云存储现状及其关键技术
云计算的关键技术
云计算的关键技术随着信息技术的快速发展，云计算已成为当今科技领域中的热门话题。
它作为一种基于网络的计算模式，可以通过网络实现资源的共享、动态调度与计算能力的提供。
云计算的普及和发展离不开一系列的关键技术的支持和促进。
本文将依次介绍云计算的关键技术，并探讨其在云计算领域中的重要性和应用。
一、虚拟化技术虚拟化技术是云计算的核心技术之一。
通过将物理资源（如服务器、存储设备、网络设备等）进行抽象，将其转化为虚拟资源，从而实现资源的灵活分配和利用率的提高。
虚拟化技术可以提供全面的资源管理、使用和优化，使得各种资源可以根据实际需求进行动态调度和重新分配。
虚拟化技术在云计算中扮演着重要的角色，不仅可以实现资源的虚拟化管理，还可以提供更高的可用性和可扩展性。
二、分布式存储技术分布式存储技术是云计算的又一个关键技术。
在云计算环境下，由于资源的分布性和分散性，传统的集中式存储已无法满足大规模数据的存储和管理需求。
分布式存储技术以其高可靠性、高可扩展性和高性能的特点成为云计算环境下的首选。
它通过将大量的存储节点组织成一个分布式存储系统，实现数据的分布式存储和访问。
分布式存储技术的应用使得大规模数据可以高效地存储和管理，为云计算提供了强有力的支撑。
三、网络虚拟化技术在云计算环境下，网络通信是不可或缺的一环。
网络虚拟化技术以其在网络资源管理和利用效率方面的优势，成为云计算中的关键技术之一。
网络虚拟化技术通过将物理网络资源抽象为虚拟网络资源，实现网络资源的灵活分配和管理。
它可以将一个物理网络划分为多个独立的虚拟网络，使得云计算平台可以为不同的用户提供定制化的网络连接和服务。
网络虚拟化技术的发展，使得云计算中的网络资源得以高效利用和管理。
四、安全与隐私保护技术云计算的普及离不开安全与隐私保护技术的支持。
在云计算环境下，用户的数据和隐私面临着更大的风险和挑战。
因此，安全与隐私保护技术是云计算中的重要一环。
这些技术可以通过数据加密和访问控制等手段，保证用户数据在云计算平台中的安全性和隐私性。
云存储系统设计的关键技术
备份 、 资源服务 、 数据 共享与协作 、 增 值服 务 的数 据 管理 平 台。 引入 分 布 式对 象存 储技 术 ，采 用本 地 缓 存 技 术和 Ｐ ２ Ｐ 技 术，有 着完 善
的数 据 安 全保 护措 施 。
数据删 除技术 ，该 技术 可将数据 的传 输和存储
代价 降低为原来 的 １ ／ ５～ １ ／ ２ ０ 。
Ｄ ａ ｔ ａ Ｂ ａ ｓ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ● 数据库技术
云存储 系统设计 的关键技术
文／ 彭 玉华
本系统结 构设计是 支持大规模 并发用户 ， 该 系统是基 于海量存储 系统 ， 为用 户提 供 网络数 据 存储 、数据
网络传输代价和存储成本 。本项 目引入一种基
提供 自动负载均衡 ，提供服务 的高可用性 ，支 于重复数据删 除的数据存储组织方式 ，在数据 持海量数据 的可靠存储 。整套系统拟 采用基于 传输和存储 的过程 中自动 引入冗余检测和重复 动态三方架构的存储服务体系结构实现 。
３ ． １ 存 储 客 户 端 代 理 和 用 户接 口层
