过交换机将多个服务器连接起来，并且承担数据包的转发功能，而其他的服务器只需要处理和存储有关的数据信息。虽然这种结构操作简单方便，可扩展性比较大，但是灵活性很差，对下层的服务器利用程度很低，造成资源的浪费，甚至无法满足下层通信的需求。

2、以服务器为中心。以服务器为中心的网络结构是在所有的服务器上面安装相应的网卡，数据的转发功能由服务器来完成，不需要交换机，整个结构和线路连接变得简单和清晰，实现了服务器和下层网络的直接交互，并且可以根据下层的需求来研究和开发更加有效的算法，不过这种结构会极大地占用了服务器的计算资源，使其负载压力过大。

3、两种结构的混合。顾名思义，这种结构是利用交换机来连接各个服务器，并且给所有的服务器装上了网卡，构建了更加灵活、适应性高的网络结构，实现了更好的聚合宽带，满足了数据密集型的通信要求。混合结构采取了分布式路由策略，只需要根据服务器与节点之间的关系便可以进行数据的传递，根据目的地址自动地确定下一个路径，而不需要通过查询服务器中的选择表。

二、数据容错技术

1、基于复制的容错技术。该分布式存储技术是根据数据对象来创建多个一样的数据副本，并且将这些创建出来的副本分发到各个存储的节点上，一旦出现数据失效的情况，那么就可以直接通过访问其他的副本来获取相应的数据。这种技术相对简单，容易操作，支持并行的数据访问，同时提高了数据的读取效率，在实际系统中得到推广和使用。但是对每一个数据对象都创建副本，使得存储的空间要求很高。为了能够尽可能地减少副本的创建、缩减数据传输的时间，可以将连续的两个副本放在相同的机架上；将副本放置在离用户比较近的节点上面，可以使用户更快地获得数据，提高数据的访问效率。

2、基于纠删码的容错技术。该技术是将要存储的数据对象进行分割，使得一个完整的数据对象变成若干个大小一致的数据块，将这些数据块进行编码，获得相应的编码块，用户读取数据时只需要通过多个数据块就可以得到原有的数据。基于纠删码的容错技术能够极大地节约存储空间，但是如果数据块失效了，便需要下载多个同样大小的数据块才能够使数据有效，这就会占用过多地网络资源，使得数据中心的宽带资源变得紧张，甚至造成数据读取的性能损失。

三、研究前景

1、优化数据中心网络结构。由于不同的应用具有不同的特性，各种数据的访问方式也会随着应用的变化而变化，未来可以根据存储应用的访问方式与特性，科学构建一个能够高效控制和管理数据的数据中心网络结构，使得链路的负载能够保持均衡，增强系统的吞吐能力。

2、基于纠删码的数据放置技术。目前有很多策略，如数据中心相关策略、顺序防止策略、机架无关策略等都是针对基于复制的容错技术，却没有对基于纠删码的数据放置技术进行研究，不同的放置策略会直接影响该技术的容错性和数据访问效率，因此务必要结合数据中心网络结构的特点和实际应用，对基于纠删码的数据放置技术进行分析和研究。

3、分布存储系统的开发。对基于纠删码的数据容错技术在分布存储式系统中的运用进行研究，在理论的前提下设计一个分布存储式系统，并且对系统进行必要的观察和测试，找出系统运行中的问题，充分挖掘分布存储系统的运行特点。

四、结束语

云计算是新一代的计算模式，它越来越广泛地应用在各种领域中，而数据的可扩展性、容错性等方面成为了亟待解决的重要问题。总的来说，云计算环境下的分布存储的构建面临着巨大的挑战，需要各种关键技术的的支持，本文通过对这些技术的研究和分析，指出了這些技术存在的问题，并且对技术的未来研究提供了方向。

参 考 文 献

[1]谭鹏许.云计算环境下安全分布式存储架构与容错技术研究[D].解放军信息工程大学，2013.

[2]王意洁，孙伟东，周松，裴晓强，李小勇.云计算环境下的分布存储关键技术[J].软件学报，2012，04：962-986.

[3]田明.云计算环境下的访问控制技术研究[D].山东师范大学，2014.