雲存儲系統設計與實現

㈠ 雲存儲為什麼可以做到大容量

雲存儲實現技術（一）
——雲存儲理解

在當今風起「雲」涌的時代，雲存儲作為「雲」的基礎架構和最廣泛的應用得到了極大的重視。萬丈高樓平地起，只有將底層的基礎打牢，才有可能實現雲中的摩天大樓。
實現的前提在於理解，到底應該如何理解雲存儲呢？沒有一個放之四海皆準的概念，不同的角度，不同的背景得到的答案肯定不同。這里我想從廣義和狹義的角度分別來理解。廣義上來說，雲存儲發展於分布式存儲，融合了並行與網格技術，延伸了虛擬化概念，通過對網路中大量異構存儲設備的統一協調處理，最終實現了遠程存儲服務的提供。狹義上要從三種視角出發來理解：雲製造商，雲使用商，個人。
1．對於雲製造商來說，雲存儲是一種架構。是對底層異構存儲伺服器的整合，對網路存儲技術的創新，對硬體存儲晶元升級。現在被各大廠商應用的底層雲模式主要有兩種：網路存儲架構，分布式集群存儲技術。
網路存儲模式是在分散的基礎存儲設備上，實現一個統一管理存儲設備系統。存儲設備可以是FC光纖通道存儲設備，可以是NAS和 iSCSI等IP存儲設備，也可以是 SCSI或SAS等 DAS存儲設備。而管理系統主要實現設備虛擬化管理，冗餘鏈路管理，設備監控及安全備份處理。來看看IBM和色卡司公司提出的存儲系統。色卡司推出的新一代的5-bay NAS，融合了NAS/DAS/iSCSI三為一體，提供iSCSI的堆疊擴充功能以及多重RAID技術，為底層存儲提供了極大的應用彈性和數據保護機制。而IBM XIV存儲系統則通過轉架單個磁碟的轉速瓶頸，將性能提升了一大步，但是基於硬體的網路存儲模式終究還是存在容量與性能的擴展瓶頸。
分布式集群存儲技術能夠很好的解決上述瓶頸，不需要構建SAN模型，所依託的只是分布式文件系統，不但能夠很好的支持異構機的搭建，還很容易擴充，高效的演算法實現也帶來了性能的突破。如Googal的GFS，Hadoop架構中的HDFS以及一些輕型的如FastDFS等。這種模型的前景一片明亮，只要人的腦袋足夠聰明，高效的演算法性能的提升終究要快於硬體的提升。
2．對於雲使用商來說，雲存儲是一種服務。這里理解為提供服務與使用服務。提供的服務包括：原始的存儲伺服器，透明的大容量存儲服務，存儲機器與上層應用的綜合體。相對於製造者而言，提供服務商亟需解決的是雲服務的安全性，如何保證商業數據不泄密，如何實現企業數據冗餘備份。還有一些細節方面的諸如可定製性，可擴展性，透明性，簡易性，可靠性等都是雲存儲面臨的困難。
對於使用服務者來說，雲存儲就是一個低成本，遠端控制，安全的企業存儲應用平台，他們不用再為高昂的硬體設備發愁，也不用為後期數據擴展空間擔憂，只要專注與基於服務介面的開發即可。這里存儲面對的最大問題是網路帶寬與數據安全的問題。如何實現遠端數據的高訪問性，如何避免傳輸過程的數據損失及竊聽。雲存儲需要的是各方面技術的支撐。
3．一切技術的發展都源於人對更高品質生活的需求，雲存儲也不例外。未來存儲最大的應用應該是個人存儲。即一切輕型移動設備之間信息互通，個人信息的最終雲端化。最近UIT和Inter的合作也在向個人存儲進軍，通過與電信服務商的合作，將個人存儲放在雲上，實現隨時隨地的訪問。可以想像不久的將來，信息的整合將在雲中孕育。

