云存储系统设计与实现

㈠ 云存储为什么可以做到大容量

云存储实现技术（一）
——云存储理解

在当今风起“云”涌的时代，云存储作为“云”的基础架构和最广泛的应用得到了极大的重视。万丈高楼平地起，只有将底层的基础打牢，才有可能实现云中的摩天大楼。
实现的前提在于理解，到底应该如何理解云存储呢？没有一个放之四海皆准的概念，不同的角度，不同的背景得到的答案肯定不同。这里我想从广义和狭义的角度分别来理解。广义上来说，云存储发展于分布式存储，融合了并行与网格技术，延伸了虚拟化概念，通过对网络中大量异构存储设备的统一协调处理，最终实现了远程存储服务的提供。狭义上要从三种视角出发来理解：云制造商，云使用商，个人。
1．对于云制造商来说，云存储是一种架构。是对底层异构存储服务器的整合，对网络存储技术的创新，对硬件存储芯片升级。现在被各大厂商应用的底层云模式主要有两种：网络存储架构，分布式集群存储技术。
网络存储模式是在分散的基础存储设备上，实现一个统一管理存储设备系统。存储设备可以是FC光纤通道存储设备，可以是NAS和 iSCSI等IP存储设备，也可以是 SCSI或SAS等 DAS存储设备。而管理系统主要实现设备虚拟化管理，冗余链路管理，设备监控及安全备份处理。来看看IBM和色卡司公司提出的存储系统。色卡司推出的新一代的5-bay NAS，融合了NAS/DAS/iSCSI三为一体，提供iSCSI的堆叠扩充功能以及多重RAID技术，为底层存储提供了极大的应用弹性和数据保护机制。而IBM XIV存储系统则通过转架单个磁盘的转速瓶颈，将性能提升了一大步，但是基于硬件的网络存储模式终究还是存在容量与性能的扩展瓶颈。
分布式集群存储技术能够很好的解决上述瓶颈，不需要构建SAN模型，所依托的只是分布式文件系统，不但能够很好的支持异构机的搭建，还很容易扩充，高效的算法实现也带来了性能的突破。如Googal的GFS，Hadoop架构中的HDFS以及一些轻型的如FastDFS等。这种模型的前景一片明亮，只要人的脑袋足够聪明，高效的算法性能的提升终究要快于硬件的提升。
2．对于云使用商来说，云存储是一种服务。这里理解为提供服务与使用服务。提供的服务包括：原始的存储服务器，透明的大容量存储服务，存储机器与上层应用的综合体。相对于制造者而言，提供服务商亟需解决的是云服务的安全性，如何保证商业数据不泄密，如何实现企业数据冗余备份。还有一些细节方面的诸如可定制性，可扩展性，透明性，简易性，可靠性等都是云存储面临的困难。
对于使用服务者来说，云存储就是一个低成本，远端控制，安全的企业存储应用平台，他们不用再为高昂的硬件设备发愁，也不用为后期数据扩展空间担忧，只要专注与基于服务接口的开发即可。这里存储面对的最大问题是网络带宽与数据安全的问题。如何实现远端数据的高访问性，如何避免传输过程的数据损失及窃听。云存储需要的是各方面技术的支撑。
3．一切技术的发展都源于人对更高品质生活的需求，云存储也不例外。未来存储最大的应用应该是个人存储。即一切轻型移动设备之间信息互通，个人信息的最终云端化。最近UIT和Inter的合作也在向个人存储进军，通过与电信服务商的合作，将个人存储放在云上，实现随时随地的访问。可以想象不久的将来，信息的整合将在云中孕育。

