計(jì)算機(jī)云計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)分析

曲鵬 朱丹

[摘 要] 云計(jì)算的出現(xiàn)，為計(jì)算機(jī)用戶提供一定的幫助，讓計(jì)算機(jī)用戶可以利用網(wǎng)絡(luò)層來進(jìn)行大型數(shù)據(jù)的運(yùn)算和儲存，滿足了大多數(shù)用戶的需要，提高了數(shù)據(jù)儲存的安全性。在云計(jì)算的未來發(fā)展前景中，研究人員應(yīng)該考慮到云計(jì)算儲存系統(tǒng)的運(yùn)行效率，為用戶端的用戶帶來更便利的體驗(yàn)。

[關(guān)鍵詞] 計(jì)算機(jī)；云計(jì)算；數(shù)據(jù)存儲技術(shù)；分析

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 09. 078

[中圖分類號] TP315 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2019）09- 0173- 02

1 計(jì)算機(jī)的云計(jì)算儲存技術(shù)的概念界定

和傳統(tǒng)的儲存技術(shù)相比，計(jì)算機(jī)的云計(jì)算儲存技術(shù)有了很大的進(jìn)步，除了運(yùn)算方式存在很大的進(jìn)步之外，儲存方式也進(jìn)行了較明顯的更新。通過復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的運(yùn)算與儲存，這是傳統(tǒng)的儲存技術(shù)無法達(dá)到的高度。同時(shí)，用于云計(jì)算儲存設(shè)備不僅是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)硬件設(shè)備，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，一個(gè)儲存設(shè)備，而且還是多個(gè)設(shè)備構(gòu)成的復(fù)雜的系統(tǒng)，由此可知，云計(jì)算儲存技術(shù)具有復(fù)雜性。但是，它也具有簡便性，它以儲存設(shè)備為核心，各個(gè)部分都要圍繞它展開工作。沿著這個(gè)工作核心，云計(jì)算儲存設(shè)備在運(yùn)算的過程中能減少一些工作的難度。

1.1 存儲層

云計(jì)算儲存設(shè)備中最基礎(chǔ)的部分，就是儲存層。據(jù)筆者了解，用于儲存的設(shè)備多種多樣，主要有FC光纖通道儲存設(shè)備，NAS等IP儲存設(shè)備，或者DAS儲存設(shè)備，工作人員可以根據(jù)自己的需要，來對儲存設(shè)備進(jìn)行選擇，以便更加配合工作的開展。同樣，在具體的云計(jì)算儲存設(shè)備中，用于儲存層的設(shè)備也有很多種類，并且在實(shí)際的運(yùn)用過程中，需要運(yùn)用在其中的儲存設(shè)備數(shù)量大，分布的地點(diǎn)也不不同，他們之間信息的傳遞主要是通過廣域網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)或者FC光纖通道儲存設(shè)備進(jìn)行，由此組成一個(gè)統(tǒng)一的儲存設(shè)備管理系統(tǒng)。同樣，在這個(gè)統(tǒng)一的儲存設(shè)備中，處在核心地位的依舊是儲存設(shè)備。

1.2 基礎(chǔ)管理層

基礎(chǔ)管理層在實(shí)現(xiàn)的過程中有一定的難度，但在整個(gè)云計(jì)算儲存技術(shù)中，基礎(chǔ)管理層是最核心的層次，是工作人員需要去認(rèn)真思考，仔細(xì)想出最優(yōu)解決辦法的層次。為了讓多種儲存設(shè)備可以同時(shí)對不同的客服端提供基礎(chǔ)的服務(wù)，需要讓云計(jì)算儲存設(shè)備的各個(gè)部分進(jìn)行協(xié)同操作。如果各個(gè)設(shè)備能進(jìn)行協(xié)同操作，還需要讓系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中保持一定流暢度，讓訪客在利用云計(jì)算存儲技術(shù)之時(shí)，運(yùn)行的比較順利。要做到這一點(diǎn)還需要在基礎(chǔ)管理層次上進(jìn)行集群或者是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的處理。為了讓工作的保密程度提高，工作人員也可以利用基礎(chǔ)管理層的數(shù)據(jù)加密功能，不僅對數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，也能對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，利用一定的保密技術(shù)，如數(shù)據(jù)加密技術(shù)等，可以讓工作系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)不被破壞，保證數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的完整性。

1.3 應(yīng)用接口層

相對來說，應(yīng)用接口層是一個(gè)比較靈活，變化程度較小的設(shè)備。應(yīng)用接口層可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入、用戶認(rèn)證，授權(quán)管理的功能。面對市場上各種不同的儲存設(shè)備，工作人員可以根據(jù)公司的實(shí)際需要，選擇合適的應(yīng)用接口，來給用戶提供不同的服務(wù)和體驗(yàn)。同時(shí)，選擇不同類型的應(yīng)用接口，可以用來開發(fā)不同的云儲存在不同服務(wù)領(lǐng)域的不同應(yīng)用。如我們比較熟知的視頻點(diǎn)播平臺，就是充分運(yùn)用了應(yīng)用接口層在不同應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)。