雲存儲實現技術（二）
——雲存儲遐想

對於雲存儲來說，異構平台的的設備整合是最大的問題。既然稱之為「雲」，就不是某一單台伺服器或一個機群提供的單一的硬碟數據存儲功能。而是分布在全球多台設備之間的虛擬化管理。如何協調設備之間的統一部署，統一訪問，這將成為巨大的瓶頸，如得不到實現，雲將無法成型，終究只是廣闊互聯網中零星散落的水蒸氣。現在的解決方案多是基於集群技術，分布式文件系統及網格計算技術。
如果不打破現有的觀念，瓶頸終究是瓶頸，技術的發展也只是拖長了瓶頸的到來時間。以下讓我們拋棄傳統的架構模型，遐想下雲存儲。
1．高維度信息的存儲
根據常識，我們在知道維度的大小可以決定存儲容量的大小。傳統我們對數據的存儲都是基於二維結構的。現在我們跌入了二維瓶頸無法自拔，那麼為何不放棄二維存儲而轉向高維呢？
維度的理解可以從宏觀與微觀兩方面理解。
（1）微觀方面，即存儲介質本身的維擴展，令人欣喜的是澳大利亞科學家已經開發了一種新的能夠感知激光波長和偏振材料，可以實現五個維度上的存儲數據。這對於雲存儲容量擴展提供了不可估量的技術支持。
（2）宏觀方面可以考慮存儲數據的三維結構。可以這樣理解，網路是種極其鬆散的空間拓撲結構，我們可以在其中設定一個笛卡兒坐標系，坐標中規定單位信息元數據。信息的存儲就可以演變為坐標的存儲。這里需要考慮的是單位數據的大小。對於結構數據，可以設置為一個字母，一個漢字或一個數據；對於非結構數據，可以是一個頻繁詞，一個tag 。但是對於龐大的信息而言，這又會造成更嚴重的維災難。
考慮下我們現實世界中的信息冗餘部分：
每一天，多少人在轉載，復制，粘貼別人的信息。
每一分鍾，有多少人在記錄同一句話，計算同一數據。
以上這些佔用了我們大量的存儲設備而毫無意義。所以如何設置高效的單位元數據，如何利用已有的單位數據是亟需考慮的。
（3）笛卡兒坐標的引入對於數據安全方面也有所幫助，我們可以通過數據加密來改變每個用戶的參考坐標系。
（4）在三維結構的基礎上，我們還可以考慮引入時間的四維空間，因為計算機處理每個人的存儲命令時間肯定是不同的，這一維的利用可以加快檢索及訪問速度。
2．人工智慧的雲存儲
這里的人工智慧是有別與馮諾依曼計算機體系的人工智慧。
想想我們的大腦，一個1350立方米的空間容納了無法估量的信息，僅這一條就足可以推翻容量與存儲的關系。我們腦中的信息可以動態的加強和減弱（除了一些主觀因素），可以快速檢索而不需要索引表。這些靠的是什麼？聯想，記憶，信號的刺激與傳導。那麼我們是否可以考慮硬體的仿神經突觸的設計。
我們好象也有過多的考慮冗餘備份，在需要時，我們只需拿張紙記錄就好。那麼我們是否可以考慮減輕存儲伺服器的任務，將備份問題交給某些固定的外設就好。
人工智慧這條路也許還有好長路要走，但我們堅信，創新就會有發展

