雲計算環境下的分佈存儲技術研究論文

摘要：雲計算是一種全新的計算模式，其在科學計算以及商業計算領域發揮的作用不可估量，當前在學術界以及企業界等都受到了非常廣泛的關注。雲計算環境下的分佈存儲技術?整體而言，它研究的主要內容是在數據中心上對於數據的相關管理和組織，是雲計算環境的核心內容和最基礎設施。通常來說，數據中心是由上百萬級別的節點綜合組成的，因此這也就自然造成了數據失效的經常發生，這就對雲計算的推廣和應用造成了向大限度的限制，基於上述一些層面，對於雲計算環境下的分佈存儲技術進行研究意義重大。

關鍵詞：雲計算；分佈存儲技術；數據

隨着資訊技術的飛速發展，社會和科學也已不可估量的速度飛速行進着，與此同時，在各行各業中不斷推進和廣泛應用的資訊化向資訊技術發出了更新一輪的巨大挑戰，對資訊技術向前發展起到了促進作用。雲計算隨着存儲、通信技術以及計算等的發展而出現並得以廣泛應用，使得用戶能夠更便捷、適時地訪問雲服務提供商提供的資訊資源，整體來說，雲計算同時具備着高可靠性、虛擬化、超大規模、價格低廉等特性，極大程度上滿足了海量數據存儲要求。在這一環境下的分佈存儲技術作爲雲計算的基礎，雖然功能強大，然而從當前形勢看來，它面臨着巨大的挑戰，因此需要不斷地做出分析和研究。

1雲計算技術

雲計算是一種爲了能夠更好地滿足相當數量的數據資訊的計算以及存儲等相關服務，同時跟隨當下形勢呈現出非常流行趨勢的通信技術而產生的新型的、能夠爲各行各業進行分享基本數據資源的一種計算模型。雲計算服務提供商基本上是不參與相關流程的，雲計算機能夠保證用戶實現隨時、便捷且放百度呢存儲服務、訪問網絡服務、計算服務等一系列資源。源頭上看來，雲計算服務提供商是將龐大的數據節點以及相關網絡設備進行科學有效的有機結合，繼而就可以形成一個或者是一些具與一定規模的數據中心，進而由這一數據中心向有所需的用戶提供到他們需要的服務，最大程度上滿足了用戶的使用要求。

關於雲計算這一方面做出的相關研究表明，雲計算具有最爲顯著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境下很好地實現龐大數據資訊的存儲操作，存儲的位置多爲不同數據中心的不同節點之上，即存儲在這些節點之上的數據資訊都是透明的、共享的，因此一旦用戶有哪一方面的需求，只需透過雲計算服務提供商提供出的數據訪問接口就可以滿足自己需求，獲取到其中心內部存儲的數據資訊。然而當前看來，基於雲計算環境的分佈存儲技術顯然也是遇到了一些巨大的挑戰，雲計算數據中心的數據量、數據資訊的規模是非常可觀的，無疑會爲數據中心的相關有效成本費用、容錯性以及可擴展性等方面帶來挑戰，需要我們不斷地做出分析研究。

2雲計算環境下的分佈存儲技術

2.1可擴展性研究

經濟發展迅速的今天，在各行各業都會應用到數據資訊處理技術以及計算機技術、通信技術等對相關數據做出一定的有效處理，當下看來，海量資訊顯然單靠計算機無法滿足其處理操作，類似存儲、計算等，這一背景下，基於雲計算環境的分佈存儲技術研究應運而生，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，其透過冗餘的磁盤實現相關要求，那種採取與流行時進行提高數據存儲可擴展性的方式雖然確實實用了一定時間，它在一定程度上實現滿足了數據的存儲空間，只是基於雲計算之中的龐大的海量的數據節點，其存儲的數據規模以及相關數據中心的規模仍然處在不斷擴大的趨勢之上，不斷增長的需求存儲容量顯然不能由磁盤預留方式來實現了。因此，雲計算環境下的分佈存儲技術又到達了一個致高點。雲服務提供商的數據中心不可能採取冗餘磁盤預留的方式來擴展存儲空間，並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，譬如說谷歌當前看來，已經在全球的數據中心就有36個，並且每一個數據中西所包含的計算機節點達到了數百萬個；再譬如微軟的數據中心，對外宣稱其將會在全球建設多餘二十個數據中心，同時在九月份已經在芝加哥形成了全球最大的模組化數據中心，其中包含了二百二十多個集裝箱，同時每一個集裝箱中機器數都在兩千作用，其服務器還會以十四個月爲週期進行成倍增長，趕超摩爾定律增長速度，因此，基於數據中心的網絡可擴展性進行研究意義十分重大，以期能夠適應當下不斷增長、擴展的應用需求。