访 问层 。 该 层 完成 存储 资源 的注册 、监控 和 负载 调度 功能。负责对存储 中的用户资源 、存储服 组织或校 园，可运行于广域 网或局域 网，用户 限于 区域 内的人员 ， 服务节 点包括本地管理器 、 首先 ，我们 来探 讨一 下数 据存 储层 的 问 务 器，存储管理节点服务器进行登记 ，对存储 私有云存储节点 。 题 ，数据存 储层 作为云存储系统架构来说是最 服务 的使 用状况进行动态监管 ；对新接入的用 ５ 总 结 底层 的部分 。其 中包含 了两个部分 ，一是统一 户进 行资源配置和资源人 口定位。负责对服务 存储层 ，二是存储设备 。这两个部分讲村社设 器 负载进 行监控 ，管理任务的动态迁移 ，维护 云 存储 系统用 户很 容易 增加 存储 容量 ， 备相 互连接构成 了存储设备的系统基础 。这一 部分 的主要作用有三点 ：１ ． 集 中管理 ；２ ． 状态
云存储技术的前景和应用场景
云存储技术的前景和应用场景在互联网时代，数据已经成为一个极其关键的角色。
人们几乎每时每刻都在产生数据，无论是个人的照片、音乐，还是企业的业务数据，都需要得到妥善的管理和储存。
传统的存储方式，如硬盘、存储卡等，已经无法满足目前的存储需求。
而云存储技术作为一种先进的存储技术，已经开始受到广泛关注。
本文将讨论云存储技术的前景和应用场景。
一、云存储技术的前景云存储技术，是基于云计算技术的一种存储方式。
云计算技术将计算资源、存储资源等打包成云服务，提供给用户使用。
云存储技术，也是一种云服务，它将用户的数据统一存储在云端，用户可以通过网络随时随地获取自己的数据。
与传统的存储方式相比，云存储技术具有以下优势。
1. 存储规模大云存储技术可以轻松扩展存储规模，而传统的存储方式往往需要增加硬件设备以扩展存储容量。
这样就可以避免了用户频繁更换存储设备的繁琐操作，同时也提高了数据的安全性和冗余备份。
2. 安全性高传统的存储方式容易受到病毒攻击、黑客入侵等风险，而云存储技术通过数据加密、防火墙等各种手段，保证数据的安全性。
即使某个存储节点发生故障，也可以快速转移数据至其他节点，保证数据不会丢失。
3. 可靠性高云存储技术利用数十甚至数百台服务器分担存储压力，从而提高了存储的可靠性。
当其中某些服务器发生故障时，其他服务器可以实时接管它们的任务，从而保证服务的稳定性。
以上这些优势，使得云存储技术具有广泛的应用前景。
可以预见，随着云计算技术的不断发展，云存储技术也会愈加完善。
二、云存储技术的应用场景1. 企业数据备份随着企业信息化进程的加快，企业产生的数据量越来越大。
传统备份方式往往需要花费大量的时间和费用，并且容易出现数据备份丢失等问题。
而云存储技术可以实现自动备份、远程备份等功能，大大节省了企业备份数据的成本和时间。
2. 医疗影像存储医疗行业的数据十分重要，特别是医疗影像数据。
传统的存储方式需要占用大量的空间，且不方便查找。
云计算环境下的分布存储关键技术
网络通讯及安全本栏目责任编辑：代影云计算环境下的分布存储关键技术谢起朝（福州工商学院，福建福州350715）摘要：云计算技术目前已经在科学技术和商业领域发挥了重要作用。
云计算环境下的分布式存储技术是云计算的核心技术之一。
本文对云计算环境下的分布式存储关键技术开展研究，首先详细介绍了分布式存储中常见的数据中心网络结构，包括以交换机为中心的结构、以服务器为中心的结构和混合结构，然后分析了数据容错技术，包括基于复制的容错技术和基于纠删码的容错技术。
关键词：云计算；分布式存储；数据中心网络；数据容错中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044（2021）03-0059-02开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：1引言近年来，信息技术高速发展，为社会和科学的进步与发展提供了强劲动力。
云计算技术是近年来较为典型的新兴技术之一，已经在各个行业发挥了巨大作用。
在云计算中，数据中心是基础，基于数据中心才可提供各种业务操作，服务提供商才能从中盈利。