㈡ 雲存儲的核心技術：虛擬化存儲，究竟虛擬是怎樣實現的

虛擬化改變了計算機使用存儲的方式。就像物理機器抽象成虛擬機（VM：Virtual Machine）一樣，物理存儲設備也被抽象成虛擬磁碟（Virtual Disk）。今天我們就來聊聊虛擬化存儲（Storage Virtualization）技術，究竟虛擬磁碟是怎樣實現的？
虛擬磁碟的實現
我們知道，伺服器擴展存儲的手段主要有直連存儲（DAS）、存儲區域網路（SAN）和網路附加存儲（NAS）這三種類型。那麼哪種存儲類型可以用來實現虛擬磁碟呢？
在虛擬化環境中，類似VMWare這樣的虛擬機管理程序hypervisor，要同時給很多VM分配存儲空間。這個過程中，我們需要先把物理存儲資源重新劃分成虛擬磁碟，然後再分配給VM。
顯然我們不能用DAS方式把物理磁碟直連到VM上，如果這樣，需要的物理磁碟就太多了。SAN是以邏輯單元（LUN：Logic Unit）的形式提供存儲資源，但是虛擬環境中VM的數量是很大的，而且倫的數量不足以支持這么多虛擬磁碟。
更重要的是，虛擬磁碟是為大量VM共享的，由於VM需要隨時創建、刪除或遷移，所以需要在遷移VM時共享存儲空間，只有原始數據不會丟失。DAS還是SAN，都不適合共享存儲。

考慮到資源分配以及共享的問題，虛擬機管理程序以NAS的方式實現虛擬磁碟。VMware通常使用VMFS（虛擬機文件系統）或NFS協議實現虛擬磁碟，VMFS文件系統是專門針對虛擬機環境協議。

每一個虛擬機的數據實際上是一堆文件，及最重要的文件的虛擬磁碟文件（VMDK文件），也有交換分區文件（VSWP文件，等價交換），非易失性存儲器（NVRAM的文件相當於BIOS），等等。每個VM對虛擬磁碟的IO操作實際上是對虛擬磁碟文件的讀寫操作。
設計、施工、和虛擬伺服器環境和優化，允許多個虛擬機訪問集成的集群存儲池，從而大大提高了資源的利用率。使用和實現資源共享，管理員可以直接從更高的效率和存儲利用率中獲益。
那麼我們如何在雲計算中使用虛擬磁碟呢？
實例存儲
最主要的一種使用虛擬磁碟的方式就是實例存儲，每個VM都是虛擬機的一個實例，虛擬機管理程序在每個實例中提供一個模擬硬體環境，它包括CPU、內存和磁碟。這樣，虛擬磁碟就是虛擬機實例的一部分，就像物質世界。刪除VM後，虛擬磁碟也將被刪除。
在這個實例存儲模型中，虛擬磁碟與虛擬機之間的存儲關系，事實上，它是DAS存儲。但是虛擬磁碟的底層實現，我們說，它是以NAS的方式實現的。虛擬機管理程序的作用是存儲VM層的存儲模型，這是從實施協議分離（VMFS或NFS）的虛擬機的低層。

VMFS協議實現了存儲資源的虛擬化，再分配各VMs
卷存儲
實例存儲有它的限制，開發人員通常希望分離實例數據，例如OS和安裝的一些伺服器應用程序和用戶數據，這樣重建VM的時候可以保留用戶的數據。
這個需求衍生出另外一種存儲模型：卷存儲。卷是存儲的主要單元，相當於虛擬磁碟分區。它不是虛擬機實例的一部分，它可以被認為是虛擬機的外部存儲設備。
該卷可以從一個VM卸載，然後附加到另一個VM。通過這種方式，我們實現了實例數據與用戶數據的分離。OpenStack的煤渣是一個體積存儲的實現。
除了實例存儲和卷存儲之外，最後我們還提到另一種特殊的虛擬存儲：對象存儲。
對象存儲
很多雲應用需要在不同的VM之間共享數據，它常常需要跨越多個數據中心，而對象存儲可以解決這個問題。在前一篇文章中的雲計算IaaS管理平台的基本功能是什麼？》中曾經提到過對象存儲。
在對象存儲模型中，數據存儲在存儲段（bucket）中，桶也可以被稱為「水桶」，因為它字面意思。我們可以用硬碟來類推，對象像一個文件，而存儲段就像一個文件夾（或目錄）。可以通過統一資源標識符（URI：統一資源標識符）找到對象和存儲段。
對象存儲的核心設計思想實際上是虛擬化，它是文件的物理存儲位置，如卷、目錄、磁碟等，虛擬化是木桶，它將文件虛擬化為對象。對於應用層，簡化了對數據訪問的訪問，屏蔽了底層存儲技術的異構性和復雜性。

