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1 云計(jì)算

1.1 云計(jì)算

云計(jì)算(Cloud Computing)是分布式計(jì)算(Distributed Computing)、并行計(jì)算(Parallel Computing)、效用計(jì)算(Utility Computing)、網(wǎng)絡(luò)存儲(Network Storage Technologies)、虛擬化(Virtualization)、負(fù)載均衡(Load Balance)等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。

云計(jì)算是繼20世紀(jì)80年代大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中客戶端-服務(wù)器連接模式大轉(zhuǎn)變之后的又一次重大的技術(shù)革命。用戶不再需要了解和知道“云”中基礎(chǔ)設(shè)施的細(xì)節(jié)，不必具有相應(yīng)的專業(yè)知識，也無需直接進(jìn)行控制。云計(jì)算描述了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新的IT服務(wù)增加、使用和交付模式，通常涉及到通過互聯(lián)網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)化的、易擴(kuò)展，而且經(jīng)常是虛擬化的資源。在云計(jì)算模式下，用戶通?？梢酝ㄟ^瀏覽器或其他Web服務(wù)來訪問或獲得自己所需要的信息、資源。

1.2 云計(jì)算的類型

云計(jì)算按照部署方式通常分為公有云、私有云和混合云。

公有云(Public Clouds)通常指第三方提供商為用戶提供的能夠使用的云，公有云一般可通過 Internet 使用，可能是免費(fèi)或成本低廉的。用戶通過互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)，但并不擁有云計(jì)算資源。公有云作為一個(gè)支撐平臺，還能夠整合上游的服務(wù)(如增值業(yè)務(wù)、廣告)提供者和下游最終用戶，打造新的價(jià)值鏈和生態(tài)系統(tǒng)。

私有云(Private Clouds)是為一個(gè)組織單獨(dú)使用而構(gòu)建的，因而提供對數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量的最有效控制。該組織擁有基礎(chǔ)設(shè)施，并可以控制在此基礎(chǔ)設(shè)施上部署應(yīng)用程序的方式。私有云可部署在企業(yè)數(shù)據(jù)中心的防火墻內(nèi)，也可以將它們部署在一個(gè)安全的主機(jī)托管場所。

私有云的部署比較適合于有眾多分支機(jī)構(gòu)的大型企業(yè)或政府部門。隨著這些大型企業(yè)數(shù)據(jù)中心的集中化，私有云將會(huì)成為他們部署IT系統(tǒng)的主流模式。相比公有云，私有云有如下優(yōu)勢：

(1)能對數(shù)據(jù)、安全性提供有效控制;

(2)提供更高的服務(wù)質(zhì)量;

(3)充分利用現(xiàn)有硬件資源和軟件資源;

(4)不影響現(xiàn)有IT管理的流程。

2 私有云中的存儲架構(gòu)需求

為了適應(yīng)云計(jì)算的海量用戶數(shù)、擴(kuò)展靈活、資源池化等特點(diǎn)，建設(shè)企業(yè)私有云的時(shí)候，后臺的存儲系統(tǒng)架構(gòu)也必須具備如下技術(shù)特征：

(1)采用彈性可伸縮的擴(kuò)展技術(shù)，滿足PB級海量存儲需求;

(2)采用虛擬化技術(shù)，將后端存儲資源“虛擬化”;

(3)具備多用戶安全共享存儲空間的能力;

(4)可向云計(jì)算用戶提供虛擬的海量存儲空間，也就是精簡配置;

(5)可對后端存儲資源有效管理，杜絕浪費(fèi)。

2.1 彈性可伸縮的擴(kuò)展能力

隨著企業(yè)信息化進(jìn)程的不斷深入，各種應(yīng)用系統(tǒng)越來越多，各種數(shù)據(jù)也是快速增長。為了支撐前端龐大的應(yīng)用，后端的存儲系統(tǒng)也必須能夠同時(shí)具備縱向擴(kuò)展和橫向擴(kuò)展能力?？v向擴(kuò)展能力的技術(shù)實(shí)現(xiàn)通常相對簡單，但由于只是在單一的存儲節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行容量的擴(kuò)展，縱向擴(kuò)展方法在存儲容量過大、并發(fā)訪問用戶大時(shí)，存儲節(jié)點(diǎn)的前端處理控制單元會(huì)成為I/O瓶頸。

為了解決單一存儲節(jié)點(diǎn)有限的處理能力和高并發(fā)用戶、海量存儲空間之間的矛盾，現(xiàn)在的存儲廠家都推出了具有橫向擴(kuò)展能力的存儲設(shè)備。

2.1.1 Block存儲擴(kuò)展

對于采用Block方式的存儲系統(tǒng)一般是通過多控制器方式進(jìn)行擴(kuò)展：存儲設(shè)備通過多控制器網(wǎng)狀架構(gòu)連接，在進(jìn)行磁盤容量擴(kuò)展的同時(shí)，控制器也得以擴(kuò)展，保障提供足夠的前端帶寬和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存能力。

