关于云计算时代的云存储分析与实现

程旺　刘嵩岩　陈欢　张海宁

摘要：作为云计算的存储部分，云存储即为虚拟化的、易于扩展的存储资源池。云存储是以随时随地访问的便捷性，按需使用的灵活性，极低的管理成本提供给用户，任何被授权的用户都能通过网络访问云存储，享受云存储带来的便利。

关键词：云计算;云存储;便捷性;灵活性

中图分类号：TP333 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）03-0123-02

1 云存储概述

1.1 云存储定义

云存储是在云计算概念基础上发展出来的一个概念。它不仅能够节省整体的硬件成本，还具有按需使用的灵活性、良好的可扩展性、负载的均衡性等优点。云存储是整合大量底层存储设备组合的存储资源池中的数据存储和数据服务，再以统一的接口提供给按需使用的授权用户。授权用户可以通过网络对存储资源池进行全权访问，并按需使用付费，不用考虑复杂的大规模存储系统技术。

1.2 云存储特点

云存储作为目前存储领域的一个新兴产物，不可避免与传统存储进行比较。主要从架构、服务模式、存储容量，三个方面进行比较：

（1）架构：云存储的底层主要采用集群式的分布式架构，通过软硬件虚拟化对用户提供服务。而传统存储为了满足某种具体应用而采用专门、特定的硬件组件构成的架构，不易于维护。（2）服务模式：云存储服务模式是按需使用，按使用类型付费，服务提供商可快速的交付和响应。而用户通过整机购买或租凭获取存储容量是传统存储所具有的服务模式。（3）容量：云存储的存储规模相当客观，单个系统存储的数据能达到万亿级，并具备动态伸缩，满足数据规模增长的需求。传统的存储针对某个特定的应用来进行存储，满足应用所需容量，难于扩展。

2 云存储结构模型

云存储平台结构可划分为4个层次即为存储层、基础管理层、应用接口层和访问层。

2.1 访问层

授权用户即可以通过标准的应用接口来登录云存储系统，进行任意的访问和管理。云存储提供的访问方式和类型，要依据云存储提供商的不同而不同。

2.2 应用接口层

该层为云存储中最灵活的部分。不同的云存储供应商根据实际业务需求，开发出相应的接口，提供不同的服务。比如视频监控、网络硬盘，远程数据备份应用等服务。

2.3 基础管理层

该层是云存储中最核心的结构层。它是在集群技术、分布式存储技术基础上满足多个存储设备之间的协同工作，使大量存儲设备对外提供统一服务，并使存储数据的访问性能至最佳。

2.4 存储层

存储层中存储设备数量众多且种类繁杂（存储设备有iSCSI、NAS、DAS等），且散布于不同地域。它们可以通过广域网进行互联并进行数据交互等操作。存储设备管理系统将底层的存储设备进行管理，以实现硬件设备的逻辑虚拟化及物理链路冗余管理，并对硬件存储设备动态监控和维护。

3 云存储关键技术

3.1 存储虚拟化技术

存储虚拟化将底层硬件存储设备整合到一个大存储量的资源池并实行统一管理，能完成数据迁移和存储系统的改变。在虚拟存储环境下，会向服务器层屏蔽硬件存储设备的多样性，仅保留其统一的逻辑特性，因此系统管理者只需要关注于上层管理空间，从而实现系统存储的统一、简单、轻松管理。

3.2 分布式扩展技术

云存储采用了横向扩展Scale-Out的架构。Scale-Out是指通过一定的分布式存储技术将每个独立的低成本存储节点组成一个大而强的存储系统。该系统通过添加存储节点的方式来进行处理和存储能力的扩展。Scale-Out架构的出现，会大大简化存储系统的部署工作，存储容量可以轻松达到PB级，符合云存储中海量存储的特点。

3.3 数据加密、云安全

数据加密及云安全技术禁止存储数据被未授权的用户所访问。同时，云存储中的数据不被丢失可通过各种数据备份和容灾技术实现。安全是云存储的前提，如果用户数据的安全及私密性得不到保证，没有人会选择云存储。

4 云存储系统架构

云存储的系统架构，分为“控制节点”和“存储节点”两个部分。控制节点采用集群架构，存储元数据，对存储节点进行调度。存储节点对数据进行大规模分布式存储，可进行复制或者RAID备份。

所谓集群技术，就是一个区域内有众多具有共享存储空间的服务器，服务器通过局域网进行互通，用户可以访问集群内的任一服务器的存储数据及提供的服务。当一台服务器出现问题时，它所运行的业务将由其他服务器自动接管，因此实现了负载均衡和互为备份。

5 云存储工作流程及实现

云存储工作流程及实现主要包括：申请、调度、同步和备份四个过程。如图1所示。

其中，大致流程是：业务系统向控制节点申请存储资源，控制节点回复调度信息;数据经由网络到达存储节点进行分布式存储;控制节点与存储节点间同步调度与存储信息;控制节点间进行元数据同步备份。

6 典型的云存储应用

云存储应用根据用户群以及提供存储服务方式的不同，分为公众应用以及企业应用两类。

云存储公众应用大多为网盘业务，大致为上传、下载、同步备份等。国外的云存储公众应用如Dropbox、Googlle Driver和iCloud等。国内云存储应用目前也涌现出了多个成功应用。比较著名的有华为网盘、金山快盘等。

云存储的企业应用是提供基础存储设施以租用的方式为企业员工提供服务，如在线文档编辑、文件共享等。国外的云存储企业应用有Amazon S3云服务。国内的云存储企业应用比较有名的是阿里云存储服务以及盛大云存储服务。

7 结语

随着网络技术的发展和科技的进步。云存储将会走向更加成熟的阶段，也是未来存储的趋势。云存储带来的服务会更加安全和便捷，会在各个领域得到广泛的应用，即使现在面临很多问题，但能肯定，随着专业的云存储服务提供商对系统的不断优化，这些问题会迎刃而解。

参考文献

[1] 姜涛.云存储中数据安全关键技术研究[D].西安电子科技大学，2016.

[2] 张继平.云存储解析[M].人民邮电出版社，2013.

Cloud Storage Analysis and Implementation in the Age of Cloud Computing

CHENG Wang，LIU Song-yan，CHEN Huan，ZHANG Hai-ning

（Heilongjiang University，Harbin  Heilongjiang  150080）

Abstract：As the storage part of cloud computing， cloud storage is a virtualized and easily expandable storage resource pool. Cloud storage is the convenience of anytime， anywhere access， on-demand flexibility， low management costs are available to users， any authorized user can access cloud storage through the network， enjoy the convenience of cloud storage.

Key words：cloud computing; cloud storage; convenience; flexibility