雲計算環境下的分佈儲存技術研究論文
雲計算環境下的分佈儲存技術研究論文
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儲存技術?整體而言，它研究的主要內容是在資料中心上對於資料的相關管理和組織，是雲計算環境的核心內容和最基礎設施。通常來說，資料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資料失效的經常發生，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儲存技術進行研究意義重大。
關鍵詞：雲計算；分佈儲存技術；資料
隨著資訊科技的飛速發展，社會和科學也已不可估量的速度飛速行進著，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科技發出了更新一輪的巨大挑戰，對資訊科技向前發展起到了促進作用。雲計算隨著儲存、通訊技術以及計算等的發展而出現並得以廣泛應用，使得使用者能夠更便捷、適時地訪問雲服務提供商提供的資訊資源，整體來說，雲計算同時具備著高可靠性、虛擬化、超大規模、價格低廉等特性，極大程度上滿足了海量資料儲存要求。在這一環境下的分佈儲存技術作為雲計算的基礎，雖然功能強大，然而從當前形勢看來，它面臨著巨大的挑戰，因此需要不斷地做出分析和研究。
1雲計算技術
雲計算是一種為了能夠更好地滿足相當數量的資料資訊的計算以及儲存等相關服務，同時跟隨當下形勢呈現出非常流行趨勢的通訊技術而產生的新型的、能夠為各行各業進行分享基本資料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，雲計算機能夠保證使用者實現隨時、便捷且放百度呢儲存服務、訪問網路服務、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資料節點以及相關網路裝置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資料中心，進而由這一資料中心向有所需的使用者提供到他們需要的服務，最大程度上滿足了使用者的使用要求。
關於雲計算這一方面做出的相關研究表明，雲計算具有最為顯著的屬性包括高穩定性、可擴充套件性以及規模超大燈，因此就可以在相應的環境下很好地實現龐大資料資訊的儲存操作，儲存的位置多為不同資料中心的不同節點之上，即儲存在這些節點之上的資料資訊都是透明的、共享的，因此一旦使用者有哪一方面的需求，只需透過雲計算服務提供商提供出的資料訪問介面就可以滿足自己需求，獲取到其中心內部儲存的資料資訊。然而當前看來，基於雲計算環境的分佈儲存技術顯然也是遇到了一些巨大的挑戰，雲計算資料中心的資料量、資料資訊的規模是非常可觀的，無疑會為資料中心的相關有效成本費用、容錯性以及可擴充套件性等方面帶來挑戰，需要我們不斷地做出分析研究。
2雲計算環境下的分佈儲存技術
2.1可擴充套件性研究
經濟發展迅速的今天，在各行各業都會應用到資料資訊處理技術以及計算機技術、通訊技術等對相關資料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，類似儲存、計算等，這一背景下，基於雲計算環境的分佈儲存技術研究應運而生，首先研究其可擴充套件性。研究之前先分析傳統的資料儲存計算，其透過冗餘的磁碟實現相關要求，那種採取與流行時進行提高資料儲存可擴充套件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資料的儲存空間，只是基於雲計算之中的龐大的海量的資料節點，其儲存的資料規模以及相關資料中心的規模仍然處在不斷擴大的趨勢之上，不斷增長的需求儲存容量顯然不能由磁碟預留方式來實現了。因此，雲計算環境下的分佈儲存技術又到達了一個致高點。雲服務提供商的資料中心不可能採取冗餘磁碟預留的方式來擴充套件儲存空間，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，已經在全球的資料中心就有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；再譬如微軟的資料中心，對外宣稱其將會在全球建設多餘二十個資料中心，同時在九月份已經在芝加哥形成了全球最大的模組化資料中心，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，其伺服器還會以十四個月為週期進行成倍增長，趕超摩爾定律增長速度，因此，基於資料中心的網路可擴充套件性進行研究意義十分重大，以期能夠適應當下不斷增長、擴充套件的應用需求。