2.2容錯性研究

雲計算提供商僅僅依靠傳統的提高容錯性的方法進行操作顯然滿足不了當下的需求，這是因爲傳統的容錯性提高辦法是經由高性能的服務器、RAID技術或者是專用的存儲設備來進行相關操作，完成這一內容的成本十分高昂，根本無法滿足現今雲計算提供商的要求，除上述之外雲計算之中龐大的節點以及數據規模註定了極高的失效概率。在雲計算這一大環境下，操作失效非常常見。譬如在谷歌公司中，就曾在零六年做出過一份報告，即在雲計算環境的分佈存儲技術的數據中心內部，平均每一個MapReduce作業的執行過程之中就包含了五個失效的節點；每一個擁有着四千個節點金星執行的MapReduce作業的相關數據中心中，幾乎平均六個小時中就有一個小時的磁盤失效時間，這無疑會給雲服務的提供商和資源應用者帶來不同程度的麻煩和損失。除了上述之外，還有很多情形下會造成失效的結果。總而言之，雲計算環境下分佈存儲的頻頻失效必將帶來不同程度上的損失，其程度不可估量，因此當下而言，容錯成爲雲計算環境之下分佈存儲所面臨的一項巨大挑戰，同時其亟待解決。關於雲計算環境下的分佈存儲，想要更爲徹底有效科學的提高其容錯性，單研究節點之間的相互關聯關係，以提高在屋裏拓撲結構上的容錯性是遠遠不夠的，與此同時，必須同時研究在節點上存儲着的數據的相關組織和管理操作，以提高數據容錯性，達到最終目的。

2.3成本控制方面

雲計算環境下的數據存儲技術之所以需要在成本控制方面做出一定的研究，是因爲傳統的分佈存儲所需要管理組織的節點和數據的規模都非常顯，能耗相對也自然比較小，同時於企業而言，低消耗下他們是願意透過成本輸入來交換可靠性能以及效率的。然而，在雲計算環境下的分佈存儲，其能耗是非常大的，同時爲了使設備處在正常運轉的狀態之下，能耗還要增加很大一部分。在24*7的執行模式下，在數據中心的存儲開銷中非常重要的一個組成部分就是能耗。曾有研究人員作出相關研究發現，基本上每一臺服務器四年的能耗與其相關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等一些硬件設備的執行壽命，這些都會大幅縮減整個數據中心的成本，因此就可以說，當下雲計算環境下的分佈存儲面臨的又一大挑戰就是如何降低能耗進而降低成本，相繼會產生的優良效果就是能源得到節約，環境得到保護。總而言之，雲計算環境下的分佈存儲需要研究的重大內容即儘可能多角度的對設備的製冷消耗進行研究，從而期望在更大程度上降低雲計算的成本費用。

3數據中心網絡構件技術

3.1以服務器爲中心

之所以會研究到數據中心網絡構件技術，是因爲數據中心是使得雲計算得以正常執行的基礎所在，通常來說，它主要的包括着兩個部分，分別是軟件和硬件，軟件即數據中心提供出服務時所應用到的軟件；硬件即數據中心的相關計算機設備以及支撐系統的一些基礎設施。以服務器爲中心的結構，主要即是在每一個數據中心的相關服務中都會安裝網卡，且數量較大，然後運用網線把網卡和服務器進行連接，繼而成爲一個完整的網絡整體，這樣做的`目的之一是增大數據中心的存儲功能。以服務器爲中心的結構在結構的組成以及線路的連接兩個方面都比較簡單，從而達到確保網絡底層與服務器之間的有效數據交互，當前看來還有功能更甚強大的路由算法，然而這一結構自身也存在着一定的不足，即由於數據資訊會佔據相當大的服務器計算資源，就會導致存在一些鏈路無法實現功能，繼而使得服務器的數據壓力更大，服務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說都產生了一定的消極影響。

3.2以交換機爲中心

以交換機爲中心的網絡構件結構其實最主要就是對於交換機的應用，交換機將每一個服務器的數據中心有效地連接，再透過交換機進行數據包轉發，當然，雲計算環境下的分佈存儲，相關的服務器負責的功能有所不同，其只是對於數據資訊的存儲以及處理負責。通常以交換機爲中心的網絡構件被交換機分成了三層，最爲主要的分別是核心層、邊緣層以及聚合層。雲計算環境下的數據中心中，經由交換機作爲中心的網絡構件結構具有的優點有操作簡便，穩定高效，同時還可以透過交換機的應用實現一些擴展功能，然而，這一結構也存在着一些難以避免的缺陷，比如由於交換機的使用，導致整個數據中心的操作具有不夠良好的靈活性、較低的服務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絡構件中應用較多。

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絡結構進行有機的結合，進而形成一種功能上更加強大，實現互補的新型結構。在混合模式的結構中，主要是將交換機作爲將服務器進行連接的節點，同時配合安裝在服務器中的多個網卡，除此之外，混合模式的網絡結構中實現了特定場景下的網絡結構，它綜合上述兩種結構的優勢，因此比其更加的靈活自由，同等性能的條件下，對於數據中心的成本而言有一定的降低功能。

4結束語

總而言之，雲計算中龐大的數據節點以及相關的網絡設備進行有效的有機結合，進而就形成了一個或者是一些較爲大規模的數據中心點，從而達到向用戶提供一些基本性質的服務，使得客戶的使用需求得到滿足。總而言之，雲計算環境下的分佈存儲技術使得龐大的數據資訊得以存儲，存儲位置即爲數據中心內部中的衆多節點中的不同節點之上，更爲甚者會存儲到在不同數據中心的不同節點上。整體來說，基於雲計算環境的分佈存儲技術它所研究的主要內容即上述內容，如何實現有效地組織和管理在數據中心中進行存儲的大量數據資訊。

參考文獻：

[1]陳全，鄧倩妮.雲計算及其關鍵技術[J].計算機應用，2009（09）：56-57.

[2]張莉.淺談雲計算技術國內發展現狀[J].計算機光盤軟件與應用，2012（23）：78-79.