关于计算机云计算的数据存储技术分析

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关于计算机云计算的数据存储技术分析

作者：罗玉圣娜

来源：《电脑知识与技术》2019年第08期

摘要：21世纪以来，计算机技术的快速发展及应用已经成了经济和社会发展的主要推动力。同时，随着技术的不断进步，计算机也逐渐成大规模集成向小巧转变，而这就对数据存储能力有了更高的要求。尤其是在现代化背景下，大量的数据传输和处理，需要更高性能的存储技术才能满足这些要求。而云计算技术和云储存的出现，使得数据存储效果得到了很大的发展，为以后社会的发展和经济水平的改进提供了更多的技术支撑。本文主要对计算机云计算的数据存储技术进行了分析，在介绍相关概念的技术上，分析了这些技术的原理和应用，期望对相关方面的应用和研究提供一定的参考价值。

关键词：计算机；云计算；数据；存储技术

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）08-0258-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

云计算技术已经成为当前信息技术发展的重要方向之一，对社会的经济发展具有十分重要的作用，在云计算技术的发展下，对网络信息存储技术也带来了新的发展。作为一种新的网络运行模式，它采用了权限的技术处理方式，将云计算技术与网络技术结合在一起，提高了网络数据的处理速度与存储方式，不仅能够有利于的节约资源，还能提高数据的利用效率，基于这样的优点，云计算被各界看作是非常有效的数据处理方式，得到了广泛的应用。而由于人们交流更加频繁，涉及各个方面的数据量也不单增多，这就对这些数据的存储提出了更高的要求。另一方面，在实际中，对于一些小型企业而言，由于其财力有限，其数据存储往往需要耗费其大量的支出，这不利于这些企业的发展。而云计算的出现，则能有效提高数据存储的能力，这为小企业的数据处理带来了更多的福音，对促进社会进步和经济发展有着很大的帮助。因此，探讨云计算背景下的计算机数据存储技术，则对未来的计算机发展及数据处理有着重要的实际意义。

1 云计算和云存储

1.1 云计算的概念

云计算是一种新型的网络数据处理技术与计算模式，这种模式以各种计算为基础，通过不同计算方法的综合，达到对数据进行高效处理的方式，从而构建出全新的计算模式，并以数据共享的方式，对网络数据进行分布式处理。云计算的优点在于能实时地对网络大数据进行安全的存储与处理，并利用網络技术实现数据的共享，这种技术对硬件设备要求不是很高，只需通

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过网络进行数据处理，计算空间很大。这些特点，使得云计算能够有效保障网络数据的安全，提高数据的利用效率。无论是在技术，还是在管理层面，云计算都充分的利用各种数据安全防护技术、数据加密技术、防火墙技术等，来保证网络数据的安全，可以有效地对网络数据进行控制与管理，防止数据遭到人为的破坏与泄露，在数据处理与应用上具有广泛的前景。

1.2 云存储的概念

云存储是依托于云计算技术发展起来的新型数据村塾技术。这种数据存储技术与传统技术有着本质上的差异，其特点在于其可以拥有海量的存储空间，并且其数据的安全性也获得了很大的提升。因此，云存储能够有效保证用户对存储器容量和安全的需要，并能是吸纳交互式的存储服务，是未来数据存储的主要发展方向之一。

云计算在数据信息安全技术方面的应用有很多优势，它采用分布式处理的方式，并能够利用虚拟技术对网络数据进行安全处理。一方面，云计算技术能保障数据的安全，并充分地利用网络技术实现数据的共享，而网络设备的性能要求不是很高。另一方面，通过对数据和软件的追踪和监控，可以实时提高数据的稳定性，减少网络数据的损失程度。在云计算背景下，网络数据的完整性能够得到有效保障。通过广域网与局域网相结合，并对信息数据备份，就可以防止数据丢失，极大提高了数据的安全性。同时，基于云计算的信息安全技术对计算机性能要求不是很高，这样就能更加方便数据的共享，且能在安全保障下实现大规模的数据共享。基于云计算的信息安全技术就能够实现对这些数据的追踪和监控，从而可以有效地保障这些数据的安全，能够大大降低数据丢失带来的损失，也能够提高云存储数据的稳定性与安全性。

2 计算机云计算的数据存储结构模型

与传统的数据存储相比，云存储处理需要计算机关键硬件外，其还有一个特殊的网路存储设备等多个部件构成的共同系统。云存储系统相对复杂，其组成的各个部件多是将存储设备作为核心。总体来说，云储存的结构可以分为存储层、基础管理层、应用接口层和访问层四个部分（图1）。