云计算环境下的存储技术是十分关键的技术之一，该技术领域的研究点主要包括数据中心中数据的安全存储、高效组织和有序管理，并向用户提供数据存储服务，在研究数据存储技术时，还需同时关注数据中心网络的构建和设备运营的耗能问题[2]。
2数据中心网络数据中心是云计算技术对用户提供服务的基础。
在数据中心中，根据节点在路由转发功能的类型，可以将数据中心的网络分为以交换机为中心、以服务器为中心和混合结构。
下面对这三种结构进行详细介绍。
2.1以交换机为中心的结构在这种结构中，交换机作为整个网络构建的中心，把多个服务器连接起来，并承担数据转发功能，可进一步分为传统的树型结构和改进的树型结构两类[3]。
其中，传统的树型结构以交换机为中心，分为边缘、聚合和核心三层。
传统树型结构存在的主要问题包括：（1）带宽有限，在传统的树形结构中，由于用户在访问服务器时需要通过上层的路由器进行数据转发，因此，当路由器的吞吐量较大时，上层链路往往由于带宽不足，无法将任务分配给其他服务器。
云计算及关键技术
云计算及关键技术一、云计算的概念云计算是一种新型的计算和存储方式，它将计算机系统和存储资源通过互联网进行集中管理和分配，用户可以通过互联网来访问这些资源。
云计算有着许多优点，比如说降低成本、提高灵活性、提高可靠性、提升效率等等。
它是信息科学技术领域的重要组成部分，为各个行业的发展提供了重要支持。
二、云计算的架构云计算的架构分为三层，分别是云计算基础架构层、云计算平台层和云计算应用层。
1. 云计算基础架构层：包括服务器、存储设备、网络设备等硬件资源，它们构成了云计算基础设施的核心部分。
2. 云计算平台层：包括操作系统、虚拟化技术、存储管理、网络管理等软件资源，它们为上层应用提供了必要的支持。
3. 云计算应用层：是云计算的最上层，包括办公自动化、ERP、CRM、网络游戏等应用软件，它们运行在云计算平台上。
三、云计算的关键技术1. 虚拟化技术：虚拟化技术是云计算的核心技术之一，它能够将物理资源抽象成虚拟资源，从而实现资源的共享和动态分配。
常用的虚拟化技术有服务器虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化等。
2. 自动化技术：自动化技术是指通过自动化工具和技术，实现对资源的自动化管理和部署。
常用的自动化技术有自动化部署、自动化监控和自动化调度等。
3. 资源管理技术：资源管理技术是指通过对资源进行管理和优化，实现资源的高效利用。
常用的资源管理技术有负载均衡、资源调度和容量规划等。
4. 大数据技术：随着云计算的发展，数据量也在不断增加。
大数据技术能够有效地处理和分析海量数据，帮助用户快速做出决策。
5. 安全技术：安全技术是云计算发展中不可或缺的一部分，它能够保障用户的隐私和数据安全，防止黑客攻击和恶意软件的入侵。
四、云计算的应用1. 企业信息化：云计算能够为企业提供安全、高效、灵活的信息化服务，实现业务的集中管理和资源的共享，帮助企业提高效率和降低成本。
2. 电子商务：云计算能够为电子商务提供可靠的服务器存储和处理技术，实现轻松扩展、高效处理和低延迟访问，提升电子商务的竞争力。
云存储技术现状剖析
供 了足 够 多 的企 业 功 能 ， 其 中 包 括 协 作 和 文 件 同步 服 务 ， Ｇ ｏ ｏ ｇ ｌ ｅ Ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ 势必 将 受 到 企业 用 户 的欢 迎 。 虽 然 越 来 越 多 的 智 能 手 机 及 相 机 制 造 商 、 移 动 运 营 商 、 安 卓 系 统 开 发 商 、 甚 至 网 络 电视 的生 产 商 也 纷 纷 推 出