對象存儲模型
NAS與對象存儲各有所長
當然你也許會問，NAS存儲技術也是一個可以解決數據共享的問題嗎？由於對象存儲的大小和成本優勢，許多雲環境使用對象存儲而不是NAS。
因為對象存儲將跨多個節點傳播，最新數據並不總是可用的 因此，對象存儲的數據一致性不強。如果有強一致性的要求，然後你可以使用NAS。目前，在雲計算環境中，NAS和對象存儲是共存的。
和NAS一樣，對象存儲也是軟體體系結構，而不是硬體體系結構。應用程序通過REST API直接訪問對象存儲。公共對象存儲包括：Amazon S3和OpenStack的Swift。
結語
在實際的雲平台應用中，我們需要根據自己的實際情況來合理運用不同的虛擬化存儲技術。
對於非結構化的靜態數據文件，如音視頻、圖片等，我們一般使用對象存儲。
對於系統鏡像以及應用程序，我們需要使用雲主機實例存儲或者卷存儲。
對於應用產生的動態數據，我們一般還需要利用雲資料庫來對數據進行管理。

㈢ 雲設計有哪些功能

雲設計的功能包括：

1. 數據存儲和管理

雲設計提供了強大的數據存儲和管理功能。設計師可以通過雲端存儲設計作品，如圖紙、圖像、視頻等，實現設計文件的遠程備份和訪問。同時，雲設計系統還能夠有效地管理這些設計數據，確保數據的安全性和隱私性，為團隊協作和項目管理提供便利。

2. 協作和共享

雲設計促進了設計師之間的協作和資源共享。通過雲端平台，設計師可以實時共享設計資料，與團隊成員進行在線溝通和討論，共同完善設計方案。此外，雲設計還支持多人同時編輯同一文件，提高了團隊協作的效率。

3. 設計工具集成

雲設計平台集成了多種設計工具，如繪圖、建模、渲染等。設計師可以通過雲端使用這些工具，無需安裝復雜的軟體，降低了硬體和軟體成本。同時，這些工具通常是基於訂閱制的，設計師可以根據需要選擇適合自己的工具和服務，更加靈活和經濟。

4. 定製化服務

雲設計提供了個性化的定製服務。根據設計師和企業的需求，雲設計平台可以提供定製化的界面、功能和流程，滿足特定的設計需求。此外，雲設計還支持定製化推送服務，根據設計師的偏好和行為，推送相關的設計資源和信息，提升設計師的工作效率。

