基于云计算环境的分布式存储关键技术研究

梁 琦，杨 阳，刘 敏

（武警山西总队，山西 太原 030012）

0 引 言

在科学技术快速发展的今天，云计算模型的应用愈发完善，在云计算背景下，各行业的发展有了新的技术支持，逐渐构建起全新的商业计算模型，其中涵盖了大量的数据信息。随着数据量的持续增大，在云计算环境中利用分布式存储关键技术成为了必然的技术应用趋势，加强对云计算环境下分布式存储关键技术的应用和研究可以有效缓解云计算环境下的数据压力，突破云计算发展中的障碍，加快云计算技术的应用创新脚步，提高分布式存储关键技术的应用效果。

1 云计算的概念及特点

目前，互联网技术已经广泛运用到了全球的各个角落中，人们在生产和生活中产生了大量的数据信息，特别是随着电脑、手机等电子设备的普及，数据量暴增，且数据的类型不同，数量体系庞大，这对于数据存储技术的应用提出了较高的要求[1]。如何加强对大量数据信息的有效处理、有效管理，已经成为了时代发展中必须要解决的问题，云计算的概念因此被提出，其能够将大量的数据信息集中起来处理和管理。

1.1 云计算的概念

从本质上来讲，云计算是一种计算模型，可以以分布式存储技术的应用和功能为依托，加强对数据的管理。在云计算环境下，利用分布式存储技术可以将其扩展性、可靠性、实用性以及经济性等优势利用起来，提高云计算的发展水平[2]。

云计算最早是由美国的计算机科学家提出，在世界的各个国家内受到了专家学者们的普遍重视。作为一种新型的商业计算机模型，能够实现资源共享，且具有极强的综合能力，可以将技术应用结合起来。加强对信息的管理，将虚拟化技术、计算技术、集群技术等融合运用起来，实现对计算机技术的优化和整合，达到资源充分利用的目标，提高计算机对资源和数据信息的计算处理效率，灵活、高效率地进行数据计算与处理。

1.2 云计算的特点

云计算体现出了明显的大规模特点，计算能力强，云计算活动中有几十万甚至几百万台服务器共同作用，体现出了一定的虚拟性，用户可以便捷地在终端应用中获取自己所需要的个性化服务。此外，云计算的可靠性强、经济成本低，具有通用性的优势，在未来的计算机领域中成为了必然的发展趋势和转型方向[3]。

2 分布式存储技术的应用

在传统的存储技术应用中，数据的存储和使用均体现出了一定的短板问题。例如，在数据浏览量过大时，系统面临着较大的负荷，会通过降低网速的方式来调整系统的运行，宽带的利用率不足，造成了网络资源大量浪费的问题。传统存储技术发生错误的风险较高、可扩展性较低、容错率不足，降低了存储系统的可靠性，而利用分布式存储技术在云计算的环境下对数据进行管理可以降低对客户机或服务器结构的依赖，以此来优化服务。利用新兴的计算机技术服务于用户，提高了服务质量和服务效率，打造个性化的用户服务系统。

虚拟化技术、负载均衡技术等均属于新兴的计算机技术，可以满足用户的需求，为用户提供优质的服务[4]。在云计算环境下，分布式存储技术的应用可以分为中心化形式和去中心化形式2种，其特点各有不同，优势和缺陷也体现出了显著的差异性。例如，中心化结构的操作过程简单，结构复杂程度低，但是利用中心化结构时发生单点故障的风险较大。去中心化结构的操作虽然相对较为复杂，但是却有效规避了单点故障的问题和风险。此外，分布式存储技术的应用需要由专业的技术人员结合技术分类结构的不同，合理进行技术的应用，提高云计算环境下分布式存储技术的应用效果，发挥其技术应用的优势，使云计算环境下数据信息处理和管理的效率大幅提高[5]。

3 云计算环境下分布式存储的关键技术结构

3.1 以交换机作为数据核心

在云计算环境下，以交换机作为数据中心，是分布式存储技术没有被开发和利用之前的一种传统方式。交换机作为核心结构是传统存储技术中的重要构成部分，不仅能够存储数据，而且能够将网络体系和数据中心连接起来，发挥出桥梁载体的功能。交换机作为数据中心，与计算机的服务器相互连接，借助互联网技术的支持，可以对数据进行处理，从存储数据、转发数据等方面完成一系列的工作任务，提高数据处理的效率。