果 电视 保 持 同步 。对 于 Ｇ ｏ ｏ ｇ ］ ｅ 而 言 ， 除 了核 心 搜 索 业 务 ， 它 一直 希 望 成 为其 客 户 的信 息 中心 ” 。
、
云 存 储 产 业 在 国外 的发 展 现 状
二 、 国 内 云存 储 产 业 发展 现 状
１ ． 市 场 发展 迅 猛
１ ． 国 外几 大 主 流 的Ｓ Ｓ Ｐ 及相 关 产 品
“ 云 存 储 ” 作 为 一 个 备 受 热 捧 的新 兴 市 场 ，在 短 短 的 几 年 时 间里 便 在 国 内遍 地 开 花 。在 我 们 身 边 能 够 看 得 到 ， 用得 着 的 “ 云 就 有储 １ １ ５ 、 金 山 网盘 、腾 讯 中转 、迅 雷 网
盘 ， 还 有 众 多 品牌 的智 能手 机 或 网 络 电视 机 上 的 云 存 储 。
示 ， 国外 最 具 影 响 力 的几 大 主 流 Ｓ Ｓ Ｐ 正是 上 述 罗 列 的 几 大 公 这 是 一 块 诱 人 的大 蛋 糕 ， 而 且 前 景 广 阔 ，众 多 商 家 都 想 从
司及 产 品 。 ２ ． 主要 的 云 存储 模 式 中 分到 一 杯 羹 。 除 了 国 内云 存 储 业 务 迅猛 发 展 的 态 势 ，更 令 人 意 想 不
案例 ｌ Ｃ Ａ Ｓ Ｅ Ｓ
浅谈云存储环境下的容灾关键技术
中图分类号 ：Ｔ ３ ９３ Ｐ０ ．
文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ５ ９（ １） ５ ｏ５ － ２ ０７ ９９ ２ ２ ０ 一 １ ６ ０ ０
云储存 （ ｌｕ ｔ ｒ ｇ ）的基本概 念是 云计 算 （ ｌ ｕ 机 的端 口数 量 、路 由器 的 型 号 、防火 墙 的类 型 、各 种 数 据 的 设 Ｃ ｏ ｄ ｓｏ ａ ｅ Ｃｏｄ ｃ ｍ ｕ ｉｇ ｏ ｐ ｔ ｎ ）概念上延伸和发展 出来的一个全新 的理念 ，云计 置、系统中服务器 的数量 、硬件系统 、操作规程 、设备连接线 算 在 信 息 领 域 之 中 有 着 重 要 的 地 位 ，其 是 分 布 式 处 理 路、Ｉ Ｐ地址、子掩码、共享信息等 问题。 （Ｄ ｓ ｒ ｂ ｔ ｄ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ） 并 行 式 处 理 （Ｐ ｒ ｌｅ ｉ ｔ ｉｕ ｅ ｐ ｏ ｅ Ｓｎ 、 ａａ ｌ１ 二、容灾系统研究现状 ｐ ｏ ｅ ｓｎ ）、 网 格 计 算 处 理 （Ｇ ｉ ｃｍ ｕ ｉ ｇ ｎ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｒ ｄ ｏ ｐ ｔ ｎ ａ ｄ 对于早期的容灾系统来讲 ， 其应用的范围十分有限 ， 通常 ｐ ｏ ｅ ｓｎ ） 应 用 的发 展 。云 储 存 是 通 过 整 个 网 络 ，将 及 其 被称之为本地容灾系统 ， ｒ ｃ ｓ ｉｇ 等 只是在本地范围之内进行 容灾服务器 因此 ， 虽然这个本地容灾系统能够容忍硬件毁坏等 问 复杂与繁多的计算处理程序 自动分解成为无数子程序 ， 并将这 的应用 。 些 子 程 序 由多 个 服 务 器 所 组 成 的 庞 大 系 统 ， 经 过 计 算 分 析 之 题 的出现 ， 但是对于火灾 、 建筑倒塌等 自然灾害却没有解决 的 后 ， 处理结果回传 给用户。通过云计算 ，能够将网络上的所 有 效 方法 。 将 有信息在非常短 的时间之 内， 处理数 以万计 的信息 ， 通过云储 随着科学技术 的不 断发展 与进步 ， 容灾技术也在不 断的得 存 ，能够将这些大量 的信息储存在 网络之 中，以此来提供给用 到更新与改进 ，并逐渐 的出现 了异地容 灾系统。 