綜上所述，雲設計具有數據存儲和管理、協作和共享、設計工具集成以及定製化服務等功能。這些功能為設計師提供了便捷、高效的工作環境，促進了設計行業的發展。

㈣ 浜戝瓨鍌ㄦ妧鏈鏄浠涔 浜戝瓨鍌ㄧ郴緇熺殑緇撴瀯浠嬬粛-鎼滅嫍杈撳叆娉

鎼滅嫍杈撳叆娉曪紝浣滀負涓氱晫棰嗗厛鐨勬櫤鑳借緭鍏ヨВ鍐蟲柟妗堬紝鍑鍊熷叾寮哄ぇ鐨勮瘝搴撱佹櫤鑳藉寲鐨勭粍璇嶅姛鑳藉拰鐢ㄦ埛鍙嬪ソ鐨勭晫闈㈣捐★紝璧㈠緱浜嗕嚎涓囩敤鎴風殑闈掔潗銆傛棤璁烘槸鎵嬫満榪樻槸鐢佃剳錛屾悳鐙楄緭鍏ユ硶閮借兘鎻愪緵蹇閫熴佸噯紜鐨勮緭鍏ヤ綋楠屻傜幇鍦ㄦ偍鍙浠ヨ交鏉句笅杞芥渶鏂扮増鏈鐨勬悳鐙楄緭鍏ユ硶錛屼韓鍙楁瀬鑷寸殑杈撳叆鏂頒綋楠屻http://pinyin.37moyu.com/
銆銆瀵艱錛“浜”鐨勬傚康鏈鏃╁嚭鐜板湪浜掕仈緗戦嗗煙錛岄殢鐫瀹冪殑鍙戝睍錛屽叾浠栬屼笟涔熼愭笎寮曡繘浜嗕簯鎶鏈銆“浜”鏄涓涓姣斿柣錛屽洜涓鴻繖欏規妧鏈鍍忎簯涓鏍瘋╀漢鎰熷埌鉶氭棤銆佹娊璞★紝鍥犳や漢浠鐢“浜”鏉ュ懡鍚嶅畠銆備粖澶╋紝灝忕紪灝卞拰澶у朵竴璧鋒潵浜嗚В涓涓嬭繖欏規妧鏈銆

銆銆璋鋒瓕鍦2006騫存帹鍑“Google101璁″垝”錛岄殢鐫榪欎釜璁″垝涓璧峰嚭鐜扮殑榪樻湁“浜”鐨勬傚康錛岀揣鎺ョ潃錛屼簹椹閫娿佸井杞絳夊叕鍙鎬篃鐩哥戶鎻愬嚭浜嗚嚜宸辯殑“浜”姒傚康錛岃繖涓姒傚康涓鏃舵祦琛屽紑鏉ャ傞殢鍚庯紝榪欓」鎶鏈涔熶笉鍐嶅矓闄愪簬浜掕仈緗戦嗗煙錛屽湪鍚勮屽悇涓氬緱鍒板簲鐢ㄥ拰鍙戝睍銆

銆銆浜戝瓨鍌ㄦ妧鏈鏄浠涔?
銆銆浜戝瓨鍌ㄦ妧鏈錛岀畝鍗曡存潵錛屽氨鏄鎶婄綉緇滀腑鍚勭嶇被鍨嬬殑瀛樺偍璁懼囬泦鍚堣搗鏉ワ紝浣垮畠浠鍗忓悓宸ヤ綔錛屼竴璧蜂負澶栫晫鎻愪緵鏁版嵁瀛樺偍鍜屼笟鍔¤塊棶鏈嶅姟銆傚簲鐢ㄨ蔣浠跺拰瀛樺偍璁懼囩殑緇撳悎鏄榪欓」鎶鏈鐨勬牳蹇冦

