云存储技术介绍及应用发展分析.docx
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1、1云存储概况1. 1云存储的定义云存储是在云计算(cloud computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是指通 过集群应用、网格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。当云 计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时,云计算系统中就需要配置大量的存 储设备,那么云计算系统就转变成为一个云存储系统,所以云存储是一个以数据存储和管理 为核心的云计算系统。云存储的两个层面云存储的两个层面是作为云计算支撑的存储计算,主要涉及分布式存储(如分布式文件系统、IPSAN、数据同步、复制)、
2、数据存储(如重复数据删除、数据压缩、数据编码)和数据word专业资料-可复制编辑-欢迎下载和云安全技术一样,云存储技术也需要利用现有的所有存储技术针对云计算三层架构的 各个环节采用适当的存储技术,才能取得最佳效果,例如,对应不同需求,有时应该使用数 据库技术但有时却应该使用LDAP技术,有些性能要求高的系统不能使用SAN或NAS,需直 接使用基于RPC或Socket技术的并发文件系统,有些应用使用SAN成本太高等,这里不再 做深入介绍。如图8-31所示是一个采用NetApp FAS、思科UCS和VMWare vShpere 4技术打造的存储系统,对上述两种云存储技术和应用都有促进作用。由于业内
3、没有统一的标准,各厂商的技术发展路线也不尽相同,因此相对于云计算,云 存储概念存在更多的多义和模糊现象。结合云存储技术发展背景及主流厂商的技术方向,可 以得出如下定义:云存储不是指某一个具体的设备,而是指一个由许许多多个存储设备和服 务器所构成的集合体。使用者使用云存储,并不是使用某一个存储设备,而是使用整个云存 储系统带来的一种数据访问服务。云存储的核心是应用软件与存储设备相结合,通过应用软 件来实现存储设备向存储服务的转变。1.2云存储的优势:01Q1O21 酣 10TS-OlPIDlHilOlIB,a,DWW宥P.r h j j ii-to ,fA Jinnq-i&iiiHiniwi:*
4、i*UE: 痴商5口|5 5虬.云_ J#1 rii i,. .ai hinmiL面对数据量的急剧增长,大数据时代的到来,传统存储技术面临建设成本高、运维复杂、 扩展性有限等问题,主要体现在以下几个方面:(1) 开放性不足:盘阵存储标准化程度低,组件的更换常常导致系统故障或者硬件的升 级,这些组件通常是由制造商专门开发用于此系统,不能轻易的利用市场上通用部件。(2) 成本较高:盘阵造价昂贵,导致系统建设成本居高不下;(3) 扩展性较差:传统盘阵单点扩展存在容量上限和接口带宽等限制,面对PB级的海量 存储需求,传统的SAN或NAS在容量和性能的扩展上无法满足。在此背景下,成本低廉、提供高可扩展性
5、的云存储技术日益得到关注,本文将详细介绍 存储的新技术一一云存储的特征定义、相关技术发展现状及国际标准情况,并针对各类云存 储技术,分析其对于电信运营商的适合应用场景及应用建议。1. 3云存储系统的特征云存储系统应具有以下通用特征:(1) 高可扩展性:云存储系统可支持海量数据处理,资源可以实现按需扩展;(2) 低成本:云存储系统应具备高性价比的特点,低成本体现在两方面,更低的建设成 本和更低的运维成本;(3) 无接入限制:相比传统存储,云存储强调对用户存储的灵活支持,服务域内存储资 源可以随处接入,随时访问。word专业资料-可复制编辑-欢迎下载(4) 易管理:少量管理员可以处理上千节点和PB