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，這是因為傳統的容錯性提高辦法是經由高效能的伺服器、RAID技術或者是專用的儲存裝置來進行相關操作，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資料規模註定了極高的失效機率。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儲存技術的資料中心內部，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；每一個擁有著四千個節點金星執行的MapReduce作業的相關資料中心中，幾乎平均六個小時中就有一個小時的磁碟失效時間，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，雲計算環境下分佈儲存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，容錯成為雲計算環境之下分佈儲存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儲存，想要更為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，以提高在屋裡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儲存著的資料的相關組織和管理操作，以提高資料容錯性，達到最終目的。
2.3成本控制方面
雲計算環境下的資料儲存技術之所以需要在成本控制方面做出一定的研究，是因為傳統的分佈儲存所需要管理組織的節點和資料的規模都非常顯，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效能以及效率的。然而，在雲計算環境下的分佈儲存，其能耗是非常大的，同時為了使裝置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，在資料中心的儲存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，基本上每一臺伺服器四年的能耗與其相關硬體的成本不相上下，而且一旦能耗有所降低，在很大程度上還可以提高磁碟等一些硬體裝置的執行壽命，這些都會大幅縮減整個資料中心的成本，因此就可以說，當下雲計算環境下的分佈儲存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儲存需要研究的重大內容即儘可能多角度的對裝置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資料中心網路構件技術
3.1以伺服器為中心
之所以會研究到資料中心網路構件技術，是因為資料中心是使得雲計算得以正常執行的基礎所在，通常來說，它主要的包括著兩個部分，分別是軟體和硬體，軟體即資料中心提供出服務時所應用到的軟體；硬體即資料中心的相關計算機裝置以及支撐系統的一些基礎設施。以伺服器為中心的結構，主要即是在每一個數據中心的相關服務中都會安裝網絡卡，且數量較大，然後運用網線把網絡卡和伺服器進行連線，繼而成為一個完整的網路整體，這樣做的`目的之一是增大資料中心的儲存功能。以伺服器為中心的結構在結構的組成以及線路的連線兩個方面都比較簡單，從而達到確保網路底層與伺服器之間的有效資料互動，當前看來還有功能更甚強大的路由演算法，然而這一結構自身也存在著一定的不足，即由於資料資訊會佔據相當大的伺服器計算資源，就會導致存在一些鏈路無法實現功能，繼而使得伺服器的資料壓力更大，伺服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以交換機為中心
以交換機為中心的網路構件結構其實最主要就是對於交換機的應用，交換機將每一個伺服器的資料中心有效地連線，再透過交換機進行資料包轉發，當然，雲計算環境下的分佈儲存，相關的伺服器負責的功能有所不同，其只是對於資料資訊的儲存以及處理負責。通常以交換機為中心的網路構件被交換機分成了三層，最為主要的分別是核心層、邊緣層以及聚合層。雲計算環境下的資料中心中，經由交換機作為中心的網路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充套件功能，然而，這一結構也存在著一些難以避免的缺陷，比如由於交換機的使用，導致整個資料中心的操作具有不夠良好的靈活性、較低的伺服器利用效率以及交換機資源的浪費等，通常而言，這一結構在傳統的資料中心網路構件中應用較多。
3.3混合模式
混合模式顧名思義就是將上述兩種資料中心網路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，主要是將交換機作為將伺服器進行連線的節點，同時配合安裝在伺服器中的多個網絡卡，除此之外，混合模式的網路結構中實現了特定場景下的網路結構，它綜合上述兩種結構的優勢，因此比其更加的靈活自由，同等效能的條件下，對於資料中心的成本而言有一定的降低功能。
4結束語
總而言之，雲計算中龐大的資料節點以及相關的網路裝置進行有效的有機結合，進而就形成了一個或者是一些較為大規模的資料中心點，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儲存技術使得龐大的資料資訊得以儲存，儲存位置即為資料中心內部中的眾多節點中的不同節點之上，更為甚者會儲存到在不同資料中心的不同節點上。整體來說，基於雲計算環境的分佈儲存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資料中心中進行儲存的大量資料資訊。
參考文獻：
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