云存儲是在云計(jì)算概念上延伸和發(fā)展出來的一個(gè)新概念，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個(gè)系統(tǒng)。當(dāng)云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)算和處理的核心是大量數(shù)據(jù)的存儲和管理時(shí)，云計(jì)算系統(tǒng)中就需要配置大量的存儲設(shè)備，那么云計(jì)算系統(tǒng)就轉(zhuǎn)變成為一個(gè)云存儲系統(tǒng)，所以云存儲是一個(gè)以數(shù)據(jù)存儲和管理為核心的云計(jì)算系統(tǒng)。
與云計(jì)算系統(tǒng)相比，云存儲可以認(rèn)為是配置了大容量存儲空間的一個(gè)云計(jì)算系統(tǒng)。云存儲系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)安全，超強(qiáng)的可擴(kuò)展性，按照使用收費(fèi)，可跨不同應(yīng)用，自動切換故障，易于管理等。云存儲主要應(yīng)用于備份、歸檔、分配和共享協(xié)作等四大領(lǐng)域。
云存儲系統(tǒng)是一個(gè)多設(shè)備、多應(yīng)用、多服務(wù)協(xié)同工作的集合體，它的實(shí)現(xiàn)要以多種技術(shù)的發(fā)展為前提。根據(jù)云存儲的特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域，主要的云存儲技術(shù)涉及到存儲虛擬化，分布式文件系統(tǒng)，集群存儲，存儲集中管理，異質(zhì)平臺協(xié)同，自動分級存儲等方面，當(dāng)然還有重復(fù)數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)壓縮等技術(shù)。
一、存儲虛擬化
存儲虛擬化(StorageVirtualization)最通俗的理解就是對存儲硬件資源進(jìn)行抽象化表現(xiàn)。通過將一個(gè)(或多個(gè))目標(biāo)服務(wù)或功能與其它附加的功能集成，統(tǒng)一提供有用的全面功能服務(wù)。典型的虛擬化包括如下一些情況：屏蔽系統(tǒng)的復(fù)雜性，增加或集成新的功能，仿真、整合或分解現(xiàn)有的服務(wù)功能等。虛擬化是作用在一個(gè)或者多個(gè)實(shí)體上的，而這些實(shí)體則是用來提供存儲資源或服務(wù)的。
存儲虛擬化是一種貫穿于整個(gè)IT環(huán)境、用于簡化本來可能會相對復(fù)雜的底層基礎(chǔ)架構(gòu)的技術(shù)。存儲虛擬化的思想是將資源的邏輯映像與物理存儲分開，從而為系統(tǒng)和管理員提供一幅簡化、無縫的資源虛擬視圖。
對于用戶來說，虛擬化的存儲資源就像是一個(gè)巨大的“存儲池”，用戶不會看到具體的磁盤、磁帶，也不必關(guān)心自己的數(shù)據(jù)經(jīng)過哪一條路徑通往哪一個(gè)具體的存儲設(shè)備。
二、分布式文件系統(tǒng)
Hadoop分布式文件系統(tǒng)(HDFS)是一個(gè)設(shè)計(jì)為用在普通硬件設(shè)備上的分布式文件系統(tǒng)。它與現(xiàn)有的分布式文件系統(tǒng)有很多近似的地方，但又和這些文件系統(tǒng)有很明顯的不同。HDFS是高容錯(cuò)的，設(shè)計(jì)為部署在廉價(jià)硬件上的。HDFS對應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)提供高吞吐量，而且適用于那些大數(shù)據(jù)集應(yīng)用程序。HDFS開放了一些POSIX的必須接口，容許流式訪問文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
HDFS是主/從結(jié)構(gòu)的。一個(gè)集群有一個(gè)名字結(jié)點(diǎn)，也就是主控制服務(wù)器，負(fù)責(zé)管理文件系統(tǒng)的名字空間并協(xié)調(diào)客戶對文件的訪問。還有一堆數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)，一般一個(gè)物理結(jié)點(diǎn)上部署一個(gè)，負(fù)責(zé)它們所在的物理結(jié)點(diǎn)上的存儲管理。HDFS開放文件系統(tǒng)的名字空間以便讓用戶數(shù)據(jù)存儲在文件中。內(nèi)部，一個(gè)文件被分割為一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)塊，這些數(shù)據(jù)塊存儲在一組數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)中。名字結(jié)點(diǎn)執(zhí)行文件系統(tǒng)的名字空間操作，比如打開、關(guān)閉、重命名文件或目錄，還決定數(shù)據(jù)塊從數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)的映射。數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)提供客戶的讀寫請求。數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)還依照名字結(jié)點(diǎn)的指令執(zhí)行數(shù)據(jù)塊的創(chuàng)建、刪除和復(fù)制工作。
三、集群存儲
集群存儲是將多臺存儲設(shè)備中的存儲空間聚合成一個(gè)能夠給應(yīng)用服務(wù)器提供統(tǒng)一訪問接口和管理界面的存儲池，應(yīng)用可以通過該訪問接口透明地訪問和利用所有存儲設(shè)備上的磁盤，可以充分發(fā)揮存儲設(shè)備的性能和磁盤利用率。數(shù)據(jù)將會按照一定的規(guī)則從多臺存儲設(shè)備上存儲和讀取，以獲得更高的并發(fā)訪問性能。
