云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)研究論文
摘要：云計算是一種全新的計算模式，其在科學(xué)計算以及商業(yè)計算領(lǐng)域發(fā)揮的作用不可估量，當(dāng)前在學(xué)術(shù)界以及企業(yè)界等都受到了非常廣泛的關(guān)注。云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)?整體而言，它研究的主要內(nèi)容是在數(shù)據(jù)中心上對于數(shù)據(jù)的相關(guān)管理和組織，是云計算環(huán)境的核心內(nèi)容和最基礎(chǔ)設(shè)施。通常來說，數(shù)據(jù)中心是由上百萬級別的節(jié)點綜合組成的，因此這也就自然造成了數(shù)據(jù)失效的經(jīng)常發(fā)生，這就對云計算的推廣和應(yīng)用造成了向大限度的限制，基于上述一些層面，對于云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)進(jìn)行研究意義重大。
關(guān)鍵詞：云計算；分布存儲技術(shù)；數(shù)據(jù)
隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，社會和科學(xué)也已不可估量的速度飛速行進(jìn)著，與此同時，在各行各業(yè)中不斷推進(jìn)和廣泛應(yīng)用的信息化向信息技術(shù)發(fā)出了更新一輪的巨大挑戰(zhàn)，對信息技術(shù)向前發(fā)展起到了促進(jìn)作用。云計算隨著存儲、通信技術(shù)以及計算等的發(fā)展而出現(xiàn)并得以廣泛應(yīng)用，使得用戶能夠更便捷、適時地訪問云服務(wù)提供商提供的信息資源，整體來說，云計算同時具備著高可靠性、虛擬化、超大規(guī)模、價格低廉等特性，極大程度上滿足了海量數(shù)據(jù)存儲要求。在這一環(huán)境下的分布存儲技術(shù)作為云計算的基礎(chǔ)，雖然功能強(qiáng)大，然而從當(dāng)前形勢看來，它面臨著巨大的挑戰(zhàn)，因此需要不斷地做出分析和研究。
1云計算技術(shù)
云計算是一種為了能夠更好地滿足相當(dāng)數(shù)量的數(shù)據(jù)信息的計算以及存儲等相關(guān)服務(wù)，同時跟隨當(dāng)下形勢呈現(xiàn)出非常流行趨勢的通信技術(shù)而產(chǎn)生的新型的、能夠為各行各業(yè)進(jìn)行分享基本數(shù)據(jù)資源的一種計算模型。云計算服務(wù)提供商基本上是不參與相關(guān)流程的，云計算機(jī)能夠保證用戶實現(xiàn)隨時、便捷且放百度呢存儲服務(wù)、訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、計算服務(wù)等一系列資源。源頭上看來，云計算服務(wù)提供商是將龐大的數(shù)據(jù)節(jié)點以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)有效的有機(jī)結(jié)合，繼而就可以形成一個或者是一些具與一定規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，進(jìn)而由這一數(shù)據(jù)中心向有所需的用戶提供到他們需要的服務(wù)，最大程度上滿足了用戶的使用要求。
關(guān)于云計算這一方面做出的相關(guān)研究表明，云計算具有最為顯著的屬性包括高穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性以及規(guī)模超大燈，因此就可以在相應(yīng)的環(huán)境下很好地實現(xiàn)龐大數(shù)據(jù)信息的存儲操作，存儲的位置多為不同數(shù)據(jù)中心的不同節(jié)點之上，即存儲在這些節(jié)點之上的數(shù)據(jù)信息都是透明的、共享的，因此一旦用戶有哪一方面的需求，只需通過云計算服務(wù)提供商提供出的數(shù)據(jù)訪問接口就可以滿足自己需求，獲取到其中心內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)信息。然而當(dāng)前看來，基于云計算環(huán)境的分布存儲技術(shù)顯然也是遇到了一些巨大的挑戰(zhàn)，云計算數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)信息的規(guī)模是非�？捎^的，無疑會為數(shù)據(jù)中心的相關(guān)有效成本費用、容錯性以及可擴(kuò)展性等方面帶來挑戰(zhàn)，需要我們不斷地做出分析研究。
2云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)
2.1可擴(kuò)展性研究
經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的今天，在各行各業(yè)都會應(yīng)用到數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等對相關(guān)數(shù)據(jù)做出一定的有效處理，當(dāng)下看來，海量信息顯然單靠計算機(jī)無法滿足其處理操作，類似存儲、計算等，這一背景下，基于云計算環(huán)境的分布存儲技術(shù)研究應(yīng)運而生，首先研究其可擴(kuò)展性。