2.1 存储层

对于云存储而言，存储层是其基础组成部分。由于存储设备种类很多，因而在云存储系统中，也存在着数量众多的存储设备。存储设备常见的种类包括NAS 和 SCSI 等 IP 存储设备，也包括FC 光纤通道存储设备和SCSI 或 SAS 以及 DAS 存储设备。而且，这些存储设备分布在多个领域。对于这种情况，存储设备之间的信息链接就需要借助于互联网等网络手段实现。而存储设备管理系统的构建则可以帮助对这些数量众多，而在地域上分布存在差异的存储设备进行有效的逻辑层面管理，还能进行多链路冗余管理。更为重要的是，存储设备管理系统还能帮助及时发现一些主要存储设备的故障，这样有利于保证存储设备工作的稳定性。通过存储设备管理系统，也能实现对所有硬件设备的实时监控，这样有利于管理者对各个硬件运行状态的把握，以便更好地保证整个云存储系统的正常工作。

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2.2 基础管理层

云存储系统中最为核心的组成部分就是基础管理层。而且，基础管理层也是整个云存储系统最难实现的组成部分。基础管理层的一个重要任务，就是帮助云储存系统提供网络计算技术和集群技术，以便为数量众多的存储设备提供同一种服务，同时可以在服务过程中，为系统提供更好的访问性能。这种做法的目的，在于促进这些存储设备的协同工作。此外，对于云存储技术而言，一些重要数据只对那些有授权的用户开放，而借助于一定的保障技术，那些没有授权的用户则不能访问或者使用这些被保护的数据。常见的保障技术有数字加密技术、CDN内容分发系统等。而且，还可以采用容灾技术或者数据备份技术，保证云存储系统中的数据不被丢失或者损坏。这些有效技术或者措施的实施，对保证云存储的可靠性、稳定性和安全性有着重要的意义。

2.3 应用接口层

在云存储系统中，应用接口层是非常灵活的组成部分，也是容易发生变化的部分。在实际工作中，可以按照云存储运营单位的不同类型，或者是单位的实际业务类型，开发出具有不同应用的服务接口。而且，根据实际需要，也可以为用户提供不同类型的应用服务。比如，常见的视频点播应用平台，IPTV平台或者视频监控应用平台等，都可以借助于应用接口层实现。

2.4 访问层

在云储存系统中，任何一个已经获得授权的用户，都可以登录云存储系统。而这种登录需要借助于标准的公用应用接口实现。已经获得授权用户不仅可以登录系统，并能获得云存储提供的多项服务。然而，云存储的运营单位并不是统一的，不同的运营单位会提供不同访问类型。在这种情况下，云存储系统的登录和访问，需要提供不一样的访问手段，而这些则需要通过访问层实现。

3 计算机云计算数据存储技术分析

高吞吐率和高传输率是云计算数据存储技术的最主要的特点。从目前的发展情况看， GFS和HDFS是最主要的云计算数据存储技术。其中，GFS是由谷歌开发的非开源技术，而HDFS则是Hadoop 开发团队在GFS基础上进行开发的。

3.1 GFS云计算数据存储技术

GFS是重要的云计算机数据存储技术，其特点在于，这个文件系统既可以是分布式的，也可以进行扩展。在实际应用中，GFS技术主要用于大量数据的访问，也可以用于大型分布式的数据访问。而且，GSF技术对硬件的要求不是很高，一些廉价的硬件就可以实现该技术的运行。同时，GFS技术可以提供容错功能，这样有利于云存储效率的提高。可以说，GFS技术能够为用户提供具有较高总体性能的服务。

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另一方面，每一個GFS主要由两部分组成，一个是master，另外则是大量的chunkserver。这种特殊的构成，使得GFS技术能够为大量的用户提供访问服务，同时其上面的资源是不限的。而chunkserver和访问还能同步实现。在GSF技术中，相应的文件可以分为多个小块，这些块一般用chunk-handle标识。而master主要负责这些chunk-handle小块的创建和分配。为了保证系统上数据的可靠性，这些数量众多的小块会进行复制到多个chunkserver上，而副本的保存由用户自主决定。Master还可以维护文件系统，以便保证系统工作的稳定性。比如，master可以对访问控制和名字空间等进行一定的维护。此外，master还可以对系统的活动范围进行有效控制。比如，master可以控制chunkserver 间的块迁移，也可以控制孤儿块的垃圾收集等。并且，master还会按照一定的时间频率向chunkserver发送指令，同时也可以及时搜集chunkserver的发展状态信息。Master与客户之间可以进行一定的交换，但是这种交换只限制对元数据进行操作。这是因为，文件系统的 API可以在那些与 GFS 相联的客户代码上都能实现。这样，对于云存储系统的那些数据之间都可以通过直接和 chunkserver 联系进行通信。而chunkserver和文件数据客户都不会发生缓存。

