深度剖析雲端儲存

雲端儲存（cloud storage）這個概念一經提出，就得到了眾多廠商的支援和關注。Amazon在兩年前就推出的Elastic Compute Cloud（EC2：彈性計算雲）雲端儲存產品，旨在為使用者提供互連網服務形式同時提供更強的儲存和計算功能。內容分髮網絡服務提供者CDNetworks 和業界著名的雲端儲存平台服務商 Nirvanix發布了一項新的合作，並宣布結成戰略夥伴關係，以提供業界目前唯一的雲端儲存和內容傳送服務整合平台。半年以前，微軟就已經推出了提供網路移動硬碟服務的Windows Live SkyDrive Beta測試版。近期，EMC宣布加入道裡可信基礎架構項目，致力於雲端運算環境下關於信任和可靠度保證的全球研究協作，IBM也將雲端運算標準作為全球備份中心的3億美元擴充方案的一部分。

雲端儲存變得越來越熱，大家眾說紛”雲”，而且各有各的說法，各有各的觀點，那麼到底什麼是雲端儲存？

1 什麼是雲端儲存

雲端儲存在雲端運算 (cloud computing)概念上延伸和發展出來的一個新的概念。雲端運算是是分散式處理(Distributed Computing)、平行處理(Parallel Computing)和格線運算(Grid Computing)的發展，是透過網路將龐大的計算處理常式自動分拆成無數個較小的子程式，再交由多部伺服器所組成的龐大系統經計算分析之後將處理結果回傳給使用者。通過雲端運算技術，網路服務提供者可以在數秒之內，處理數以千萬計甚至億計的資訊，達到和”超級電腦”同樣強大的網路服務。

雲端儲存的概念與雲端運算類似，它是指通過叢集應用、網格技術或Distributed File System等功能，將網路中大量各種不同類型的存放裝置通過應用軟體集合起來協同工作，共同對外提供資料存放區和業務訪問功能的一個系統。

如果這樣解釋還是難以理解，那我們可以借用廣域網路和互連網的結構來解釋雲端儲存。

雲狀的網路結構

相信大家對區域網路、廣域網路和互連網都已經非常瞭解了。在常見的區域網路系統中，我們為了能更好地使用區域網路，一般來講，使用者需要非常清楚地知道網路中每一個軟硬體的型號和配置，比如採用什麼型號交換器，有多少個連接埠，採用了什麼路由器和防火牆，分別是如何設定的。系統中有多少個伺服器，分別安裝了什麼作業系統和軟體。各裝置之間採用什麼類型的連接線纜，分配了什麼 xml:lang=IP地址和子網路遮罩。

但當我們使用廣域網路和互連網時，我們只需要知道是什麼樣的接入網和使用者名稱、密碼就可以串連到廣域網路和互連網，並不需要知道廣域網路和互連網中到底有多少台交換器、路由器、防火牆和伺服器，不需要知道資料是通過什麼樣的路由到達我們的電腦，也不需要知道網路中的伺服器分別安裝了什麼軟體，更不需要知道網路中各裝置之間採用了什麼樣的連接線纜和連接埠。

廣域網路和互連網對於具體的使用者是完全透明的，我們經常用一個雲狀的圖形來表示廣域網路和互連網，如：

雖然這個雲圖中包含了許許多多的交換器、路由器、防火牆和伺服器，但對具體的廣域網路、互連網使用者來講，這些都是不需要知道的。這個雲狀圖形代表的是廣域網路和互連網帶給大家的互聯互連的網路服務，無論我們在任何地方，都可以通過一個網路接入線纜和一個使用者、密碼，就可以接入廣域網路和互連網，享受網路帶給我們的服務。

參考雲狀的網路結構，建立一個新型的雲狀結構的儲存系統系統，這個儲存系統由多個存放裝置組成，通過叢集功能、Distributed File System或類似格線運算等功能聯合起來協同工作，並通過一定的應用軟體或應用介面，對使用者提供一定類型的儲存服務和訪問服務。

 

 

當我們使用某一個獨立的存放裝置時，我們必須非常清楚這個存放裝置是什麼型號，什麼介面和傳輸協議，必須清楚地知道儲存系統中有多少塊磁碟，分別是什麼型號、多大容量，必須清楚存放裝置和伺服器之間採用什麼樣的連接線纜。為了保證資料安全和業務的連續性，我們還需要建立相應的資料備份系統和容災系統。除此之外，對存放裝置進行定期地狀態監控、維護、軟硬體更新和升級也是必須的。

如果採用雲端儲存，那麼上面所提到的一切對使用者來講都不需要了。雲狀儲存系統中的所有裝置對使用者來講都是完全透明的，任何地方的任何一個經過授權的使用者都可以通過一根接入線纜與雲端儲存串連，對雲端儲存進行資料訪問。

雲端儲存不是儲存，而是服務

就如同雲狀的廣域網路和互連網一樣，雲端儲存對使用者來講，不是指某一個具體的裝置，而是指一個由許許多多個存放裝置和伺服器所構成的集合體。使用者使用雲端儲存，並不是使用某一個存放裝置，而是使用整個雲端儲存系統帶來的一種資料訪問服務。所以嚴格來講，雲端儲存不是儲存，而是一種服務。

雲端儲存的核心是應用軟體與存放裝置相結合，通過應用軟體來實現存放裝置向儲存服務的轉變。

 

2 雲端儲存的結構模型

與傳統的存放裝置相比，雲端儲存不僅僅是一個硬體，而是一個網路裝置、存放裝置、伺服器、應用軟體、公用提供者、接入網、和用戶端程式等多個部分組成的複雜系統。各部分以存放裝置為核心，通過應用軟體來對外提供資料存放區和業務訪問服務。雲端儲存系統的結構模型如下：