集群存儲的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在提高并行或分區(qū)I/O的整體性能，特別是工作流、讀密集型以及大型文件的訪問，通過采用更低成本的服務(wù)器來降低整體成本。集群存儲有兩種實(shí)現(xiàn)方式：一種是硬件基礎(chǔ)架構(gòu)加上軟件;另一種是專用集群存儲，是構(gòu)建在NAS基礎(chǔ)架構(gòu)之上的，但是通過操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集群存儲。
四、存儲集中管理
云存儲管理平臺要求支持跨數(shù)據(jù)中心的部署和管理，并支持跨數(shù)據(jù)中心的用戶訪問調(diào)度、數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)異地存儲備份等功能。
支持集中管理，云存儲管理平臺部署在云計(jì)算的中心機(jī)房，存儲節(jié)點(diǎn)可以部署在各地的機(jī)房中，管理平臺對各分點(diǎn)機(jī)房的存儲設(shè)備可以統(tǒng)一管理調(diào)度。
通過云存儲管理平臺，用戶可以方便的了解云存儲系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的服務(wù)情況，包括各節(jié)點(diǎn)的容量和性能(讀IOPS、寫IOPS、讀流量、寫流量)等信息，讓用戶實(shí)時(shí)了解域內(nèi)資源信息，運(yùn)行狀態(tài)，從而可以操控這些資源;同時(shí)及時(shí)了解資源的異常，有必要時(shí)可以采取適當(dāng)?shù)拇胧┍ＷC其正常運(yùn)行。
五、異質(zhì)平臺協(xié)同
當(dāng)前各種存儲方案與技術(shù)十分繁雜而多樣，光從一家企業(yè)內(nèi)部可能同時(shí)存在各種不同類型存儲裝置的狀況便知一二，更何況不同存儲設(shè)備供貨商間的存儲環(huán)境一直存在兼容性問題，所以喊了多年的存儲整合，仍舊難以如企業(yè)需求所愿，這也是存儲虛擬化與云存儲推展上的最大阻力。
雖然存儲云端在某方面很容易跨入(例如在線存儲與備份)，但另一方面想要透過私有云存儲來達(dá)成全面性之存儲整合，似乎不是那么容易的事情。對此，想要成功完成存儲虛擬化目標(biāo)必須改善企業(yè)既有IT存儲環(huán)境，其改善重點(diǎn)不外共通分享的存儲架構(gòu)、親和的使用環(huán)境、簡潔單一的操作界面，以及效能卓著的存儲方案等。其中，不論是單一操作接口或統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的API，更是解決不同存儲裝置間協(xié)同問題的關(guān)鍵之一。
CDMI是云存儲全新標(biāo)準(zhǔn)接口，由國際存儲網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)協(xié)會SNIA制定。對于云運(yùn)算來說，CDMI提供了通用云運(yùn)算管理基礎(chǔ)架構(gòu)，同時(shí)原本信息管理的重點(diǎn)已逐漸從存儲管理轉(zhuǎn)移圍繞在數(shù)據(jù)管理上。CDMI標(biāo)準(zhǔn)則可以協(xié)助用戶將特殊詮釋數(shù)據(jù)(Metadata)標(biāo)記在數(shù)據(jù)上，該詮釋數(shù)據(jù)會告訴端點(diǎn)存儲供應(yīng)商，什么樣的數(shù)據(jù)服務(wù)提供該數(shù)據(jù)(例如備份、歸檔、加密等)。透過CDMI標(biāo)準(zhǔn)接口的執(zhí)行，用戶可在不同云端供應(yīng)商間任意移動數(shù)據(jù)，不再需要忍受不同接口中重新編碼的痛苦。
六、自動分級存儲
提高存儲管理效率已經(jīng)成為許多企業(yè)首要解決問題，自動分級存儲成為最有效的基礎(chǔ)技術(shù)，它指的是在不同磁盤類型和RAID級別之間遷移數(shù)據(jù)塊的功能，這可滿足性能和空間使用之間的適當(dāng)平衡，快速將數(shù)據(jù)放到合適的地方并避免所謂的熱點(diǎn)。
作為這項(xiàng)技術(shù)受到廣泛關(guān)注，在不同層級的存儲介質(zhì)之間，比如FC磁盤和SATA磁盤之間，移動數(shù)據(jù)需要實(shí)現(xiàn)全自動化的遷移流程。
在分級數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)中，存儲設(shè)備一般有磁帶庫、磁盤或磁盤陣列等，而磁盤又可以根據(jù)其性能分為FC磁盤、SCSI磁盤、SATA磁盤等多種，而閃存存儲介質(zhì)(非易失隨機(jī)訪問存儲器(NVRAM))也因?yàn)檩^高的性能可以作為分級數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)中較高的一級。一般，磁盤或磁盤陣列等成本高、速度快的設(shè)備，用來存儲經(jīng)常訪問的重要信息，而磁帶庫等成本較低的存儲資源用來存放訪問頻率較低的信息。
七、小結(jié)
云存儲與云運(yùn)算一樣，必須經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)來提供隨選分派的存儲資源。重要的是，該網(wǎng)絡(luò)必須具備良好的QoS機(jī)制才行。對于用戶來說，具備彈性擴(kuò)展與隨使用需求彈性配置的云存儲，可節(jié)省大筆的存儲設(shè)備采購及管理成本，甚至因存儲設(shè)備損壞所造成的數(shù)據(jù)遺失風(fēng)險(xiǎn)也可因此避免。總之，不論是端點(diǎn)使用者將數(shù)據(jù)備份到云端，抑或企業(yè)基于法規(guī)遵循，或其他目的的數(shù)據(jù)歸檔與保存，云存儲皆可滿足各方的不同需求，所有云存儲技術(shù)的發(fā)展都要確保實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
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