云存储实现技术（二）
——云存储遐想

对于云存储来说，异构平台的的设备整合是最大的问题。既然称之为“云”，就不是某一单台服务器或一个机群提供的单一的硬盘数据存储功能。而是分布在全球多台设备之间的虚拟化管理。如何协调设备之间的统一部署，统一访问，这将成为巨大的瓶颈，如得不到实现，云将无法成型，终究只是广阔互联网中零星散落的水蒸气。现在的解决方案多是基于集群技术，分布式文件系统及网格计算技术。
如果不打破现有的观念，瓶颈终究是瓶颈，技术的发展也只是拖长了瓶颈的到来时间。以下让我们抛弃传统的架构模型，遐想下云存储。
1．高维度信息的存储
根据常识，我们在知道维度的大小可以决定存储容量的大小。传统我们对数据的存储都是基于二维结构的。现在我们跌入了二维瓶颈无法自拔，那么为何不放弃二维存储而转向高维呢？
维度的理解可以从宏观与微观两方面理解。
（1）微观方面，即存储介质本身的维扩展，令人欣喜的是澳大利亚科学家已经开发了一种新的能够感知激光波长和偏振材料，可以实现五个维度上的存储数据。这对于云存储容量扩展提供了不可估量的技术支持。
（2）宏观方面可以考虑存储数据的三维结构。可以这样理解，网络是种极其松散的空间拓扑结构，我们可以在其中设定一个笛卡儿坐标系，坐标中规定单位信息元数据。信息的存储就可以演变为坐标的存储。这里需要考虑的是单位数据的大小。对于结构数据，可以设置为一个字母，一个汉字或一个数据；对于非结构数据，可以是一个频繁词，一个tag 。但是对于庞大的信息而言，这又会造成更严重的维灾难。
考虑下我们现实世界中的信息冗余部分：
每一天，多少人在转载，复制，粘贴别人的信息。
每一分钟，有多少人在记录同一句话，计算同一数据。
以上这些占用了我们大量的存储设备而毫无意义。所以如何设置高效的单位元数据，如何利用已有的单位数据是亟需考虑的。
（3）笛卡儿坐标的引入对于数据安全方面也有所帮助，我们可以通过数据加密来改变每个用户的参考坐标系。
（4）在三维结构的基础上，我们还可以考虑引入时间的四维空间，因为计算机处理每个人的存储命令时间肯定是不同的，这一维的利用可以加快检索及访问速度。
2．人工智能的云存储
这里的人工智能是有别与冯诺依曼计算机体系的人工智能。
想想我们的大脑，一个1350立方米的空间容纳了无法估量的信息，仅这一条就足可以推翻容量与存储的关系。我们脑中的信息可以动态的加强和减弱（除了一些主观因素），可以快速检索而不需要索引表。这些靠的是什么？联想，记忆，信号的刺激与传导。那么我们是否可以考虑硬件的仿神经突触的设计。
我们好象也有过多的考虑冗余备份，在需要时，我们只需拿张纸记录就好。那么我们是否可以考虑减轻存储服务器的任务，将备份问题交给某些固定的外设就好。
人工智能这条路也许还有好长路要走，但我们坚信，创新就会有发展

㈡ 云存储的核心技术：虚拟化存储，究竟虚拟是怎样实现的

虚拟化改变了计算机使用存储的方式。就像物理机器抽象成虚拟机（VM：Virtual Machine）一样，物理存储设备也被抽象成虚拟磁盘（Virtual Disk）。今天我们就来聊聊虚拟化存储（Storage Virtualization）技术，究竟虚拟磁盘是怎样实现的？
虚拟磁盘的实现
我们知道，服务器扩展存储的手段主要有直连存储（DAS）、存储区域网络（SAN）和网络附加存储（NAS）这三种类型。那么哪种存储类型可以用来实现虚拟磁盘呢？
在虚拟化环境中，类似VMWare这样的虚拟机管理程序hypervisor，要同时给很多VM分配存储空间。这个过程中，我们需要先把物理存储资源重新划分成虚拟磁盘，然后再分配给VM。
显然我们不能用DAS方式把物理磁盘直连到VM上，如果这样，需要的物理磁盘就太多了。SAN是以逻辑单元（LUN：Logic Unit）的形式提供存储资源，但是虚拟环境中VM的数量是很大的，而且伦的数量不足以支持这么多虚拟磁盘。
更重要的是，虚拟磁盘是为大量VM共享的，由于VM需要随时创建、删除或迁移，所以需要在迁移VM时共享存储空间，只有原始数据不会丢失。DAS还是SAN，都不适合共享存储。

考虑到资源分配以及共享的问题，虚拟机管理程序以NAS的方式实现虚拟磁盘。VMware通常使用VMFS（虚拟机文件系统）或NFS协议实现虚拟磁盘，VMFS文件系统是专门针对虚拟机环境协议。

