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云端数据存储新探

中国信息化周报 / 2018年09月27日 06:34

互联网+

周宁宁

近年来,云计算无疑是最热门的技术话题之一。自Amazon的AWS (Amazon Web Services)出现以来,越来越多的人和企业开始关注云计算这种新的计算模式,并被认定为是未来发展的必然趋势。

云端存储应运而生

在传统模式下,为了提高信息交互的效率,数据通常集中在本地存储和处理。企业建立一套IT系统不仅仅需要购买硬件、带宽等基础设施,还需要有专门的人员对IT系统进行维护。由于需要存储和处理的数据量不断增加,企业数据中心空间日益匮乏,所以企业不得不花费大量的资金用于购买各种数据存储和处理的设备,并且负担日益高昂的数据中心管理成本。

对于企业来讲,计算和存储等基础设施以及软件本身并不是他们需要直接面对的,他们需要的是由此提供的服务以完成业务需求。随着计算机技术、通信技术、信息处理技术的高速发展,使得大量的数据存放在非本地计算机或远程服务器上,企业与个人用户无需再投入昂贵的硬件购置成本,只需要通过互联网来购买租赁数据存储和计算力,企业根据需求访问计算机和存储系统成为了可能。这也使得应用系统能够通过互联网根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务的云计算模式应运而生。

从概念上看,云计算实质是一种分布式计算,其目标是通过互联网将超大规模的计算与存储资源整合起来,并以可信服务的形式按需提供给用户,其中高性能的云存储是实现云计算服务的基本条件,几乎在所有的基于云计算服务的应用程序中都需要高性能的云存储来满足数据处理的需求。

同云计算和存储即服务 (Storage- as Service)的概念类似,云存储专注于向用户提供以互联网为基础的在线存储服务。用户无需考虑存储容量、存储设备类型、数据存储位置以及数据的可用性、可靠性和安全性等繁琐的底层技术细节,根据需要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企业级的服务质量。

云存储将传统的本地数据存储迁移到互联网上,成为几乎可无限扩展的、高可靠性的在线存储方式,以Amazon、Google、IBM为代表的云技术厂商将云存储概念变成了具有巨大商业价值的实际应用。

多种云存储平台探索

Amazon云存储平台Amazon提供了一种称为弹性计算云(Amazon EC2,Amazon E last ic Compute Cloud) 的服务。借助Amazon EC2,用户可创建操作系统、应用程序和配置设置等机器映像,然后上载至Amazon简单存储服务(AmazonS3,Amazon Smiple Storage Service)并注册。由Amazon提供用户所需要的计算能力,用户按照其计算和所消耗的网络资源来付费。针对 EC2,Amazon此后推出了弹性块存储 ( EBS,E last ic B lock Storage)产品,同时提供存储和计算的能力。用户可以将EBS转移到Amazon的S3存储服务上。

Google的云存储技术实际上是针对Google特定的网络应用程序而定制的。针对内部网络数据规模超大的特点,Google提出了一整套基于分布式并行集群方式的基础架构,利用软件的能力来处理集群中经常发生的节点失效问题。从最初几年开始,Google连续很多年在计算机系统研究领域的最顶级会议与杂志上发表论文,揭示其内部的分布式数据处理方法,向外界展示其使用的云计算核心技术包括:Google建立在集群之上的文件系统 Google File System,针对Google云存储应用程序的特点提出的Map/Reduce编程模式,分布式的锁机制Chubby以及Google开发的模型简化的大规模分布式数据库Big Table等创新尝试。

IBM在早前推出了云存储的服务,它针对那些拥有2-3个Windows服务器或者拥有小型数据中心的商业用户。IBM云存储是一种典型的网络数据存储服务,它将数据存储在众多虚拟化服务器当中,提供第三方的支持和服务。通过云存储, IBM为用户提供远程的数据保护以及邮件管理服务。

云存储的发展与对策

随着云计算和云存储概念和技术的不断成熟,企业数据中心正经历着从传统数据中心向云数据中心转变的新的变革。小型企业通过将数据中心向云存储端转移,可以很好地控制数据中心成本;而大型企业除了租用公共云存储服务以外,也开始着手建立自己的私云存储数据中心。在云计算的发展中,各个公司、企业所处的角色不同,因而制定了不同的发展策略与规划。

云计算服务提供商建立云计算和云存储中心国外巨头位处云端,它们是云计算服务提供商,Google、Amazon、IBM 与微软以及Sun公司这样的信息巨头积极地加入这场竞争,Amazon在早年向开发者开放了名为弹性计算机云的服务,让小软件公司可以按需购买 Amazon数据中心的处理能力。 Sun公司推出黑盒子计划,该计划基于云计算理论建立,称为未来的数据中心。

众所周知,从Gmail开始,Google一直试图通过以互联网提供给用户计算能力与服务,以开源的姿态推广它的云计算平台,颠覆微软缔造的桌面为王的时代,挑战微软的权威。面对Google的挑战,微软试图以卡耐基—梅隆大学、麻省理工大学、斯坦福大学、加州大学伯克莱分校、马里兰州大学和华盛顿大学等6所大学的计算机科学研究者提供资金与设备,推动云计算的研究,使公司推出数据中心与因特网运行更为贴近的计算机与软件产品组合。

中小企业从云计算供应商处租用计算能力和数据存储,对不想创建或维护自有基础架构或应用的中小企业和创业者来说,云计算意味着巨大的商业机遇,他们可以借助云计算在更高的层面上和大企业竞争。他们不需要去买价格高昂的硬件,而是从云计算供应商那里租用计算能力。

在避免了硬件投资的同时,公司的技术部门也无须为忙乱不堪的技术维护而头痛,节省下来的时间可以进行更多的业务创新。另外,他们只需要通过付费使用服务提供商在Internet上提供的各种计算和数据存储等功能。

数据存储在云计算的中心,安全问题一直被重点关注。云用户和提供商需要避免数据丢失和被窃,云用户希望提供商以确保无论自己的数据物理上存储在哪里都受到保护,同样,云提供商也需要保护其用户的敏感数据。为了解决云存储中数据的安全问题,提高云计算数据中心的防护能力,应根据分布式文件中可能存在的安全威胁和安全需求,来制定相应的安全策略以便在计算机中实施相应的保护机制。

同时,为了重视数据保密性、专有性,大型企业可以构建私有云。有些大型企业非常重视应用程序或集成数据的保密性和专有性,一般不会冒险将其信息放在公共云上。因为公共云很难满足严格的法规遵从要求,并且其公开性可能会造成监管方面的问题。企业建立自己的内部云(亦称私有云),以增强IT对业务的相应能力,并减少成本。

所谓私有云,是指位于企业自建数据中心内部的具有云功能的基础架构,它避开了与Amazon等公共云提供商有关的安全性和不确定性等问题,同时又提供了 灵活部署和易于扩展,既确保了安全又不乏创新。

云计算带来一种变革,由Google、IBM这样的专业网络公司来搭建计算机存储、运算中心,用户通过一根网线借助浏览器就可以很方便访问,把云做为资料存储以及应用服务的中心,凭借这种实用的商业模式,云计算逐渐受到业界越来越多的重视。

云计算的观念是把力量联合起来,给其中的每一个成员使用,使得资源共享最大化。云计算的终极目的在于完全开放的大规模分布式,它不但用于计算,更是用于存储。

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