6、级存储,更高效的支撑大量上层应用对 存储资源的快速部署需求。就较低的整体存储成本而言,使用云存储技术的好处对非结构化数据来说是令人无法拒 绝的。云存储技术是以服务为基础,无需购买、管理和维护存储硬件设备,依靠这项服务, 即使不能消除,也能大大减少数据中心和存储管理人员方面的成本。云存储克服了昂贵的技 术更新,这通常是在最初购买后的三至五年里开始的,要么需要具有最先进的技术,要么只 需说服购买昂贵的旧阵列支持合同。云存储技术通过消除传统数据存储预期的增长容量和负载而配置的大量存储空间,以达 到数据空间接近100%的利用率。除了节省整体成本外,云存储的可扩展性、透明的支持基 础能力和高峰负荷都是其
7、最吸引人的特征。1. 4云存储的分类在存储资源获取接口上,云存储和传统存储在功能上并无差异,二者的区别体现在云存 储可以按需提供易管理、高可扩展、高性价比的存储资源。根据存储的数据类型不同和应用 需求不同,云存储系统可分为以下3种类型:(1) 公共云存储公共云存储服务是云存储可选项之一,其服务供应商的数量增长迅速,包括美国电话电报公司、亚 马逊、铁山、微软、Nirvani、Rackspace托管服务提供商等众多公司。他们的存储基础设施通常包括直 接附加驱动的低成本存储节点和负责管理跨节点内容分布的基于对象的存储体。公共云数据通常是通过 互联网协议被访问,大多以表述性状态转移(REST),很少是
8、通过简单对象访问协议(SOAP)。弹性和冗余word专业资料-可复制编辑-欢迎下载性是通过一个对象在至少两个节点上存储来实现的。目前是按照每个月每10亿字节收取1美元的基础上, 根据不同的服务提供商,可能有额外的数据传输量费用和入网费。公共云存储是专为大规模多租户而设计,能为每个客户提供数据隔离、访问与安全性的 服务。公共云存储的内容类型其范围包括,从静态非核心应用数据、需要可用的归档内容到 数据备份以及灾难性恢复数据。公共云存储不太适合一直存在变化的活动性内容。企业目前 主要关注的是使用公共云存储时其安全性以及在某种程度上的性能。(2) 内部云存储内部或私有云存储在数据中心的专用基础设施上运
9、行,因此,能完全满足安全性和性能 这两个主要关注点,并在其他方面提供了与公共云存储一样的好处。虽然较大规模的企业可 能会使用多租户装置来隔离部门之间或办公多地的访问,但内部存储云通常是针对单一租户。 不像公共云存储,内部云存储的可扩展性条件更普通一些,因此它的产品更有可能在后台设 有传统的存储硬件设备。举一个例子,惠普(HP)公司的CloudStart是把惠普刀片系统矩阵 (BladeSystem Matrix),一种惠普StorageWorks企业虚拟阵列(EVA)家庭阵列和云服务自动 化(CSA)软件结合成内部云存储基础设施。惠普CloudStart本身不是一个私有云存储产品, 因为它缺乏
10、服务为基础的关键要素。相反,它是有利的基础设施,被用于惠普、惠普合作伙 伴乃至那些用它作为一个全面管理、即用即付云存储产品的企业。日立数据系统私有文件分层云存储服务就是私有云存储产品的一个例子。利用日立内容 平台(HCP),它驻留在客户的数据中心,但由日立公司拥有和管理。除了最初的安装费,客 户随用随付。同样,依靠这种技术,Nirvanix公司的hNode在数据中心内提供了一个全面 管理、即用即付的内部云产品,这种技术为Nirvanix的存储分发网络(SDN)提供了动力。(3) 混合云存储拥有混合云存储环境的用户可以管理内外部资源。因为混合云方案通常提供一个现场设 备,他们还可提供本地高速缓存
11、和内存,重复数据删除以及为IT设备数据加密。然而,混合云解决方案必须满足某些关键的要求来使混合云存储进行工作。他们必须表 现得和同类存储一样几乎透明,并有适当维持活动的功能和现场使用频繁的数据,而且同时 能将非活动数据移动到云。这些云的类型依靠企业的实际情况来决定具体的数据何时被移动 到云或何时从云中退出。1. 5公共云、私有云与混合云的对比:下面的图表对云存储的一个简要对比。觥公共云在储祉有百存储i昆合云存睹可扩度性有眼非常高2堂削孔但取决于服务供 应商街采取的安全措施最安穹因肉所有的有 储都是林暗曙能常爰荃,因为集成选 顼潘加了一个新外的安低等到中等日氐好良好,活幼棉在内部 溟有可喜惜中等