每一个虚拟机的数据实际上是一堆文件，及最重要的文件的虚拟磁盘文件（VMDK文件），也有交换分区文件（VSWP文件，等价交换），非易失性存储器（NVRAM的文件相当于BIOS），等等。每个VM对虚拟磁盘的IO操作实际上是对虚拟磁盘文件的读写操作。
设计、施工、和虚拟服务器环境和优化，允许多个虚拟机访问集成的集群存储池，从而大大提高了资源的利用率。使用和实现资源共享，管理员可以直接从更高的效率和存储利用率中获益。
那么我们如何在云计算中使用虚拟磁盘呢？
实例存储
最主要的一种使用虚拟磁盘的方式就是实例存储，每个VM都是虚拟机的一个实例，虚拟机管理程序在每个实例中提供一个仿真硬件环境，它包括CPU、内存和磁盘。这样，虚拟磁盘就是虚拟机实例的一部分，就像物质世界。删除VM后，虚拟磁盘也将被删除。
在这个实例存储模型中，虚拟磁盘与虚拟机之间的存储关系，事实上，它是DAS存储。但是虚拟磁盘的底层实现，我们说，它是以NAS的方式实现的。虚拟机管理程序的作用是存储VM层的存储模型，这是从实施协议分离（VMFS或NFS）的虚拟机的低层。

VMFS协议实现了存储资源的虚拟化，再分配各VMs
卷存储
实例存储有它的限制，开发人员通常希望分离实例数据，例如OS和安装的一些服务器应用程序和用户数据，这样重建VM的时候可以保留用户的数据。
这个需求衍生出另外一种存储模型：卷存储。卷是存储的主要单元，相当于虚拟磁盘分区。它不是虚拟机实例的一部分，它可以被认为是虚拟机的外部存储设备。
该卷可以从一个VM卸载，然后附加到另一个VM。通过这种方式，我们实现了实例数据与用户数据的分离。OpenStack的煤渣是一个体积存储的实现。
除了实例存储和卷存储之外，最后我们还提到另一种特殊的虚拟存储：对象存储。
对象存储
很多云应用需要在不同的VM之间共享数据，它常常需要跨越多个数据中心，而对象存储可以解决这个问题。在前一篇文章中的云计算IaaS管理平台的基本功能是什么？》中曾经提到过对象存储。
在对象存储模型中，数据存储在存储段（bucket）中，桶也可以被称为“水桶”，因为它字面意思。我们可以用硬盘来类推，对象像一个文件，而存储段就像一个文件夹（或目录）。可以通过统一资源标识符（URI：统一资源标识符）找到对象和存储段。
对象存储的核心设计思想实际上是虚拟化，它是文件的物理存储位置，如卷、目录、磁盘等，虚拟化是木桶，它将文件虚拟化为对象。对于应用层，简化了对数据访问的访问，屏蔽了底层存储技术的异构性和复杂性。

对象存储模型
NAS与对象存储各有所长
当然你也许会问，NAS存储技术也是一个可以解决数据共享的问题吗？由于对象存储的大小和成本优势，许多云环境使用对象存储而不是NAS。
因为对象存储将跨多个节点传播，最新数据并不总是可用的 因此，对象存储的数据一致性不强。如果有强一致性的要求，然后你可以使用NAS。目前，在云计算环境中，NAS和对象存储是共存的。
和NAS一样，对象存储也是软件体系结构，而不是硬件体系结构。应用程序通过REST API直接访问对象存储。公共对象存储包括：Amazon S3和OpenStack的Swift。
结语
在实际的云平台应用中，我们需要根据自己的实际情况来合理运用不同的虚拟化存储技术。
对于非结构化的静态数据文件，如音视频、图片等，我们一般使用对象存储。
对于系统镜像以及应用程序，我们需要使用云主机实例存储或者卷存储。
对于应用产生的动态数据，我们一般还需要利用云数据库来对数据进行管理。

㈢ 云设计有哪些功能

云设计的功能包括：

1. 数据存储和管理

云设计提供了强大的数据存储和管理功能。设计师可以通过云端存储设计作品，如图纸、图像、视频等，实现设计文件的远程备份和访问。同时，云设计系统还能够有效地管理这些设计数据，确保数据的安全性和隐私性，为团队协作和项目管理提供便利。

2. 协作和共享

云设计促进了设计师之间的协作和资源共享。通过云端平台，设计师可以实时共享设计资料，与团队成员进行在线沟通和讨论，共同完善设计方案。此外，云设计还支持多人同时编辑同一文件，提高了团队协作的效率。

3. 设计工具集成

云设计平台集成了多种设计工具，如绘图、建模、渲染等。设计师可以通过云端使用这些工具，无需安装复杂的软件，降低了硬件和软件成本。同时，这些工具通常是基于订阅制的，设计师可以根据需要选择适合自己的工具和服务，更加灵活和经济。

