尹 婷,赵思佳
(湖南环境生物职业技术学院,湖南 衡阳 421005)
云计算的出现标志着计算机信息应用技术取得了新的突破,进入了新的阶段。云计算具有简化功能,能够简化信息数据运算的过程,同时很大程度节约存储数据所用的资金成本。因此,云计算在计算机的应用方面大受好评,云计算技术对人们的生产和生活产生了重要影响。云计算之所以会发挥如此重要的作用,主要得益于云计算中关键性数据库的应用。云计算技术具有便利性、高效性以及存储能力较强等特点,为人们日常生产和生活中的各个领域提供优质服务,能够帮助相关行业企业提高生产效率。本文对云计算技术中的关键性数据库技术展开研究,为日后云计算技术的发展与升级提供理论依据。
云计算技术能够提高网络用户处理信息的效率。云计算服务商无需过多参与,用户即可实时快速地进行网络访问、资源存储和计算等操作,不需要增加其他设备和软件,使用户在提高工作效率的同时保证了工作质量。并且,云计算技术通过连接网络设备和大量节点构建大规模数据网络中心,基于此为网络用户提供具有多层次性的服务,为网络用户提供了良好的使用体验[1]。另外,云存储的空间可以扩大,满足用户自由存储需求。传统扩展性提高的方式主要是通过磁盘预留实现,云计算数据中心和组织结构的可扩展性极高,能够对应用需求的持续拓展进行良好地适应。
云计算技术相比于传统技术,计算能力较强,可以根据不同用户的不同需求,对互联网资源进行全面的自动整合、筛选并整理出可用的信息资源,帮助用户解决信息资源无法找寻和处理的难题。云计算能够处理大量复杂的信息数据,用户可不再依赖于大量存储软件,只需要走必要程序进行存储就可以顺利使用云计算技术完成操作,获取相关的信息数据[2]。
云计算技术能够优化计算机操作系统,提升系统兼容性。使用云计算的用户不需要使用特定类型的计算机以及操作系统就能直接进入“云”中。云计算的操作系统是独立的,甚至可以不通过计算机进行连接,就能实现信息数据的实时共享。
云计算技术能够节约计算机的硬件设备成本,提升计算机主机性能。网络用户能够直接使用云计算中的功能,而不需要额外购置其他计算机软硬件设备。云计算技术为用户提供了便利的同时,也为相关技术人员减少了日常工作量,大幅度降低了设备维修成本。云计算不受计算机主机和硬盘存储空间的限制。
网络连接的限制会影响云计算技术的应用。使用云计算需要在互联网技术的依托下,如果所处地域没有网络或者接收信号不稳定,用户无法获得良好的体验感,无法达到云服务的使用效果[3]。
云计算在信息数据存储中缺乏相对的稳定性与安全性。尽管当前云计算技术在我国各行各业被应用,但云计算信息存储的稳定性不强,缺乏相对的安全保护,相关的技术还未能得到完善,系统的整体使用水平还不够高。另外,计算机中往往会存储大量的用户信息数据,但个别服务商缺乏数据信息保护意识、保密技术应用水平有限,导致用户信息存在极大的泄露风险,安全性无法保障。
数据库也被叫做电子化文件柜,其能够对大量信息数据加以分析与合理保存,拥有非常庞大的储存空间,同时可以和其他用户进行数据信息的共享。随着互联网时代信息技术的发展,将数据库技术应用在云计算中,有助于扩大数据存储空间,并在信息安全方面提供有力的保障。NoSQL数据库技术能够在数据管理形势日益严峻的当下,有效解决云计算技术应用过程中存在的数据存储处理和安全问题。在计算机领域中,NoSQL的定义还比较模糊,没有明确的概念。NoSQL泛指非关系型的数据库,但也不是关系十分散乱的简单信息数据存储方式,与传统的存储方式不同,其在一定程度上进行了升级与改进,不要求横竖切分,也没有精确化的表格数据。NoSQL数据库技术通过非关系型数据存储的应用,数据模型比较简单,系统只支持单记录级别原子性,不支持跨记录和外键,提高了系统的可扩展性。
云计算的核心之处在于“云”的建立,当“云”被顺利建立起来,云计算的关键技术问题就能得到解决。而NoSQL数据库就是解决问题的重要方法之一。借助NoSQL数据库的高扩展性,无模式存储能够有效解决多行业领域当下发展中存在的数据扩展性强、多源异构及爆炸增长等难题。NoSQL数据库不同于普通的计算机数据库,也没有传统数据库的硬性要求。