研究之前先分析傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲計算，其通過冗余的磁盤實現(xiàn)相關(guān)要求，那種采取與流行時進(jìn)行提高數(shù)據(jù)存儲可擴(kuò)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(xiàn)滿足了數(shù)據(jù)的存儲空間，只是基于云計算之中的龐大的海量的數(shù)據(jù)節(jié)點，其存儲的數(shù)據(jù)規(guī)模以及相關(guān)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模仍然處在不斷擴(kuò)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(yù)留方式來實現(xiàn)了。因此，云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)又到達(dá)了一個致高點。云服務(wù)提供商的數(shù)據(jù)中心不可能采取冗余磁盤預(yù)留的方式來擴(kuò)展存儲空間，并且它也不可能在建立之初將所有的操作都完完全全規(guī)劃好，譬如說谷歌當(dāng)前看來，已經(jīng)在全球的數(shù)據(jù)中心就有36個，并且每一個數(shù)據(jù)中西所包含的計算機(jī)節(jié)點達(dá)到了數(shù)百萬個；再譬如微軟的數(shù)據(jù)中心，對外宣稱其將會在全球建設(shè)多余二十個數(shù)據(jù)中心，同時在九月份已經(jīng)在芝加哥形成了全球最大的模塊化數(shù)據(jù)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(jī)器數(shù)都在兩千作用，其服務(wù)器還會以十四個月為周期進(jìn)行成倍增長，趕超摩爾定律增長速度，因此，基于數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性進(jìn)行研究意義十分重大，以期能夠適應(yīng)當(dāng)下不斷增長、擴(kuò)展的應(yīng)用需求。
2.2容錯性研究
云計算提供商僅僅依靠傳統(tǒng)的提高容錯性的方法進(jìn)行操作顯然滿足不了當(dāng)下的需求，這是因為傳統(tǒng)的容錯性提高辦法是經(jīng)由高性能的服務(wù)器、RAID技術(shù)或者是專用的存儲設(shè)備來進(jìn)行相關(guān)操作，完成這一內(nèi)容的成本十分高昂，根本無法滿足現(xiàn)今云計算提供商的要求，除上述之外云計算之中龐大的節(jié)點以及數(shù)據(jù)規(guī)模注定了極高的失效概率。在云計算這一大環(huán)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，即在云計算環(huán)境的分布存儲技術(shù)的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，平均每一個MapReduce作業(yè)的運行過程之中就包含了五個失效的節(jié)點；每一個擁有著四千個節(jié)點金星運行的MapReduce作業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)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，這無疑會給云服務(wù)的提供商和資源應(yīng)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(jié)果。總而言之，云計算環(huán)境下分布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(dāng)下而言，容錯成為云計算環(huán)境之下分布存儲所面臨的一項巨大挑戰(zhàn)，同時其亟待解決。關(guān)于云計算環(huán)境下的分布存儲，想要更為徹底有效科學(xué)的提高其容錯性，單研究節(jié)點之間的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系，以提高在屋里拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的容錯性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，與此同時，必須同時研究在節(jié)點上存儲著的數(shù)據(jù)的相關(guān)組織和管理操作，以提高數(shù)據(jù)容錯性，達(dá)到最終目的。
2.3成本控制方面
云計算環(huán)境下的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)之所以需要在成本控制方面做出一定的研究，是因為傳統(tǒng)的分布存儲所需要管理組織的節(jié)點和數(shù)據(jù)的規(guī)模都非常顯，能耗相對也自然比較小，同時于企業(yè)而言，低消耗下他們是愿意通過成本輸入來交換可靠性能以及效率的。然而，在云計算環(huán)境下的分布存儲，其能耗是非常大的，同時為了使設(shè)備處在正常運轉(zhuǎn)的狀態(tài)之下，能耗還要增加很大一部分。在24*7的運行模式下，在數(shù)據(jù)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(guān)研究發(fā)現(xiàn)，基本上每一臺服務(wù)器四年的能耗與其相關(guān)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(shè)備的運行壽命，這些都會大幅縮減整個數(shù)據(jù)中心的成本，因此就可以說，當(dāng)下云計算環(huán)境下的分布存儲面臨的又一大挑戰(zhàn)就是如何降低能耗進(jìn)而降低成本，相繼會產(chǎn)生的優(yōu)良效果就是能源得到節(jié)約，環(huán)境得到保護(hù)�？偠灾�，云計算環(huán)境下的分布存儲需要研究的重大內(nèi)容即盡可能多角度的對設(shè)備的制冷消耗進(jìn)行研究，從而期望在更大程度上降低云計算的成本費用。
3數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件技術(shù)
