云架構(gòu)中數(shù)據(jù)冗余度問題研究

劉清利 郭振

摘 要：作為云計算技術(shù)的一個分支，云架構(gòu)的搭建和運(yùn)行逐漸興起。通過分析云架構(gòu)的概念和特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合云存儲的環(huán)境，對數(shù)據(jù)冗余進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：云架構(gòu)；冗余度

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198（2012）01-0291-01

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，IT行業(yè)所在的環(huán)境復(fù)雜性與日俱增，更多的IT預(yù)算被用于維護(hù)基礎(chǔ)架構(gòu)和維持應(yīng)用程序的正常運(yùn)行，而不是更好地滿足客戶的需要。云的出現(xiàn)似乎給人們帶來了新的希望，于是有人做出這樣的預(yù)測——未來云時代。

2 云架構(gòu)體系設(shè)計

2.1 云架構(gòu)的概念及特點(diǎn)

云架構(gòu)這一概念是Google在2006年首次提出的，它是為滿足按需分配的服務(wù)而設(shè)計的軟件架構(gòu)。云架構(gòu)與我們所熟悉的傳統(tǒng)計算機(jī)體系不同，云架構(gòu)是一個層結(jié)構(gòu)，整個云架構(gòu)層分為顯示層、中間層、基礎(chǔ)設(shè)施層和管理層四個層次。顯示層主要用于向用戶顯示所需的內(nèi)容，并且利用HTML、JavaScript、CSS和Flash等云技術(shù)中間件層為用戶提供更多的服務(wù)。中間層起著過渡作用，它不但為顯示層提供支撐性服務(wù)，也可以為基礎(chǔ)設(shè)施層提供資源上的便利，還可以為用戶直接使用。中間層主要通過5種云技術(shù)實(shí)現(xiàn)：REST、多租戶、并行處理、應(yīng)用服務(wù)器和分布式緩存。管理層則是為上面三個層服務(wù)的，它提供賬號管理、SLA監(jiān)控、安全管理等技術(shù)，目的在于更全面地管理和維護(hù)三個橫向?qū)拥姆€(wěn)定。通過上述分析，整個云架構(gòu)層可用如下框架來表示（見圖1）：

圖1 云架構(gòu)層云架構(gòu)的特點(diǎn)是建立在云架構(gòu)層的基礎(chǔ)上的，它具有如下特點(diǎn)：（1）規(guī)模大?！霸啤毕到y(tǒng)涵蓋大規(guī)模的容量，例如IBM、微軟、蘋果等的“云”具有成千上萬臺服務(wù)器運(yùn)行，“云”的計算能力和數(shù)據(jù)容量是一般計算機(jī)技術(shù)不能媲美的。（2）數(shù)據(jù)安全性強(qiáng)。云架構(gòu)層中的管理層對數(shù)據(jù)、帳號等資源監(jiān)控和保護(hù)，使其免受不必要的侵害；而且管理層可以憑借自身的服務(wù)功能應(yīng)對橫向3個層的突發(fā)情況，因此云架構(gòu)中儲存的數(shù)據(jù)是相當(dāng)安全的。（3）普適性強(qiáng)。云架構(gòu)受“云”的支撐，可以對變幻莫測的應(yīng)用加以控制，一個“云”就可以掌控多種不同的應(yīng)用程序。（4）伸縮性強(qiáng)。云架構(gòu)可以根據(jù)用戶的需要隨時改變其最佳容量，達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

2.2 云架構(gòu)的設(shè)計

要實(shí)現(xiàn)“云”的強(qiáng)大功能，前提是必須要有完整的云架構(gòu)體系。云架構(gòu)是一種計算模式架構(gòu)，它通過“云”把資源、數(shù)據(jù)和應(yīng)用等以服務(wù)形式提供到用戶端?；谇叭说难芯?，云架構(gòu)主要包括服務(wù)控制機(jī)群、存儲節(jié)點(diǎn)機(jī)群、計算節(jié)點(diǎn)機(jī)群、應(yīng)用節(jié)點(diǎn)機(jī)群、輸入和輸出設(shè)備這六大部分。前面分析了云架構(gòu)層的結(jié)構(gòu)，于是可以根據(jù)云架構(gòu)層進(jìn)行拓展，對整個云架構(gòu)體系具體設(shè)計（見圖2）。

冗余度就是指數(shù)據(jù)的重復(fù)度，計算機(jī)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的重復(fù)存貯稱為數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)冗余不但對數(shù)據(jù)庫的完整帶來影響，還會浪費(fèi)存儲系統(tǒng)資源。盡可能地降低數(shù)據(jù)冗余度，是云架構(gòu)設(shè)計的主要目標(biāo)之一。與關(guān)系模式的規(guī)范化理論一樣，計算機(jī)系統(tǒng)處理冗余問題的主要思想就是最小冗余原則。

云計算框架可以更好的管理存儲空間，利用云計算的數(shù)據(jù)冗余處理機(jī)制，把數(shù)據(jù)資料分成若干文件片，分別存儲在云層中不同的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上，如果有存儲設(shè)備出現(xiàn)異常，也不會影響到存儲資料的完整性。云層中采用節(jié)點(diǎn)提取文件特征值，減少數(shù)據(jù)的重復(fù)性，在云層中創(chuàng)建了數(shù)據(jù)冗余的信息庫。

如圖2所示，云架構(gòu)中存在冗余策略，表明在云架構(gòu)存儲中可能存在大量的數(shù)據(jù)冗余。由于有些關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)可能需要重復(fù)存儲，而降低相同數(shù)據(jù)的儲存量，使關(guān)聯(lián)范式達(dá)到最優(yōu)化，是未來云架構(gòu)所走的畢竟之路。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的局限性體現(xiàn)在數(shù)據(jù)重復(fù)存儲，從而產(chǎn)生冗余，加大了云架構(gòu)的計算量，不僅浪費(fèi)了存儲空間，也減慢了計算機(jī)的運(yùn)行速度。處理能力的受限性表現(xiàn)在對簡單信息搜索、對復(fù)雜信息屏蔽以及動態(tài)信息混亂等。由于產(chǎn)生了數(shù)據(jù)冗余，使得計算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行速度慢、維護(hù)難，達(dá)不到顧客的要求，滿足不了客戶的需要。

由于云存儲服務(wù)都采用了分布式數(shù)據(jù)存儲方式，通過將冗余數(shù)據(jù)分散存儲在連入云系統(tǒng)的大量存儲設(shè)備中去，以提高系統(tǒng)的抗摧毀性。在云架構(gòu)中主要存在副本備份冗余，對于其備份可使用存儲文件的不同之處，減少其存儲量，處理好云架構(gòu)中的數(shù)據(jù)冗余，節(jié)省資源，達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)存儲。

4 結(jié)語

處理好云架構(gòu)的冗余度，能夠通過最少的投入得到最多的回報。未來將是云的一個時代，云架構(gòu)的搭建和運(yùn)行逐漸興起，它提高了計算的效率，最大限度的減少了數(shù)據(jù)的重復(fù)性，并能夠有效及時的處理信息，從而能夠未雨綢繆。

參考文獻(xiàn)

［1］仉偉.郭洪遠(yuǎn).云計算的特點(diǎn)和應(yīng)用展望［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011，（4）：168.