12、取决于互联网逢 接特性和服务提供商供高,因为防有的谁皆都 是内部部署申等到曷等,因为绣存 内容保有在内凯而且 也取于互眶网连接特 性和服务提供商供应能g咪好,即廊咐撞式,通淹有却公司内部存簿 基啪殳施的需求煎好.旧富蔓内部壁源. 如麴据中心的空间、电力和滋p改点的,因为它允许轸 斓分有墙倍源到即用 即付模式1.6云存储架构分为两类:一种是通过服务来架构;另一种是通过软件或硬件设备来架构。传统的系统利用紧耦合对称架构,这种架构的设计旨在解决HPC(高性能计算、超级运 算)问题,现在其正在向外扩展成为云存储从而满足快速呈现的市场需求。下一代架构已经 采用了松弛耦合非对称架构,集中元数据和控制操作,
13、这种架构并不非常适合高性能HPC, 但是这种设计旨在解决云部署的大容量存储需求。各种架构的摘要信息如下:紧耦合对称(TCS)架构构建TCS系统是为了解决单一文件性能所面临的挑战,这种挑战限制了传统NAS系统的 发展。HPC系统所具有的优势迅速压倒了存储,因为它们需要的单一文件I/O操作要比单一 设备的I/O操作多得多。业内对此的回应是创建利用TCS架构的产品,很多节点同时伴随着 分布式锁管理(锁定文件不同部分的写操作)和缓存一致性功能。这种解决方案对于单文件吞 吐量问题很有效,几个不同行业的很多HPC 客户已经采用了这种解决方案。这种解决方案很 先进,需要一定程度的技术经验才能安装和使用。松弛
14、耦合非对称(LCA)架构LCA系统采用不同的方法来向外扩展。它不是通过执行某个策略来使每个节点知道每个 行动所执行的操作,而是利用一个数据路径之外的中央元数据控制服务器。集中控制提供了 很多好处,允许进行新层次的扩展:存储节点可以将重点放在提供读写服务的要求上,而不需要来自网络节点的确认信 息。节点可以利用不同的商品硬件CPU和存储配置,而且仍然在云存储中发挥作用。word专业资料-可复制编辑-欢迎下载用户可以通过利用硬件性能或虚拟化实例来调整云存储。消除节点之间共享的大量状态开销也可以消除用户计算机互联的需要,如光纤通道 或infiniband,从而进一步降低成本。异构硬件的混合和匹配使用户
15、能够在需要的时候在当前经济规模的基础上扩大存储, 同时还能提供永久的数据可用性。拥有集中元数据意味着,存储节点可以旋转地进行深层次应用程序归档,而且在控 制节点上,元数据经常都是可用的。2云存储技术现状和应用场景分析2. 1提供块存储的云存储系统传统FC SAN系统就是典型的块存储系统。由于采用直接读写磁盘空间来访问数据,相 对于其它数据读取方式,块存储的读取效率最高,一些大型数据库应用只能运行在块存储设 备上。一些厂家在SAN存储系统的基础上进行“云化”,在保证读取效率和设备可靠性的情况 下,增加设备的扩展能力。这种云化方案主要包括两类技术,一种为存储虚拟化,另一种为 新存储架构。2. 2存
16、储虚拟化根据虚拟化实现层面的不同,存储虚拟化又分为基于主机的虚拟化、基于存储网络的虚 拟化和基于存储设备的虚拟化3类。各类存储虚拟化技术的实现方式、技术优缺点及使用场景分析如表l所示。基于传统FC SAN存储、通过第三方虚拟化设备实现存储的弹性扩展的存储虚拟化技术 也可以算作云存储系统。但由于虚拟化硬件或软件的性能瓶颈问题、传统磁盘阵列本身有限 的扩展能力以及异构设备故障定位困难等问题,存储虚拟化技术应用具有一定局限性,对于 遗留FC SAN存储系统,建议选择适合的存储虚拟化技术进行资源整合和分级存储,以实现 存储资源的有效利用。生琨肆无毋雀r案现方式HR由操作系藐下的谱辑卷管理0:件 完成安
17、装客口编较泞L不闷操作嘉 统的腰辄喋管汲软件也不相同通过在存精城盛(SAN)中丙加虚拟化在存曾朋(1圄卜源简虚仙匕功祝 *ai中高端存M(谖鲁代表产品Symantec StoTBeFundaUonHJC IV5000. IBM TotStorsgsSVC 等HUS. HP愤点琳g的存储系筑 不占用踞曲植制器慌源与手粗无箕十不占用主机慨源 能崂太持任枸主剧.异梅存抽既整 对不同存til*在杓堆统J管理平台,可 rs-tts与主机无釜.不占用主机肯3f技术成部直摘缺点占用主机费Hi.降低成用性催存点1*作瓶统私应用舸祚容性问原主牝敬典多,知4/誉理娥率是腐占用在换机曩源面临将内.帝卧的选择存储降舛
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