种系统的产 这 户 的 需要 。 ． 生，有效的解决 了上述问题 ， 于各种 自然灾 害能够有 效的进 对 随着科学技术的不断发展与进 步， 计算机与互联 网的快速 行避免 ， 但是仍然有着不妥之处，就是这种异地容灾系统降低 普及 ， 各种信息都在越来越多的存储在计算机之中， 逐渐 的形 了数 据 恢 复 的 速 度 ， 作 的 效 率 明显 降 低 。 了 有 效 的 对 这 些 工 为 成 了大量信息汇集在计算机存储系统上 。 这种 现象的出现， 使 问题予 以克服 ，出现 了云存储环境下的容灾技术 ， 并在各个行 得数据的管理达到 了前所未有的高度 ， 并且将信 息储存 的成 本 业 之 中得 到 了广 泛 的应 用 。 有效减低 ， 但是在许多优点汇集的过程 中， 同样 出现了诸多的 通 过 上 诉 的分 析 ， 在 当前 我 国 科 学 技 术 发 展 的现 实 情 况 问题 ， 关 数 据 的 安 全 性 所 受 到 的 威 胁 也 在 不 断 增 加 。 存 储 下， 相 在 还存在着三个较为显著的 问题 ： 一是在现有 的容 灾系统中 ， 过程 中， 数据 的丢失对各行各业都产生 了极大的影响 。 容灾技 面对 大量 的备份数据 ， 管理 系统还 不够 完善 ； 二是面对大规模 术 是在 二十世 纪九十年代 出现 的，并以惊人 的速度迅速 崛起 ， 的数据容灾， 其灵活性和效率不高 ： 三是在数据加密保护方面 ， 不少大 型企业先后提 出了 自己的容 灾方 案， 这些方案 的应用在 还存在着很大的安全隐患。 三 、云 存 储 环 境 下 的 容 灾 关 键 技 术 定程度 上保证 了应 用系统的可恢 复性 ， 但是 由于形式较为单 不能够 有效的满 足各 个行 业对 容灾能力的需求。 实际应 在 （ ）云存储环境下的容灾关键技术 中的映射技术 一 用的过程中， 如果不能够有 效的保证数据在备份 的时候相对 安 云存储 环境下 的容 灾关键技术 中的映射 技术是 实现 信息 全，那 么就会 比没有 备份还要危 险，但是 ，一系列的加密工作 存储 的核心技术 ，追踪映射 技术十分关键 ，在通常情况下 ，云 会导致容灾技术得不到有效 的发挥 ，并且会产生制约的效果 ， 存储 环境 下的处理程序和管理设备程序之 间会 形成 映射 关系， 因此 ， 就需要一种技术能够完全的解决掉这些现实 问题 。 云储 这种 管理 能够直接 的影 响到容灾 系统 的应用 。 一是数据 自动迁 存的 出现 ， 极大 限度 的解决 了这些现实 问题 ， 并且给容灾技术 移，这种 方法 的应用是一种事件触发 的，并且触 发事件还包括 的应 用 给 予 了充 分 的保 障 。 了磁盘容量的扩展、缩小 ，磁盘的损坏、维修，磁盘的饱和 、 云 存 储 技 术 填充等一系列事件，一 旦这 个事件被 触发之后，相关文件就会 云存储 与云计算 比较相似 ，其所 指的都是通过 网格 技术 、 根据系统的指令直接进行映射 ，就是所谓的 白行保存 、复制 、 分布文件 、 中使用 等功能汇 集在 …起 进行 应用。其应 用原理 粘贴 、删除；二是磁盘透 明替换 ，这种方法的应用是使用者要 集 一 就是将网络中的大量信 息存 储在 计算机之中， 能够在 需要的时 先 创 建 一 个 云 存 储 环 境 ， 这 样 一 个 环 境 下 将 相 关 的 映 射 数 在 候 在 最 短 的 时 间 内获 取 相 关 信 息 ， 且对 疑难 问题 进 行 及 时 的 在容灾服务器上进行 多个副本 的备份 ， 并 并且在备份的过程 中不 解答 。 