云存储技术基础与应用

摘 要：云存储是一个比较新兴的应用领域，目前得到了广泛的传播及使用。本文介绍了云存储的基本含义，让我们对云存储有了大致的了解；并且将云存储和其他一些传统的存储方式进行了分析对比，了解了云存储的优势特点；然后具体分析了云存储的系统结构，让我们更进一步了解云存储的优势及特点；本文还介绍了云存储应用的一些关键技术，因为这些关键技术是云存储实现其各项功能的必要基础；最后介绍了云存储在个人和公司企业中的应用，以及在未来将要如何发展。本文就是从这五个方面对云存储进行了介绍。

关键词：云存储；系统结构；关键技术

中图分类号：TP333

1 云存储的定义

云存储是在云计算的基础上发展起来的，用户通过云计算使用存储资源池，它是为了能够让存储空间有了100%的利用率。所以说，云存储是虚拟化的且是易于扩展的存储资源地。它可以节省整体的硬件成本，并且还具有良好的可扩展性、对用户的透明性、按需分配的灵活性和负载的均衡性等特点。全球网络存储工业协会（SNIA）对云存储有以下定义：云存储是通过网络提供可配置的虚拟化的存储及相关数据的服务。有中文定义云存储为通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。

据我们所了解，云计算云计算处理和运算的核心是存储和管理庞大的数据体时，我们就需要云存储作为云计算的底部支撑，为云计算部署大批的存储设备。云存储通过通过多种云存储技术的融合，将存储设备虚拟化为易扩展、弹性、透明、具有伸缩性的存储资源池，授权用户就可以被分配到到属于自己的资源池，这样用户就可以对自己的资源池进行管理和访问，并且支付相关费用。

我们今天所看到的云存储是基于虚拟化技术、数据存储技术、数据保护技术、数据管理技术等，将网络中大量不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能。这个我将在后面论述中做出详细的分析。

图1

2 云存储的优点&和其他存储系统之间的对比

云存储现在已经有了广泛的应用，被普通大众所熟知，那么云存储究竟有什么好处呢？我将从以下几个方面为大家展开描述：

2.1 易于管理

在以往的存储系统管理中，不同的厂商设备都有不同的设备管理界面，而我们的管理人员还需面对不同的存储设备，所以就必须要熟悉每个存储设备的各项指标及使用状况，大大加重了管理人员的工作难度，与之相伴随的是错误率大大提升，经常会有数据丢失或存储错误等情况发生，而且这些专业IT管理人员将会加大公司的资金成本。

在云存储系统中，维护工作及系统的更新升级都是由云存储服务提供商来完成的，这都大大降低了公司的资金成本。各种不同的存储服务器，在管理人员那里都是一台存储器，管理人员只要在整体硬盘容量快要用完时采购新服务器即可，可以通过统一的标准化界面管理各个不同的服务器，使维护工作更加便捷简单。

2.2 易于满足需求

传统的存储系统对资源的利用率非常低，静态分配存储资源：参考用户的估计值对存储设备划分成区或卷，以分区或卷为单位将存储资源分配给用户。由于用户估计值的偏差或者用户需求动态的增减，这样的分配方式会导致一部分存储资源可能长期处于闲置状态，而且这些闲置的存储资源无法提供给其他用户[1]。

而云存储是动态的分配存储资源，管理方式也相对比较具有弹性，对于某些用户需求动态增减导致的闲置资源能够进行回收和更好的利用。因此，对资源的利用率非常的高。另一方面，当用户对存储资源的需求增加时，我们可以通过采购大容量而且计算能力较强的服务器设备，对其进行简单的扩容操作。

2.3 成本较低

我们在前面也提到一些传统设备浪费人力、物力，导致成本增加。在传统的存储系统中，企业根据信息化管理的需求，一次性投入大量资金购置硬件设备、搭建平台。由于人们的需求随着时间的推移不断地变化，然而软件开发需要经过可行性分析、需求调研、软件设计等一系列漫长的过程。在这个漫长的过程中，客户端需求有可能千变万化，公司又必须对软降进行修改，这就浪费了大量的人力、物力、财力。

云存储可以根据用户数量和需求存储的容量，进行扩容，这样就可以避免一次性投资时太多的不确定性导致的投资成本的浪费；而且在云存储系统下，企业在配置了必须的终端设备接受存储设备外，不需要搭建额外的平台。因为云存储系统对存储设备、服务器设备、硬盘等设备的一致性没有要求，即可以实现原有硬件的利旧保护投入，又可实现新技术、新设备的快速更新，合理搭配、优化选择和可持续发展。

3 云存储的基本系统结构

3.1 存储层

存储层位于云存储系统结构的最底层，也是最基础的一层，由大量的不同的存储设备组成，比如：FC光纤通道存储设备、NAS和iSCSI等IP存储设备、SCSI或SAS等DAS存储设备，彼此之间通过广域网、互联网或者FC光纤通道网络连接在一起。从大多数网络服务后台的数据组织方式来看，基于P2P构架的数据组织需要庞大的节点数量和复杂编码算法保证数据可靠性；相比而言，基于多存储服务器的数据组织方法能够更好满足在线存储服务的应用需求，在用户规模较大时，构建分布式数据中心能够为不同地理区域的用户提供更好的服务质量[2]。

3.2 基础管理层

云存储系统中的基础管理层位于存储层之上，是云存储系统的核心，用于为上层提供不同服务间公共管理的统一视图。它可以利用集群、分布式文件系统和网络计算等技术实现各个存储设备之间的协同工作，实现了强大的数据访问、控制及管理功能；还能保证云存储中的数据不会被未授权的用户访问；在数据的存储和传输过程中，保护了数据本身的安全和稳定；使数据占有更少的空间已经更低的传输带宽，从而提供更高效的服务。