 

雲端儲存系統的結構模型由 4層組成。

一、儲存層

儲存層是雲端儲存最基礎的部分。存放裝置可以是FC光纖通道存放裝置，可以是NAS和 iSCSI等IP存放裝置，也可以是 SCSI或SAS等 DAS存放裝置。雲端儲存中的存放裝置往往數量龐大且分布多不同地區，彼此之間通過廣域網路、互連網或者 FC光纖通道網路連接在一起。

存放裝置之上是一個統一存放裝置管理系統，可以實現存放裝置的邏輯虛擬化管理、多鏈路冗餘管理，以及硬體裝置的狀態監控和故障維護。

二、基礎管理層：

基礎管理層是雲端儲存最核心的部分，也是雲端儲存中最難以實現的部分。基礎管理層通過叢集、Distributed File System和格線運算等技術，實現雲端儲存中多個存放裝置之間的協同工作，使多個的存放裝置可以對外提供同一種服務，並提供更大更強更好的資料訪問效能。

CDN內容分發系統、資料加密技術保證雲端儲存中的資料不會被未授權的使用者所訪問，同時，通過各種資料備份和容災技術和措施可以保證雲端儲存中的資料不會丟失，保證雲端儲存自身的安全和穩定。

三、應用介面層：

應用介面層是雲端儲存最靈活多變的部分。不同的雲端儲存運營單位可以根據實際業務類型，開發不同的應用服務介面，提供不同的應用服務。比如視頻監控應用平台、IPTV和ApsaraVideo for VOD應用平台、網路硬碟引用平台，遠端資料備份應用平台等。

四、訪問層：

任何一個授權使用者都可以通過標準的公用應用介面來登入雲端儲存系統，享受雲端儲存體服務。雲端儲存運營單位不同，雲端儲存提供的訪問類型和訪問手段也不同。

 

3 雲端儲存的技術前提

從上面的雲端儲存結構模型可知，雲端儲存系統是一個多裝置、多應用、多服務協同工作的集合體，它的實現要以多種技術的發展為前提。

一、寬頻網路的發展

真正的雲端儲存系統將會是一個多地區分布、遍布全國、甚至於遍布全球的龐大公用系統，使用者需要通過ADSL、DDN等寬頻接入裝置來串連雲端儲存，而不是通過FC、 SCSI或乙太網路線纜直接連接一台獨立的、私人的存放裝置上。只有寬頻網路得到充足的發展，使用者才有可能獲得足夠大的資料傳輸頻寬，實現大量容量資料的傳輸，真正享受到雲端儲存體服務，否則只能是空談。

二、 WEB2.0技術

Web2.0 技術的核心是分享。只有通過web2.0技術，雲端儲存的使用者才有可能通過 PC、手機、移動多媒體等多種裝置，實現資料、文檔、圖片和視音頻等內容的集中儲存和資料共用。Web2.0技術的發展使得使用者的應用方式和可得服務更加靈活和多樣。

三、應用儲存的發展

雲端儲存不僅僅是儲存，更多的是應用。應用儲存是一種在存放裝置中整合了應用軟體功能的存放裝置，它不僅具有資料存放區功能，還具有應用軟體功能，可以看作是伺服器和存放裝置的集合體。應用儲存技術的發展可以大量減少雲端儲存中伺服器的數量，從而降低系統建設成本，減少系統中由伺服器造成單點故障和效能瓶頸，減少資料轉送環節，提供系統效能和效率，保證整個系統的高效穩定運行。

四、叢集技術、網格技術和Distributed File System

雲端儲存系統是一個多存放裝置、多應用、多服務協同工作的集合體，任何一個單點的儲存系統都不是雲端儲存。

既然是由多個存放裝置構成的，不同存放裝置之間就需要通過叢集技術、Distributed File System和格線運算等技術，實現多個存放裝置之間的協同工作，使多個的存放裝置可以對外提供同一種服務，並提供更大更強更好的資料訪問效能。如果沒有這些技術的存在，雲端儲存就不可能真正實現，所謂的雲端儲存只能是一個一個的獨立系統，不能形成雲狀結構。

五、 CDN內容分發、P2P技術、資料壓縮技術、重複資料刪除技術、資料加密技術

CDN內容分發系統、資料加密技術保證雲端儲存中的資料不會被未授權的使用者所訪問，同時，通過各種資料備份和容災技術保證雲端儲存中的資料不會丟失，保證雲端儲存自身的安全和穩定。如果雲端儲存中的資料安全得不到保證，想來也沒有人敢用雲端儲存，否則，儲存的資料不是很快丟失了，就是全國人民都知道了。

六、儲存虛擬化技術、儲存網路化管理技術

雲端儲存中的存放裝置數量龐大且分布在多不同地區，如何?不同廠商、不同型號甚至於不同類型（如FC儲存和 IP儲存）的多台裝置之間的邏輯卷管理、儲存虛擬化管理和多鏈路冗餘管理將會是一個巨大的難題，這個問題得不到解決，存放裝置就會是整個雲端儲存系統的效能瓶頸，結構上也無法形成一個整體，而且還會帶來後期容量與效能擴充難等問題。

雲端儲存中的存放裝置數量龐大、分布地區廣造成的另外一個問題就是存放裝置運營管理問題。雖然這些問題對雲端儲存的使用者來講根本不需要關心，但對於雲端儲存的運營單位來講，卻必須要通過切實可行和有效手段來解決集中管理難、狀態監控難、故障維護難、人力成本高等問題。因此，雲端儲存必須要具有一個高效的類似與網路管理軟體一樣的集中管理平台，可實現雲端儲存系統中設有存放裝置、伺服器和網路裝置的集中管理和狀態監控。