对于云存储来讲 ， 我们可 以从其Ｊ 一义上的概念上进行理 断的创 建副本 ，防止磁盘 出现损坏之 后无法还 原； 是磁盘容 三 解， 通过互联 网与局 域网的结构来分析 云储 存。所谓的云存 量调整 ， 这种方法在应用 的时候有两种情 况， 一种 是对容量进 储 ，就是 以云状 的网络结构对信息进行储存 ，在通常情况下 ， 行 扩充，在 这种情况 出现 的时候，主要是 由于磁盘 已经满载， 人们对其 的了解都 是通过局域 网和互联 网。 需要进行新磁盘的加载，然后对磁盘的容量进行修改 ， 另一种 在常见 的局域 网系统 中， 如果我们需要有效 的将局域 网进 是对容量进行缩 减， 这种情况 出现的时候 ， 在 直接将多余的磁 行高效 的操作 ， 在通 常情况下 ， 就需要使用者清楚 的知道 网络 盘拆掉就可 以，并不需要进行容量 的修改工作 。 中 的硬 件 与软 件 的 型 号 和配 置 ， 并 且 还 需 要 知 道 其 网 络 地 址 、 （ ）云存储环境下 的容灾关键技术 中的缓存技 术 二 应用 的交换机 型号、交换机 的端 口数量 、路 由器 的型号、防火 云存储 环境下 的容灾关键技 术中 的缓存 技术是存 储分 墙 的类 型、 各种数据的设置、 系统中服务器的数量、 硬件系统 、 机 构 的核 心 技 术 ， 种 技 术 的核 心 思 想 所 指 的 就 是 通 过 准 确 的 这 操作规程、设备连接线路 、Ｉ Ｐ地址 （ 通常情况 下，所应用 的 计算 ， 将缓存有效的应用到容灾系统之 中。 缓存在通 常情况下 ， 都是 １２ １８ ０ １ 、子掩码 （ ５ ． ５ ． ５ ． ） ９ ．６．． ） ２ ５ ２ ５ ２ ５ ０ 、共享信 息等 主要是用来 实现数据 的快速备份恢 复， 并且在一定 的过程 中进 等。 但是在应用互联网的过程中 ， 使用者只需要知道在进行联 行 相关频率的恢 复。 云存储环境下 的容 灾关键技 术的缓存算 在 网过程 中的用户名和密码 ， 就能够较为简单的将计算机接入到 法，主要有 以下两个方面 ：一是本地容灾磁盘饱和计算 ，这种 网络之 中，并不需要知道 网络地 址、应用 的交换机型号 、交换 算法是将单位时间 内数据的恢复次数进行统计 ， 然后将次数最
云计算的关键技术及应用
云计算的关键技术及应用
一、云计算的关键技术
1、虚拟化技术
虚拟化技术是云计算的基础技术，是把计算机硬件中的一些部件（系统、网络、存储、数据库等）抽象出来，在一台物理服务器上创建多个虚拟计算机，从而实现资源共享和动态调度，有效提高资源使用率。
虚拟化技术可以把一台物理服务器的所有资源动态地调配到多个可视化的虚拟系统中，从而可以给用户在同一台服务器上拥有多个独立的计算环境，实现计算、存储资源的多用户共享。
2、云存储技术
云存储技术是指将数据存储到若干台服务器上，可以通过网络进行访问，从而满足大规模的数据存储和分布式计算的需求。
云存储技术可以让用户不用考虑服务器的容量和性能等因素，只需上传要存储的数据，即可实现多种类型的数据存储，并且提供文件和数据共享和访问服务。
3、元数据管理技术
元数据管理技术是指对云计算系统中的虚拟化资源进行管理的技术，由元数据来描述虚拟化资源。
元数据管理技术可以更好地让用户管理云计算系统的虚拟机，虚拟网络，虚拟存储等，以满足用户安全管理需求，并且可以带来更好的投资回报。
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效率：用户访问云存储系统中共享数据的算法应该避免性能瓶颈，频繁 访问的数据需要复制更多的副本，用户能够就近获得最快的访问时间， 同时用户使用云存储服务的接口应该尽可能简单。
性能测试
设计分布式文件系统的一些经验