交换机具有简单的结构，其中涵盖了聚合层、边缘层以及核心层3个部分，将其作为数据核心具有明显的优势和显著的缺陷，特色优势和短板问题并存。针对数据的处理，操作流程较为简单，对于技术人员的专业能力要求低，便捷地进行对数据的处理，交换机可以连接到计算机服务器中，扩展方便，但是数据存储量有限，在较为庞大的数据群和数据量增长的形势下，交换机作为数据中心已经无法满足人们对于数据存储的要求空间，必须进一步进行对交换机性能的改造，拓宽其存储空间，增强操作的灵活性，提升存储效率[6]。

3.2 以服务器为数据中心

服务器作为数据中心投入到使用中对数据信息进行处理，其基础的使用机制和以交换机为数据中心相比，体现出了明显的不同。服务器并不是被作为设备使用进行数据存储的，而是要与互联网设备相互连接，转发互联网上的数据信息。其操作过程的流程更加简便，但是在进行使用和数据处理活动，产生了数据链路过长、过多的问题，这是以服务器作为数据中心使用的明显缺陷。存储空间本就有限，在数据链路又多又长的影响下，存储空间进一步被压缩，这是将服务器作为数据中心进行数据处理和管理必须要改善的问题[7]。

3.3 服务器和交换机相结合

以交换机和服务器分别作为数据中心，这2种技术存在着明显的优势与缺陷，要将其结合起来，实现优势互补，改造缺点，需要明确交换机与服务器相混合的作用机理，发挥二者作为数据中心的功能优势。交换机用于网络体系和数据中心的衔接，加强对数据包的存储转发，提高数据的处理效率，借助互联网技术和服务器的功能，处理数据包，完成数据的转发、存储工作。发挥交换机作为数据中心的优势，并且改善数据存储空间小的问题，提高数据存储的效率，改进数据链路过多过长的缺陷，增强云计算的发展水平与技术能力。在扩展方面形成了一定的限制，混合结构会受到每个服务器安装网卡数量的约束，扩展性有限，数据中心的节点规模也存在一定的制约。在商业成本的视角下，混合结构将交换机结构和服务器结构的优势集中起来，降低了整体的结构成本，形成了一定的经济性特色优势[8]。

4 云计算环境下分布式存储的关键技术

4.1 数据容错技术

数据容错技术是云计算环境下分布式存储关键技术的核心，数据量越大，管理数据的难度也就越高，出现错误的风险增加，为了保证云计算模型的可靠性，需要提升数据容错率。数据容错技术目前的应用主要是以基于复制的容错技术和基于纠删码的容错技术为主，基于纠删码的数据容错技术在应用过程中需要投入较高的成本，经济性不足，基于复制的容错技术则是通过多创建几个副本的方式来提高数据容错率，保证云计算模型的可靠性效果，即使其中的副本失效，也可以利用剩下的数据信息分析数据，实现数据容错的目的。此外，基于纠删码的容错技术是以复制容错技术为基础，对数据进行复制编码，为纠错提供依据，有效提高数据容错率，防范数据丢失和被破坏。数据容错技术作为关键的技术核心，是分布式存储技术实现技术应用目标的关键，应进行对数据的进一步研究，发挥出技术应用的功能，逐渐改善缺陷问题，实现数据容错技术的创新目标[9]。

4.2 可扩展性技术

在云计算的环境下，可扩展性技术是分布式存储关键技术实现技术应用目标的重要构成部分。云计算的最终目的就是要在云计算模型的应用下使用数据，提高数据的利用率，增强数据的运算效率。在数据应用中，由于数据群较为庞大，云计算模型也必须要有足够充足的存储空间，并且具备持续扩展的功能。利用可扩展性技术，加强对云计算环境下分布式存储关键技术的创新应用，是云计算模型稳定运行、增强性能的基础条件。利用可扩展性技术需要将云计算模型中的一部分磁盘空间预留下来，扩大云计算模型的内部存储空间，以提高数据的存储量。云计算的规模较大，有几万甚至几十万个服务节点，利用可扩展性技术时，要保证云计算模型的内部有多余的空间，提高数据管理水平。值得注意的是，磁盘内存在的多余空间不是最开始就设定好的，这部分磁盘内的多余空间随着云计算的持续完善被投入到使用中，为了提高云计算的存储空间，利用可扩展性技术已成为了必要的技术手段。要将可扩展技术的功能优势发挥出来，提高云计算的发展水平，发挥云计算模型的功能，在可扩展的实践研究中，利用数据、管理数据，提高数据的应用率[10]。

5 结 论

在信息化时代，数据量呈现出爆炸式的增长趋势，云计算作为时代的产物，是顺应时代发展潮流的技术类型，其应用范围广泛、存储空间大、数据处理能力强，得到了人们的普遍认可。为了增强云计算的可靠性，要从分布式存储技术的应用着手，加强对分布式存储技术的创新应用，将关键技术要点集合起来，提高云计算技术水平，促进我国科技的创新与进步。