3.1以服務(wù)器為中心
之所以會研究到數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件技術(shù)，是因為數(shù)據(jù)中心是使得云計算得以正常運行的基礎(chǔ)所在，通常來說，它主要的包括著兩個部分，分別是軟件和硬件，軟件即數(shù)據(jù)中心提供出服務(wù)時所應(yīng)用到的軟件；硬件即數(shù)據(jù)中心的相關(guān)計算機(jī)設(shè)備以及支撐系統(tǒng)的一些基礎(chǔ)設(shè)施。以服務(wù)器為中心的結(jié)構(gòu)，主要即是在每一個數(shù)據(jù)中心的相關(guān)服務(wù)中都會安裝網(wǎng)卡，且數(shù)量較大，然后運用網(wǎng)線把網(wǎng)卡和服務(wù)器進(jìn)行連接，繼而成為一個完整的網(wǎng)絡(luò)整體，這樣做的`目的之一是增大數(shù)據(jù)中心的存儲功能。以服務(wù)器為中心的結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)的組成以及線路的連接兩個方面都比較簡單，從而達(dá)到確保網(wǎng)絡(luò)底層與服務(wù)器之間的有效數(shù)據(jù)交互，當(dāng)前看來還有功能更甚強(qiáng)大的路由算法，然而這一結(jié)構(gòu)自身也存在著一定的不足，即由于數(shù)據(jù)信息會占據(jù)相當(dāng)大的服務(wù)器計算資源，就會導(dǎo)致存在一些鏈路無法實現(xiàn)功能，繼而使得服務(wù)器的數(shù)據(jù)壓力更大，服務(wù)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(chǎn)生了一定的消極影響。
3.2以交換機(jī)為中心
以交換機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件結(jié)構(gòu)其實最主要就是對于交換機(jī)的應(yīng)用，交換機(jī)將每一個服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心有效地連接，再通過交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)然，云計算環(huán)境下的分布存儲，相關(guān)的服務(wù)器負(fù)責(zé)的功能有所不同，其只是對于數(shù)據(jù)信息的存儲以及處理負(fù)責(zé)。通常以交換機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件被交換機(jī)分成了三層，最為主要的分別是核心層、邊緣層以及聚合層。云計算環(huán)境下的數(shù)據(jù)中心中，經(jīng)由交換機(jī)作為中心的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點有操作簡便，穩(wěn)定高效，同時還可以通過交換機(jī)的應(yīng)用實現(xiàn)一些擴(kuò)展功能，然而，這一結(jié)構(gòu)也存在著一些難以避免的缺陷，比如由于交換機(jī)的使用，導(dǎo)致整個數(shù)據(jù)中心的操作具有不夠良好的靈活性、較低的服務(wù)器利用效率以及交換機(jī)資源的浪費等，通常而言，這一結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件中應(yīng)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(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，進(jìn)而形成一種功能上更加強(qiáng)大，實現(xiàn)互補(bǔ)的新型結(jié)構(gòu)。在混合模式的結(jié)構(gòu)中，主要是將交換機(jī)作為將服務(wù)器進(jìn)行連接的節(jié)點，同時配合安裝在服務(wù)器中的多個網(wǎng)卡，除此之外，混合模式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)了特定場景下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它綜合上述兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，因此比其更加的靈活自由，同等性能的條件下，對于數(shù)據(jù)中心的成本而言有一定的降低功能。
4結(jié)束語
總而言之，云計算中龐大的數(shù)據(jù)節(jié)點以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行有效的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而就形成了一個或者是一些較為大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心點，從而達(dá)到向用戶提供一些基本性質(zhì)的服務(wù)，使得客戶的使用需求得到滿足。總而言之，云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)使得龐大的數(shù)據(jù)信息得以存儲，存儲位置即為數(shù)據(jù)中心內(nèi)部中的眾多節(jié)點中的不同節(jié)點之上，更為甚者會存儲到在不同數(shù)據(jù)中心的不同節(jié)點上。整體來說，基于云計算環(huán)境的分布存儲技術(shù)它所研究的主要內(nèi)容即上述內(nèi)容，如何實現(xiàn)有效地組織和管理在數(shù)據(jù)中心中進(jìn)行存儲的大量數(shù)據(jù)信息。
參考文獻(xiàn)：
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