4. 定制化服务

云设计提供了个性化的定制服务。根据设计师和企业的需求，云设计平台可以提供定制化的界面、功能和流程，满足特定的设计需求。此外，云设计还支持定制化推送服务，根据设计师的偏好和行为，推送相关的设计资源和信息，提升设计师的工作效率。

综上所述，云设计具有数据存储和管理、协作和共享、设计工具集成以及定制化服务等功能。这些功能为设计师提供了便捷、高效的工作环境，促进了设计行业的发展。

㈣ 浜戝瓨鍌ㄦ妧链鏄浠涔 浜戝瓨鍌ㄧ郴缁熺殑缁撴瀯浠嬬粛-鎼灭嫍杈揿叆娉

鎼灭嫍杈揿叆娉曪纴浣滀负涓氱晫棰嗗厛镄勬櫤鑳借緭鍏ヨВ鍐虫柟妗堬纴鍑鍊熷叾寮哄ぇ镄勮瘝搴撱佹櫤鑳藉寲镄勭粍璇嶅姛鑳藉拰鐢ㄦ埛鍙嫔ソ镄勭晫闱㈣捐★纴璧㈠缑浜嗕嚎涓囩敤鎴风殑闱掔潗銆傛棤璁烘槸镓嬫満杩樻槸鐢佃剳锛屾悳镫楄緭鍏ユ硶閮借兘鎻愪緵蹇阃熴佸嗳纭镄勮緭鍏ヤ綋楠屻傜幇鍦ㄦ偍鍙浠ヨ交𨱒句笅杞芥渶鏂扮増链镄勬悳镫楄緭鍏ユ硶锛屼韩鍙楁瀬镊寸殑杈揿叆鏂颁綋楠屻http://pinyin.37moyu.com/
銆銆瀵艰锛“浜”镄勬傚康链镞╁嚭鐜板湪浜掕仈缃戦嗗烟锛岄殢镌瀹幂殑鍙戝𪾢锛屽叾浠栬屼笟涔熼愭笎寮曡繘浜嗕簯鎶链銆“浜”鏄涓涓姣斿柣锛屽洜涓鸿繖椤规妧链镀忎簯涓镙疯╀汉镒熷埌铏氭棤銆佹娊璞★纴锲犳や汉浠鐢“浜”𨱒ュ懡钖嶅畠銆备粖澶╋纴灏忕紪灏卞拰澶у朵竴璧锋潵浜呜В涓涓嬭繖椤规妧链銆

銆銆璋锋瓕鍦2006骞存帹鍑“Google101璁″垝”锛岄殢镌杩欎釜璁″垝涓璧峰嚭鐜扮殑杩樻湁“浜”镄勬傚康锛岀揣鎺ョ潃锛屼筜椹阃娿佸井杞绛夊叕鍙镐篃鐩哥户鎻愬嚭浜呜嚜宸辩殑“浜”姒傚康锛岃繖涓姒傚康涓镞舵祦琛屽紑𨱒ャ傞殢钖庯纴杩欓”鎶链涔熶笉鍐嶅眬闄愪簬浜掕仈缃戦嗗烟锛屽湪钖勮屽悇涓氩缑鍒板簲鐢ㄥ拰鍙戝𪾢銆

銆銆浜戝瓨鍌ㄦ妧链鏄浠涔?
銆銆浜戝瓨鍌ㄦ妧链锛岀亩鍗曡存潵锛屽氨鏄鎶婄绣缁滀腑钖勭岖被鍨嬬殑瀛桦偍璁惧囬泦钖堣捣𨱒ワ纴浣垮畠浠鍗忓悓宸ヤ綔锛屼竴璧蜂负澶栫晫鎻愪緵鏁版嵁瀛桦偍鍜屼笟锷¤块梾链嶅姟銆傚簲鐢ㄨ蒋浠跺拰瀛桦偍璁惧囩殑缁揿悎鏄杩欓”鎶链镄勬牳蹇冦