1.4 訪問層

任何一個(gè)通過授權(quán)的用戶都可以通過訪問層對云計(jì)算儲存系統(tǒng)進(jìn)行訪問，這部分用戶通過標(biāo)準(zhǔn)的公共應(yīng)用接口層，還可以運(yùn)用云計(jì)算儲存系統(tǒng)的儲存空間，享受云計(jì)算帶來的便利服務(wù)。但是在具體的實(shí)際運(yùn)算情況中，各個(gè)單位之間的云計(jì)算儲存系統(tǒng)存在差異，他們使用的云計(jì)算儲存系統(tǒng)的運(yùn)營單位不同，無法實(shí)現(xiàn)單位與單位之間的云信息交流，并且，各個(gè)單位訪問云計(jì)算儲存系統(tǒng)的方式不一，在一定程度上為工作人員的管理帶來困難。

2 云計(jì)算技術(shù)的實(shí)現(xiàn)形式和應(yīng)用關(guān)鍵

2.1 云計(jì)算技術(shù)的實(shí)現(xiàn)形式

一是軟件即服務(wù)技術(shù)。通過借助網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，將應(yīng)用程序和具體的應(yīng)用傳遞給需要該項(xiàng)服務(wù)的終端客戶，可以使客戶無須支付費(fèi)用就可以實(shí)現(xiàn)對服務(wù)器和軟件的應(yīng)用。同時(shí)，技術(shù)的供應(yīng)主體秩序要進(jìn)行單個(gè)程序的維護(hù)就可以提供給眾多的客戶高質(zhì)量的服務(wù)，典型的應(yīng)用形式為Google Apps。

二是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)。通過將API提供給開發(fā)者就可以實(shí)現(xiàn)，使終端用戶能夠自行進(jìn)行各類以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的應(yīng)用模式，改變了傳統(tǒng)的單機(jī)程序應(yīng)用無法共享的弊端。

三是平臺服務(wù)技術(shù)。將提供的服務(wù)作為開發(fā)環(huán)境，以中間商的設(shè)備為依托進(jìn)行自身程序的開發(fā)，并借助互聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)器等載體進(jìn)行應(yīng)用下載。

2.2 云計(jì)算技術(shù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制和關(guān)鍵技術(shù)

云計(jì)算體系主要包括資源池、物力資源、管理中間和面向服務(wù)等體系，其中，資源池主要是對各類互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行匯總，將各類資源集聚，形成數(shù)據(jù)池、運(yùn)算池等不同類型的資源集聚中心，形成物理資源的集成；物力資源層主要是體系內(nèi)的存儲器、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫和軟件系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等；中間層是完成主體，主要是連通供應(yīng)主體和服務(wù)終端，提供安全高效的應(yīng)用服務(wù)，具體是將資源能力轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化模式下的WebServices服務(wù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和輸出；面向服務(wù)就是對終端用戶進(jìn)行服務(wù)。

一是體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)需要自治、支持內(nèi)嵌的自動化技術(shù)，提升智能化和故障診斷能力；必須反應(yīng)敏捷，能對各種信號做出快速反應(yīng)，通過內(nèi)嵌集群化和虛擬化技術(shù)，應(yīng)付日益增長的服務(wù)需求。其中，用戶界面是“云”用戶請求服務(wù)交互界面，服務(wù)目錄是終端用戶可以選擇的服務(wù)列表，管理系統(tǒng)是用于管理的計(jì)算資源和服務(wù)輸出板塊，部署工具可根據(jù)用戶需求進(jìn)行靈活、智能化的資源部署、配置和回收，監(jiān)控是對資源使用狀況進(jìn)行監(jiān)測，服務(wù)器集群是通過虛擬物理服務(wù)器進(jìn)行系統(tǒng)管理。

二是自動化部署。自動化部署是通過自動安裝，將計(jì)算資源由初始狀態(tài)轉(zhuǎn)化為可用狀態(tài)，主要是軟硬件、網(wǎng)絡(luò)和存儲等。資源部署步驟較多，可通過腳本調(diào)整實(shí)現(xiàn)對不同設(shè)備自動配置和不同類型軟件應(yīng)用配置，簡化人機(jī)交互，減少人工操作行為。

工作流引擎和數(shù)據(jù)模型是管理工具涉及的功能板塊，將具體軟件和硬件以及邏輯概念在數(shù)據(jù)模型中定義，實(shí)現(xiàn)管理工具的分類調(diào)度和管理，作為調(diào)用和觸發(fā)工具流的板塊，是核心機(jī)制，能將不同腳本整合到集中、可重復(fù)使用的工作流數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的需要手工完成的中間件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配制任務(wù)。