不同的分布式文件系统有不同的应用场景，往往需要为了特定应用量身定制； 规模越大，不可预见的问题就越多； 小文件IO存在严重问题； 具有突破性的技术：
带外模式 半同步/半异步并发模型 缓存与预取策略 条带分片存储策略 写时拷贝技术（Copy-on-Write） 异步IO技术
多机热备 多台master为一组 元数据互为备份 同时提供服务
监管机制 发现master失效 启动备用master
数据完整性
chunkserver利用CRC校验检查数据完整性 每个chunks被切割成绩64KB的block，每个block有一个32bit的校验 和
当每一个block被读的时候，检查该校验和。如果发现数据错误，由 master发起通知，重新创建chunk，并通知chunkserver删除错误的 chunk。 当新的block被写或者追加写时时，只校验新的数据，计算开销很低 对于重复写操作，CRC的开销非常大，所有的校验和都需要重新计算
分布式文件系统HDFS随机访问
机械硬盘的物理构造决定了seek problem无法解决
The Google File System SOSP 2003
GFS的需求分析
组件失效是常态 文件规模一般都在几个G以上 Write once read many负载模型
文件写入后，基本不需要重写操作 文件被大量地连续读操作，随机读很少发生 允许大量客户端并行追加写同一个文件，追加写操作必须 是原子操作 对海量数据处理来说，带宽是稀缺资源
典型的况
HDFS GFS KFS Sector S3 SkyDrive Upline Atoms
是 IBM,Yahoo, FaceBook 否 Google 是 CloudStore 是 Sector-Sphere 否 Amazon 否 Microsoft 否 HP 否 Sun 否 EMC
应用范围: 大规模数据处理: MapReduce 数据共享与分发: GigaVox Media、Jamglue、SmugMug、…... 数据归档与备份:37signals、Altexa、BeInSync、Sonian、Zmanda、......
已有的商业应用： Amazon S3、 Microsoft Live SkyDrive、EMC Atmos、……
MapReduce
存储 数据库 计算 虚拟化
Simple Queue EBS
Sharepoint Services
Dynamic CRM Services
Websphere Tivoli Software
什么是云存储？
云存储专注于向用户提供以互联网为基础，几乎可以 无限扩展的高可靠在线存储服务，很好的满足了新兴 Web2.0应用的存储需求
Chunkserver设计特点
在linux系统中以实体文件存放chunk 默认放置3个chunk副本，2个在同一个机架的不同机器，1个在另外的机架
平衡访问负载 平衡存储空间 提供可用性和可靠性 块数据不缓存 块大小为64MB 优点：
减少元数据，每chunk对应64Bytes元数据，2P数据需要2G内存 减少网络开销，因为client往往对一个chunk进行多次操作，所以chunkserver可以在一 段时间之类保持住一个client和chunkserver之间的TCP连接 缺点： 小文件容易形成访问热点 解决方案：为小文件准备更多的副本
云存储关键技术
分布式文件系统 服务等级协议（SLA） 云服务接口技术 云安全技术
分布式文件系统
最常用的分布式系统之一 共性目标：以分布式方式实现统一的文件逻辑视图 实例：
NFS (Sun’s Network File System) Andrew File System (AFS) Google File System & others, ......