銆銆浜戝瓨鍌ㄧ郴緇熺殑緇撴瀯
銆銆涓嶅悓浜庝紶緇熺殑瀛樺偍璁懼囷紝浜戝瓨鍌ㄦ槸涓涓緋葷粺錛岃繖涓緋葷粺鐢卞氫釜閮ㄥ垎緇勬垚錛屽叾涓鍖呮嫭緗戠粶璁懼囥佸瓨鍌ㄨ懼囥佸簲鐢ㄨ蔣浠躲佹湇鍔″櫒銆佹帴鍏ョ綉鍜屽㈡埛絝絳夛紝鍦ㄨ繖浜涢儴鍒嗗綋涓瀛樺偍璁懼囨槸鏍稿績錛屽簲鐢ㄨ蔣浠舵槸浜戝瓨鍌ㄥ悜澶栫晫鎻愪緵瀛樺偍鍜岃塊棶鐨勫獟浠嬨
銆銆浜戝瓨鍌ㄧ郴緇熺敱4涓灞傛＄粍鎴愶細瀛樺偍灞傘佸熀紜綆＄悊灞傘佸簲鐢ㄦ帴鍙ｅ眰銆佽塊棶灞傘
銆銆鈽 瀛樺偍灞
銆銆瀛樺偍灞傛槸榪欎釜緋葷粺鐨勫熀紜錛孎C鍏夌氦閫氶亾瀛樺偍璁懼囥丯AS瀛樺偍璁懼囥丏AS瀛樺偍璁懼囩瓑閮藉彲浠ユ瀯鎴愯繖涓瀛樺偍灞傘傚湪浜戝瓨鍌ㄧ郴緇熶腑錛屽瓨鍌ㄨ懼囨暟閲忓簽澶э紝鍒嗗竷騫挎硾錛屽畠浠涔嬮棿鐨勮繛鎺ユ槸閫氳繃騫垮煙緗戙佷簰鑱旂綉絳夋潵瀹炵幇鐨勩傝繖浜涘瓨鍌ㄨ懼囩敱瀛樺偍璁懼囩郴緇熺粺涓綆＄悊錛岃繖涓緋葷粺鍙浠ュ瑰瓨鍌ㄨ懼囪繘琛岃８鏈鴻櫄鎷熷寲綆＄悊銆佸氶摼璺鍐椾綑綆＄悊銆佹晠闅滅淮鎶ょ瓑銆

銆銆鈽 鍩虹綆＄悊灞
銆銆鍩虹綆＄悊灞傛槸浜戝瓨鍌ㄧ郴緇熺殑鏍稿績閮ㄥ垎錛屽畠鍙浠ョ＄悊緋葷粺鍐呯殑瀛樺偍璁懼囷紝浣垮畠浠鍗忓悓宸ヤ綔錛岀粺涓瀵瑰栨彁渚涙湇鍔★紝鎻愰珮鏁版嵁璁塊棶鎬ц兘銆
銆銆鈽 搴旂敤鎺ュ彛灞
銆銆榪欎釜灞傛＄伒媧誨氬彉錛屼笉鍚岀殑瀛樺偍鍗曚綅鍜屼笉鍚岀殑涓氬姟綾誨瀷鍙浠ヤ嬌鐢ㄤ笉鍚岀殑搴旂敤鎺ュ彛錛屽苟鍙浠ヨ佹眰鍏舵彁渚涗笉鍚岀殑鏈嶅姟銆
銆銆鈽 璁塊棶灞
銆銆浜戝瓨鍌ㄧ郴緇熶細瀵逛笉鍚岀殑榪愯惀鍗曚綅鎻愪緵涓嶅悓鐨勮塊棶綾誨瀷鍜岃塊棶鎵嬫碉紝鍙瑕佹槸鎺堟潈瀹㈡埛錛岄兘鑳藉熼氳繃鍏鐢ㄦ帴鍙ｇ櫥褰曡繘浜戝瓨鍌ㄧ郴緇熶韓鍙楄繖欏規湇鍔°

鎼滅嫍杈撳叆娉曞畼緗戜笉浠呮彁渚涗簡渚挎嵎鐨勪笅杞介氶亾錛岃繕涓虹敤鎴峰噯澶囦簡璇﹀敖鐨勪嬌鐢ㄦ寚鍗楀拰璐村績鐨勫㈡埛鏈嶅姟銆傞氳繃璁塊棶 http://pinyin.37moyu.com/ 錛屾偍灝嗚繘鍏ヤ竴涓鍏ㄦ柊鐨勬櫤鑳借緭鍏ヤ笘鐣屻傛棤璁烘偍閬囧埌浠諱綍闂棰樻垨鍥版儜錛屾悳鐙楄緭鍏ユ硶瀹樼綉閮藉皢鏄鎮ㄦ渶鍧氬疄鐨勫悗鐩俱傜珛鍗崇偣鍑婚摼鎺ワ紝寮鍚鎮ㄧ殑鏅鴻兘杈撳叆涔嬫棶鍚э紒