传统数据库有着众多制约因素,无法满足云计算技术的运行使用要求,从而无法发挥容量存储空间大、灵活变通的优势。另外,NoSQL数据库使用了一种文字形体与符号互相衔接和融合的新型存储方式,具有很强的操作性,能够提高计算机信息数据的处理速度,能够更加便捷地使用云计算系统。最后,NoSQL数据库对于数据搜索的敏感能力、广泛程度都比传统的数据库优,在使用方面,方便快速操作,延展性更强[4]。
3.1.1 CAP理论
CAP理论是由EricBrewer教授在2000年提出的,指的是在一个分布式系统中,Consistency(一致性)、Availability(可用性)、Partition Tolerance(分区容错性)这3个特性不能同时成立。CAP理论是构建NoSQL数据库的关键基础,其代表了NoSQL数据库的可用性、强一致性及分区容错性特征。可用性是指每进行一次操作即可在规定时间内获取结果;强一致性是指经操作后系统仍能保持一致的状态;分区容错性是指处于分区情况时,系统能够正常接收各项请求。
3.1.2 ACID和BASE理论
拥有丰富的信息资源已成为当今时代发展的标志,其最明显的体现就是日常生活中随处可见的各式各样的信息处理库和数据存储库。当前的网络信息技术有一个不可忽视的问题,即如何处理信息以及通过什么样的方式整合信息。根据CAP理论,准确区分一致性、可用性以及分区容错性,把三者融合转化为统一的整体理论运用到生活中是一个不错的选择,也是在面对信息数据管理时需要解决的重要问题。相关研究发现,一致性比分区容错性及可用性重要许多,尤其是面对当前日益增长的物联网需求,ACID较难满足,BASE可以。
ACID,即原子性(Atomicity,或称不可分割性)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation,又称独立性)、持久性(Durability)。满足ACID的根本目的是保障事务是完整可靠的,从而保障能够准确传送数据,避免出现差错。BASE即基本可用(Basically Available)、软状态(Soft state)、最终一致性(Eventually consistent)。满足BASE的目的是将散乱的信息数据进行结构式框架的整合,这些数据不需要进行非常规范化的处理,只需要对其大致归类,这就是NoSQL数据库的数据处理方法,虽然目的不一致,但其功能占据的地位是一致的。
面对独立计算机不能满足规模化、系统化的关键性数据库问题,可以从以下方面来解决。
缓存内存:数据库中的大量请求在极短时间内可以通过缓存内存的方法完成。缓存内存不仅能提高计算机中服务器的运行速度、减轻服务器在运行时的负担,同时还能将关键性数据库中的存储问题进行合理解决[5]。
集群:数据库服务群集通常是计算机随机分配而成。数据库服务群集不仅具有分布广泛的特点,而且还作用于集中性的群体,可以对集中用户进行有效数据分割,但对于独立分散的个人用户存在一定的局限性。
分离写和读:传统数据库的写和读往往是在一起的,一旦数据库的存储空间被扩展,此种方式很难对信息数据进行精准的存储,还有可能出现数据因输送缓慢导致延迟甚至丢失的现象,不利于云计算中的主服务器管理。基于此,把关键性数据库的读写合理分开,防止出现数据传送障碍、传输状态不稳定等数据紊乱现象。
分片:分片在服务器中经常被应用到,是MongoDB中的关键内容与扩展形式,能够有效增加数据库系统容量,其通过拆分数据,形成多个储存在各个服务器的数据块。分片集群的应用对于服务器的要求较低,但是能够储存更加庞大的数据,实现对更大负载的分析处理。
相比较传统的数据库,云计算网络数据管理技术具有突破性,其不针对现有的云计算内容作太多根本性问题的假设,而是沿用传统数据库的管理方法与经验,重新研究并深入挖掘,在此基础之上设计和开发出的全新数据库管理技术。另外,要实现数据库的可持续发展以及多元化目标,就要以数据库技术作为研究基础。
信息化时代,传统数据库已经无法满足人们对于信息管理和信息存储的相关需求,云计算的出现解决了这一问题,而云计算中的关键性数据库需要从本质上进行升级改进,需要从一个全新的思维角度去解决数据库容量、存储等一系列问题,从而使其能够在社会中得到更广泛的应用。