三是資源監(jiān)控。依托大量服務(wù)器進(jìn)行準(zhǔn)確動態(tài)監(jiān)控，可為“云”資源部署提供依據(jù)，具體通過監(jiān)視服務(wù)器對池內(nèi)資源進(jìn)行監(jiān)控，并為各服務(wù)器安裝Agent代理程序，定期將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)倉庫，對資源使用狀況進(jìn)行分析，對可用性進(jìn)行評價(jià)，為故障排除和資源均衡布置提供依據(jù)。

3 云計(jì)算的數(shù)據(jù)儲存技術(shù)的應(yīng)用

在目前來說，運(yùn)用比較廣泛的云計(jì)算儲存技術(shù)只要有GFS和HDFS，大部分從事計(jì)算機(jī)技術(shù)研發(fā)的公司基本都選擇了HDFS儲存技術(shù)。這兩個(gè)儲存技術(shù)都有自己各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢 GFS儲存技術(shù)的文件系統(tǒng)不僅可以擴(kuò)展，而且還是還具有分布式的特點(diǎn)，主要用在比較大型的分布式或需要進(jìn)行大型數(shù)據(jù)的訪問，對于一些小型的公司而言，它們不需要進(jìn)行大型的工作，因此對他們來說，HDFS儲存技術(shù)更適合他們公司的發(fā)展需求。在Hadoop中的分布式文件系統(tǒng)HDFS的構(gòu)成方式主要是由N個(gè)儲存數(shù)據(jù)的結(jié)點(diǎn)以及管理的結(jié)點(diǎn)組合而成。通過文件的管理系統(tǒng)Namenode這一中心服務(wù)器以及其他的訪問層對文件進(jìn)行訪問，其中，DataNode結(jié)點(diǎn)上都連接了一臺普通的計(jì)算機(jī)，在使用的過程中與單機(jī)的文件系統(tǒng)非常相似，一樣可以進(jìn)行建立并使用目錄，被連接在一起的普通計(jì)算機(jī)實(shí)際上被分割成了一個(gè)又一個(gè)區(qū)域，在這些區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的儲存，對它們分別進(jìn)行管理，從而達(dá)到容錯(cuò)容災(zāi)的目的。 存儲服務(wù)器構(gòu)架是云計(jì)算中關(guān)鍵的組成部分，在構(gòu)建云存儲體系之前，需要優(yōu)先對云存儲服務(wù)器構(gòu)架進(jìn)行建立。此項(xiàng)程序可以合理采用架構(gòu)技術(shù)，架構(gòu)技術(shù)具有豐富性和多樣性特點(diǎn)。比如，在NAS文件存儲系統(tǒng)中，所有節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立的個(gè)體，在此系統(tǒng)中，文件是最小的單位。如果在集群中，文件能夠得到有效保留，那么在集群特點(diǎn)位置中，也會對其數(shù)據(jù)信息進(jìn)行合理保留。雖然文件數(shù)量較多，但通常情況下都會在其他節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行重新定義，進(jìn)而導(dǎo)致信息過于煩瑣。通過不斷的實(shí)踐練習(xí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有文件發(fā)出請求時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)對文件數(shù)據(jù)塊的訪問目的，同時(shí)能夠及時(shí)處理所有用戶的特定需求。在云服務(wù)器中，此種存儲結(jié)構(gòu)比較理想，適宜使用，能夠?qū)崿F(xiàn)在一定范圍內(nèi)的擴(kuò)展，同時(shí)具有較高的傳輸效率。

現(xiàn)階段的存儲系統(tǒng)中，部分存儲系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不同數(shù)據(jù)之間的傳送協(xié)議，信息能夠在不同平臺之間進(jìn)行資源共享。對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫優(yōu)化問題以及程序問題，必須提高重視程度。利用數(shù)據(jù)庫時(shí)，必不會缺少存儲過程，其具有更加高級的性質(zhì)，能夠?qū)壿嫳磉_(dá)方式或者部分函數(shù)進(jìn)行傳遞，為程序工作人員帶來一些便利。不僅如此，其存儲過程也更加迅速，如果在本地服務(wù)器中發(fā)生存儲過程，那么就有利于縮短操作階段以及執(zhí)行階段中的寬帶傳輸或者執(zhí)行命令的時(shí)間。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)分頁顯示，在執(zhí)行命令時(shí)，通常都會出現(xiàn)上千上萬個(gè)結(jié)果，但是不能將所有結(jié)果傳送到客戶端，而分頁顯示，能夠很好地解決此問題。分頁顯示一般分為兩種，一種是根據(jù)用戶需求，篩選出合適的記錄進(jìn)而在客戶端上進(jìn)行顯示；另外一種是數(shù)據(jù)庫通過對匹配記錄進(jìn)行查詢，然后在內(nèi)存儲器中存儲。兩者之間具有明顯差別，前一種主要是對數(shù)量的查詢進(jìn)行指定，相互匹配后才能記錄到內(nèi)存中，然后繼續(xù)分頁顯示；后一種主要是將所有記錄存在內(nèi)存中，然后再分頁顯示。利用此項(xiàng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)所有要求只需返回一個(gè)頁面的數(shù)據(jù)，可以極大程度地提升工作效率。

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