3.2 HDFS云计算数据存储技术

HDFS云计算数据存储技术是由Hadoop团队开发的，该急速的特点在于其文件系统是分布式的，同时，该文件系统的组成包括数量众多的存储数据的节点，存储数据的管理节点。在HDFS的架构中，Namenode作为中心服务器，而对文件进行的访问可以通过文件的管理系统

Namenode和客户端实现。而且，对于每一个DataNode 结点，其上都可以有一台普通的计算机。在实际工作中，该系统的使用与那些单机文件系统有着很多的相似地方。比如，在该系统中，同样可以实现目录的创建。然而，HDFS系统的底层却会将文件进行分割，而形成Block，之后，对这些Block进行不同的存储。这种方式的好处在于可以有效实现容错容灾的目的。另外，文件的管理系统 Namenode是HDFS文件系统中作为核心的一部分。文件的管理系统 Namenode可以通过DataNode的状态获取相关信息，这个过程中主要是其通过对一些数据结果的维护，进而可以对那些被分割的Block进行记录，这样就能获得目标信息。

4 云计算的数据存储技术应用要点

4.1 数据存储结构创建的完善

对于云储存技术而言，数据的存储和处理是数据中心最为核心的任务。这就需要在云服务接口相关特定协议达成之后，能够衍生出能够同时具备数据存储和管理的架构，其中，管理系统主要指的是文件分布式管理系统。而用户群体依靠那些可靠的PC设备，在通过客户机和服务器等协调配合后，可以通过云存储系统实现大规模的数据存储。在这个过程中，需要特备鼠疫，为了保证数据存储和处理的可靠性，就必须依靠健全形态的服务器结构。在长时间的工作中，还需要依据集群小型保证存储文件的完整性。因此，为了加快信息的存储和调取进度，就需要依靠于完善的数据存储结构，以便能够为不同用户的数据提供针对性的数据访问服务。

4.2 高效率数据存储技术的开发

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为了保证云储存系统的数据传输功能能够有效得到发挥，就需要不同数据处理系统能够达成统一的传送协议。而且，对那些异质化平台，其上面的数据共享，也需要能够借助服务器实现。在这个过程中，必须重视计算机系统内部相关应用程序和数据库的优化。同样需要注意的是，可以利用宽带将那些特定的数据或者文件传输到数据库系统中，这样就能确保客户端可以将这些特定数据通过分页模式记录在存储器中。可以说，云计算数据存储技术的应用，能够有效提高系统信息的存储效率和数据传输效率。

4.3 数据存储和处理中心运营可靠化

可靠的数据处理中心是云计算储存技术能够得到有效推广，作用能够有效发挥的关键之一。因此，做好数据处理中心，包括一些基本的数据计算、管理和存储等工作的可靠性至关重要。云计算存储技术要想在市场上得到有效使用，关键还是在于其自身数据应用的可靠性和安全性。一些大型企业可以借助于云计算数据存储技术来改善他们自身数据使用的效率和可靠度。而对于那些涉及用户个人信息的关键数据，还可以通过数据处理中心的运营工作，实现特定的加密。采用可靠的算法技术和密钥技术，可以有效保证这些关键数据的安全性。当这些被加密的数据文件传输到指定用户那里，用户还可以通过算法对这些数据文件记性解密。而其他用户则不能对这些关键数据进行查看。这样，用户在云计算存储系统中的数据安全度得到了很大的提高。

5 结论

作为一种新兴的计算机模式，云计算数据存储技术能够实现对大规模数据以及其集合的存储、处理和管理，并为计算机用户提供数据访问和传输功能。而且，云计算数据存储技术还可以通过选择分布式存储方式，对用户的关键数据进行存储，这样鞥能够有效保证这些数据存储和管理的安全性及可靠性。可以说，云计算数据存储技术的发展及应用，能够有效满足现代用户大量数据管理的需要，同时也能为用户提供更多的数据服务。未来，随着技术的进一步发展，云计算数据存储技术将会改进数据保密和数据安全方面的服务效率，以便促进该项技术得到有效的应用。

参考文献：

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【通联编辑：唐一东】