云架构中数据冗余度问题研究

2012-04-21刘清利郭振

现代商贸工业 2012年1期

关键词：冗余度机群存储设备

刘清利郭振

摘要：作为云计算技术的一个分支，云架构的搭建和运行逐渐兴起。通过分析云架构的概念和特点，在此基础上结合云存储的环境，对数据冗余进行了分析。

关键词：云架构；冗余度

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）01-0291-01

1 引言

随着科学技术的进步，IT行业所在的环境复杂性与日俱增，更多的IT预算被用于维护基础架构和维持应用程序的正常运行，而不是更好地满足客户的需要。云的出现似乎给人们带来了新的希望，于是有人做出这样的预测——未来云时代。

2 云架构体系设计

2.1 云架构的概念及特点

云架构这一概念是Google在2006年首次提出的，它是为满足按需分配的服务而设计的软件架构。云架构与我们所熟悉的传统计算机体系不同，云架构是一个层结构，整个云架构层分为显示层、中间层、基础设施层和管理层四个层次。显示层主要用于向用户显示所需的内容，并且利用HTML、JavaScript、CSS和Flash等云技术中间件层为用户提供更多的服务。中间层起着过渡作用，它不但为显示层提供支撑性服务，也可以为基础设施层提供资源上的便利，还可以为用户直接使用。中间层主要通过5种云技术实现：REST、多租户、并行处理、应用服务器和分布式缓存。管理层则是为上面三个层服务的，它提供账号管理、SLA监控、安全管理等技术，目的在于更全面地管理和维护三个横向层的稳定。通过上述分析，整个云架构层可用如下框架来表示（见图1）：

图1 云架构层云架构的特点是建立在云架构层的基础上的，它具有如下特点：（1）规模大。“云”系统涵盖大规模的容量，例如IBM、微软、苹果等的“云”具有成千上万台服务器运行，“云”的计算能力和数据容量是一般计算机技术不能媲美的。（2）数据安全性强。云架构层中的管理层对数据、帐号等资源监控和保护，使其免受不必要的侵害；而且管理层可以凭借自身的服务功能应对横向3个层的突发情况，因此云架构中储存的数据是相当安全的。（3）普适性强。云架构受“云”的支撑，可以对变幻莫测的应用加以控制，一个“云”就可以掌控多种不同的应用程序。（4）伸缩性强。云架构可以根据用户的需要随时改变其最佳容量，达到最优状态。

2.2 云架构的设计

要实现“云”的强大功能，前提是必须要有完整的云架构体系。云架构是一种计算模式架构，它通过“云”把资源、数据和应用等以服务形式提供到用户端。基于前人的研究，云架构主要包括服务控制机群、存储节点机群、计算节点机群、应用节点机群、输入和输出设备这六大部分。前面分析了云架构层的结构，于是可以根据云架构层进行拓展，对整个云架构体系具体设计（见图2）。

冗余度就是指数据的重复度，计算机系统中数据的重复存贮称为数据冗余。数据冗余不但对数据库的完整带来影响，还会浪费存储系统资源。尽可能地降低数据冗余度，是云架构设计的主要目标之一。与关系模式的规范化理论一样，计算机系统处理冗余问题的主要思想就是最小冗余原则。

云计算框架可以更好的管理存储空间，利用云计算的数据冗余处理机制，把数据资料分成若干文件片，分别存储在云层中不同的数据存储设备上，如果有存储设备出现异常，也不会影响到存储资料的完整性。云层中采用节点提取文件特征值，减少数据的重复性，在云层中创建了数据冗余的信息库。

如图2所示，云架构中存在冗余策略，表明在云架构存储中可能存在大量的数据冗余。由于有些关联数据可能需要重复存储，而降低相同数据的储存量，使关联范式达到最优化，是未来云架构所走的畢竟之路。关联数据的局限性体现在数据重复存储，从而产生冗余，加大了云架构的计算量，不仅浪费了存储空间，也减慢了计算机的运行速度。处理能力的受限性表现在对简单信息搜索、对复杂信息屏蔽以及动态信息混乱等。由于产生了数据冗余，使得计算机系统运行速度慢、维护难，达不到顾客的要求，满足不了客户的需要。

由于云存储服务都采用了分布式数据存储方式，通过将冗余数据分散存储在连入云系统的大量存储设备中去，以提高系统的抗摧毁性。在云架构中主要存在副本备份冗余，对于其备份可使用存储文件的不同之处，减少其存储量，处理好云架构中的数据冗余，节省资源，达到系统最优存储。