銆銆浜戝瓨鍌ㄧ郴缁熺殑缁撴瀯
銆銆涓嶅悓浜庝紶缁熺殑瀛桦偍璁惧囷纴浜戝瓨鍌ㄦ槸涓涓绯荤粺锛岃繖涓绯荤粺鐢卞氢釜閮ㄥ垎缁勬垚锛屽叾涓鍖呮嫭缃戠粶璁惧囥佸瓨鍌ㄨ惧囥佸簲鐢ㄨ蒋浠躲佹湇锷″櫒銆佹帴鍏ョ绣鍜屽㈡埛绔绛夛纴鍦ㄨ繖浜涢儴鍒嗗綋涓瀛桦偍璁惧囨槸镙稿绩锛屽簲鐢ㄨ蒋浠舵槸浜戝瓨鍌ㄥ悜澶栫晫鎻愪緵瀛桦偍鍜岃块梾镄勫獟浠嬨
銆銆浜戝瓨鍌ㄧ郴缁熺敱4涓灞傛＄粍鎴愶细瀛桦偍灞伞佸熀纭绠＄悊灞伞佸簲鐢ㄦ帴鍙ｅ眰銆佽块梾灞伞
銆銆钸 瀛桦偍灞
銆銆瀛桦偍灞傛槸杩欎釜绯荤粺镄勫熀纭锛孎C鍏夌氦阃氶亾瀛桦偍璁惧囥丯AS瀛桦偍璁惧囥丏AS瀛桦偍璁惧囩瓑閮藉彲浠ユ瀯鎴愯繖涓瀛桦偍灞伞傚湪浜戝瓨鍌ㄧ郴缁熶腑锛屽瓨鍌ㄨ惧囨暟閲忓签澶э纴鍒嗗竷骞挎硾锛屽畠浠涔嬮棿镄勮繛鎺ユ槸阃氲繃骞垮烟缃戙佷簰镵旂绣绛夋潵瀹炵幇镄勚傝繖浜涘瓨鍌ㄨ惧囩敱瀛桦偍璁惧囩郴缁熺粺涓绠＄悊锛岃繖涓绯荤粺鍙浠ュ瑰瓨鍌ㄨ惧囱繘琛岃８链鸿櫄𨰾熷寲绠＄悊銆佸氶摼璺鍐椾綑绠＄悊銆佹晠闅灭淮鎶ょ瓑銆

銆銆钸 锘虹绠＄悊灞
銆銆锘虹绠＄悊灞傛槸浜戝瓨鍌ㄧ郴缁熺殑镙稿绩閮ㄥ垎锛屽畠鍙浠ョ＄悊绯荤粺鍐呯殑瀛桦偍璁惧囷纴浣垮畠浠鍗忓悓宸ヤ綔锛岀粺涓瀵瑰栨彁渚涙湇锷★纴鎻愰珮鏁版嵁璁块梾镐ц兘銆
銆銆钸 搴旂敤鎺ュ彛灞
銆銆杩欎釜灞傛＄伒娲诲氩彉锛屼笉钖岀殑瀛桦偍鍗曚綅鍜屼笉钖岀殑涓氩姟绫诲瀷鍙浠ヤ娇鐢ㄤ笉钖岀殑搴旂敤鎺ュ彛锛屽苟鍙浠ヨ佹眰鍏舵彁渚涗笉钖岀殑链嶅姟銆
銆銆钸 璁块梾灞
銆銆浜戝瓨鍌ㄧ郴缁熶细瀵逛笉钖岀殑杩愯惀鍗曚綅鎻愪緵涓嶅悓镄勮块梾绫诲瀷鍜岃块梾镓嬫碉纴鍙瑕佹槸鎺堟潈瀹㈡埛锛岄兘鑳藉熼氲繃鍏鐢ㄦ帴鍙ｇ橱褰曡繘浜戝瓨鍌ㄧ郴缁熶韩鍙楄繖椤规湇锷°

鎼灭嫍杈揿叆娉曞畼缃戜笉浠呮彁渚涗简渚挎嵎镄勪笅杞介氶亾锛岃缮涓虹敤鎴峰嗳澶囦简璇﹀敖镄勪娇鐢ㄦ寚鍗楀拰璐村绩镄勫㈡埛链嶅姟銆傞氲繃璁块梾 http://pinyin.37moyu.com/ 锛屾偍灏呜繘鍏ヤ竴涓鍏ㄦ柊镄勬櫤鑳借緭鍏ヤ笘鐣屻傛棤璁烘偍阆囧埌浠讳綍闂棰樻垨锲版儜锛屾悳镫楄緭鍏ユ硶瀹樼绣閮藉皢鏄鎭ㄦ渶鍧氩疄镄勫悗鐩俱傜珛鍗崇偣鍑婚摼鎺ワ纴寮钖鎭ㄧ殑鏅鸿兘杈揿叆涔嬫梾钖э紒