云存储现状与关键技术
概要
云存储背景与发展现状 云存储中的关键技术
分布式文件系统 服务等级协议（SLA） 云服务接口技术 云安全技术 云@清华大学
云存储背景与发展现状
什么是云？
X as a Service (XaaS)
Software as a Service Hardware as a service Infrastructure as a service Platform as a service Utility Computing
SLA
用户按照QoS选择和使用云服务 相同功能的云服务 相同功能但不同服务质量 可用性、可靠性、性能、价格、基本架构
使用合约（SLA） 描述服务 描述QoS 描述资源 描述责任
云服务接口技术
Web浏览器 网络磁盘 传统标准接口
HTTP FTP 其他接口 RESTfull/JSON SOAP/XML
位置无关 文件经常由于节点的失效、增加或者副本的改变或者重新均衡等进行着复 制或者移动，对系统来说，物理存储位置改变无需改变逻辑文件名，使文 件在服务器之间自由移动而不影响到客户端程序的运行 达到平衡服务器负载的目的
DFS- 元数据管理
元数据是关于数据的数据 包括文件名、文件大小、时间戳、访问控制信息、用 户、组、...... In-band Mode（带内模式）-元数据与数据放在一起 元数据访问效率低 大数据量操作容易形成瓶颈 Out-of-band Mode（带外模式）-使用专门的服务其存 放元数据
E.g., 预读取数据、文件Handle、文件锁 需要更多的服务器开销
DFS-副本
副本 - 将同一文件在不同的机器上放置多份实现数据冗余 保证可靠性 保证可用性 实现负载均衡 副本位置对用户透明
同样面临一致性问题，系统可以选择性使用： 强一致性 弱一致性
DFS- Seek Problem
内存文件系统随机访问
云安全技术
安全的基本要求： 私密性：防止用户的信息被其他非认证 用户查看 完整性：用户的数据不被会其他用户改 动 可用性：用户的数据不会受到恶意攻击 的影响 可认性：SLA是可以认证的
用户无需考虑存储容量的大小、数据存储的位置、以 及数据的可用性、可靠性和安全性等繁琐的技术细节
用户只需要按需付费就可以从云存储服务提供商那里 获得近乎无限大的存储空间和可靠的服务质量，即用 即付，节约投资， 从而完全专注于自身应用与业务的 发展
云存储的基本特征和应用领域
基本特征 分布于网络（互联网或局域网、公有云和私有云） 易于扩展 易于管理
Amazon Cloud
Microsoft Azure
IBM Blue Cloud
Google File System
S3
Live Services
Hadoop
BigTable
SimpleDB
SQL Services
DB2
Google App Engine
EC2
.NET Services
Xen & PowerVM
是否使用廉价 设备
主要用途
是（PC） 是（PC） 是（PC） 是（PC） 是（NAS） 未知 未知 未知 是（NAS）
大规模数据存储与处理 大规模数据存储与处理 大规模数据存储与处理 大规模数据存储与处理 数据存储（文件<5GB） 数据存储 数据存储 数据处理 数据存储
云存储关键技术
云存储体系结构
接口(API)
提供文件系统接口 非标准的POSIX API 仅仅提供几种最基本的操作–create, delete, open, close, read, write 利用写时拷贝（ copy-on-write）技术实现快照功能
GFS体系结构
文件被切割成固定大小的块（Chunk） 一个主Master，多个Shadow Master 多个chunkserver 多client
DFS – 文件访问性能
本地或者服务器缓存元数据 优化元数据操作效率 提高并发度
本地或者服务器缓存数据 优化数据访问效率 减少网络流量
带来严重的一致性问题
DFS-数据缓存
内存缓存 访问速度快 开销大
硬盘缓存 支持文件离线访问(e.g., AFS、SVN、GIT) 支持大文件
DFS-缓存一致性
当缓存中的数据与服务器中的版本不一致时，如何解决？ Client-initiated approach Client发起有效性检测，由Server进行仲裁。 E.g., 时间戳, 版本号, ....... Server-initiated approach 由服务器端记录所有被缓存的数据记录。 当服务器探测到潜在的不一致时，发起通知。
扩展性：简单高效的存储空间扩容是云存储系统的基本特点，存储节点 的加入和退出必须以热插拔的方式进行；
透明性：包括存储位置透明和用户访问透明，用户不需要关心数据存储 的具体位置，就能够就近访问到数据的副本，对于用户而言，数据总是 可用的。
并发性：云存储系统中多个用户可能会对共享数据资源产生并发请求， 每个云存储组件必须被设计成在并发环境中是安全的。
client设计特点
client是一组供上层应用调用文件系统的API，它向 master请求元数据，向client请求数据 client在有限时间内缓存元数据 client不缓存数据,因为用户请求的数据往往很大或 者是流式写操作，缓存没有意义
对于N Masters的考虑
层次结构 按目录划分、按id划分、按区域划分… 限制每个master的规模