3.3 应用接口层

应用接口层是云存储最灵活多变的部分。不同的云存储运营单位可以根据实际业务类型，开发不同的应用服务接口，提供不同的应用服务。比如视频监控应用平台、网络硬盘引用平台，远程数据备份应用平台等[3]。还有其他一些相应的服务，比如说：数据存储服务、空间租赁服务、公共资源服务、多用户数据共享服务、数据备份服务等。

3.4 访问层

访问层位于云存储系统的最顶层，这是一个面向所以授权用户的平台，所有的授权用户都可以通过标准的公用应用接口来登陆云存储系统，享受云存储提供的服务，体会云存储带来的方便。服务层的构建一般是建立在追求友好化、简便化、实用化原则基础上的。云存储提供的访问类型和访问手段会因为运营单位不同而不同，比如：个人空间服务、Blog；企业公司数据备份；实时视频监控。

图2 云存储系统结构图

4 云存储中的关键技术

我们由云存储系统的结构可以发现，云存储系统是一个多设备、多应用、多服务协同工作的集合体，这就需要大量的技术作为基础，所以我们就云存储中运用到的技术作一分析。

4.1 宽带网络的发展

云存储发展到今天，已经不再淡出是一立私有的存储设备，真正的云存储系统将会是一个多区域分布、遍布全球的庞大公用系统，使用者需要通过ADSL、DDN等带宽来实现云存储的接入设备的连接。只有宽带网络得到充分的发展，才能获取足够的数据带宽，实现大容量数据的传输，这样使用者才可以真正的享受到所以云存储贴心的服务。所以说这一技术必不可少。

4.2 Web2.0 技术

该技术的核心部分是共享，使用者只有通过Web 2.0技术才能够通过PC、手机、移动多媒体等多种不同的设备，实现数据、文档、图片和视音频等数据的集中存储和资料共享。Web 2.0技术的发展让我们使用云存储服务的方式更加灵活多变，让我们得到的服务更加完美及人性化。

4.3 应用存储的发展

云存储不仅仅是数据的存储，更多的是应用服务，在存储设备中集成了应用软件功能，可以看做是服务器和存储设备的集合体。应用存储技术的发展可以大量减少云存储中服务器的数量，从而降低系统建设成本，减少系统中由服务器造成的单点故障和性能瓶颈，减少数据传输环节，提高系统性能和效率，保证整个系统的高效稳定运行[4]。

4.4 集群技术、网络技术和分布式文件系统

众所周知，云存储系统是一个由多种存储设备，多重应用，多种服务协同工作工作的复杂集合体。这时，就需要集群技术、网络技术和分布式文件系统作为基础来实现不同存储设备之间的协同工作，实现多个存储对外提供统一的服务，提供更强大，更完善的数据访问功能。

5 云存储的一般应用&未来的发展情况

5.1 云存储个人应用

（1）网络磁盘：是由互联网公司推出的在线存储服务，向用户提供文件的存储、访问、备份、共享等文件管理功能。用户只需要连接到英特网，就可以管理、编辑网盘里的文件。不需要随时携带，比较方便和安全。

（2）在线文档编辑：对用户完全免费，支持离线编辑。可以与同事、朋友以及小组成员共享文档，多人分工，即时协作。从桌面、Google Docs或其它地方上传文档，也可以下载并保存在本地。

（3）在线网游：这是一个庞大的建立在云存储基础上的游戏服务器群，不需要客户安装游戏客户端。

5.2 云存储企业应用

（1）企业空间租赁服务：云存储为公司提供了强大的云存储企业应用，用以满足不断增加的数据存储需求，节约成本。

（2）企业级远程数据备份和容灾：因为随着日益增加的存储需求量，我们不仅要满足这一需求，还要保证数据的安全性，所以拥有完善的容灾功能对于保护我们数据池的安全性非常的重要。

（3）视频监控系统：通过接入网与云存储系统连接，实时将视频图像保存到云存储中，并通过视频监控平台管理软件实现图像的管理和调用。用户不仅可以通过电视墙或PC来看图像信号，还可以通过手机来远程观看实时图像[5]。

随着网络的不断发展，云存储系统中各种技术的不断完善与成熟，以“用户创造内容”和“分享”为精神的Web2.0推动了全网域用户对在线服务的认知。但是云存储应该还需要在安全性、便携性以及数据访问等方面进行不断的改进，以达到云存储的易管理、可扩展、高效和安全。

参考文献：

[1]薛一波，易成岐.云存储[J].中兴通讯技术，2012（01）.

[2]ZHU B，LI K，PATTERSON H.Avoiding the Disk Bottleneck in the Data Domain File System[C]//Proceeedings of the 6th USENIX Conference on File and Storage Technologies （FAST’08），Feb 26-29，2008，San Jose，CA，USA.Berkeley，CA，USA：USENIX Association，2008：269-282.

[3]唐箭.云存储系统的分析与应用研究[J].数据库与信息管理，2009（20）.

[4]张学红，刘志芳.云存储技术研究与探讨[C].全国数字媒体技术专业建设与人才培养研讨会论文集，中国会议.

[5]徐志飞，张飞飞.云存储关键技术研究[J].现代计算机（专业版），2012（05）.

作者简介：马琳（1993-），女，甘肃人，学生，研究方向：信息安全。

作者单位：武汉大学，武汉 430072