2.1.2 NAS存儲擴(kuò)展

對于NAS存儲擴(kuò)展，一是橫向擴(kuò)展：采用獨(dú)立文件分散放置方式，其特征是文件服務(wù)器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)將文件存放在各自的存儲空間里。這種模式下，NAS系統(tǒng)的文件服務(wù)器可做橫向擴(kuò)展，并且每個(gè)NAS文件服務(wù)器后端存儲只負(fù)責(zé)存放隸屬于本文件服務(wù)器的文件。盡管每一個(gè)文件的讀寫并沒有實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，但是當(dāng)文件數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，將從宏觀上實(shí)現(xiàn)整體的負(fù)載均衡。這種模式比較適合大量的小文件讀寫操作。NAS系統(tǒng)擴(kuò)展的另一方式是將存儲條帶化，再將文件切分放置于每個(gè)文件服務(wù)節(jié)點(diǎn)后端的存儲上，對于需要提供高清視頻VOD云服務(wù)的業(yè)務(wù)，通常單個(gè)文件都是GB級別，比較適合采用此種NAS系統(tǒng)，因此，當(dāng)客戶端訪問該文件時(shí)，可以每個(gè)文件服務(wù)節(jié)點(diǎn)均會(huì)提供讀寫服務(wù)。

2.2 虛擬化存儲技術(shù)

虛擬化存儲技術(shù)是云計(jì)算的核心技術(shù)之一，虛擬化的主要目的是將存儲資源“池化”，系統(tǒng)管理員只關(guān)注如何滿足用戶提出的實(shí)際存儲容量、數(shù)據(jù)安全級別、性能等級即可。對于后端存儲資源的分配和使用，系統(tǒng)管理員只需要從這個(gè)處于云端的存儲資源池里提取即可。

2.3 多用戶安全共享

共享存儲空間的安全從來都是存儲系統(tǒng)中一個(gè)極其重要的問題，例如有意、無意的刪除或者泄密等都是經(jīng)常出現(xiàn)的問題。同樣，云計(jì)算中由于其用戶位置的不可預(yù)知性、浮動(dòng)性等原因，多用戶共享的安全尤為重要，因此必須要有相應(yīng)的安全隔離措施。目前，比較領(lǐng)先的技術(shù)是利用虛擬專用陣列技術(shù)，可以將一套物理存儲劃分為多個(gè)虛擬存儲，并分配給不同的使用客戶。通過對用戶和主機(jī)的安全的隔離管理，使每個(gè)用戶群和應(yīng)用都獲得了比以前更高的存儲服務(wù)級別包括性能、可用性和功能性，而所使用的設(shè)施卻更少。 　　由于所有用戶都只能訪問經(jīng)過授權(quán)的屬于自己的虛擬存儲域，這樣他們就可以獨(dú)立和安心地管理和監(jiān)控和使用系統(tǒng)，而不必?fù)?dān)心其他用戶的行為或被其他用戶看到。有意或無意地刪除以及未經(jīng)授權(quán)或意外的卷訪問都可以得到避免和防止。

2.4 精簡配置

對于云計(jì)算系統(tǒng)這樣的多用戶共享存儲環(huán)境，一個(gè)突出的難題是如何精確地為每個(gè)用戶分配適量的存儲空間，即必須滿足用戶數(shù)據(jù)持續(xù)增長的需求，還要提高存儲空間分配的準(zhǔn)確率，避免過多分配無用空間而造成的資源浪費(fèi)。

用戶數(shù)據(jù)的增長具有極大的不可預(yù)測性，這就為系統(tǒng)管理員對存儲空間的分配帶來很大困難。實(shí)際情況常常是，系統(tǒng)管理員往往過多地預(yù)估存儲空間，分配超過實(shí)際容量50%甚至更多的空間，當(dāng)然也有分配空間不夠用戶使用的情況。由于需要在單一存儲上整合多個(gè)應(yīng)用，這種過多分配空間的后果是造成存儲資源的大量閑置和浪費(fèi)。那么具有精簡配置技術(shù)存儲，恰好解決上述難題。精簡配置也稱之為動(dòng)態(tài)空間軟件，只有在數(shù)據(jù)寫入時(shí)才消耗物理空間，動(dòng)態(tài)容量功能消除了預(yù)留但未使用的空間，并延緩了未來存儲的購買需求，減少了存儲的成本。

2.5 無用存儲空間回收

用戶往往不斷地寫入和刪除大量的數(shù)據(jù)會(huì)讓精簡卷出現(xiàn)閑置空間，即使是大量的小規(guī)模的數(shù)據(jù)寫入和刪除，也會(huì)降低精簡卷的效率。實(shí)際上，這種數(shù)據(jù)的邏輯刪除并沒有釋放以前使用的空間，反而會(huì)逐漸導(dǎo)致更多隱性的資源浪費(fèi)。

作為云計(jì)算平臺，將面臨大量的用戶群體。因此，必須解決已分配空間中的已刪除信息的空間回收問題。具備持續(xù)精簡功能的存儲，可以檢測連續(xù)對已分配卷進(jìn)行持續(xù)地聯(lián)線(線速)“精簡”，同時(shí)保持原有的服務(wù)水平，且不中斷生產(chǎn)工作負(fù)載。做到絕不浪費(fèi)任何存儲空間。當(dāng)在多用戶的云計(jì)算環(huán)境中，具備持續(xù)精簡的存儲，可以回收大量的無用空間，從而實(shí)現(xiàn)資源***化利用。

3 企業(yè)私有云中的存儲系統(tǒng)整合

云計(jì)算的發(fā)展是一種趨勢，構(gòu)建企業(yè)的私有云，如何在當(dāng)今和以后使企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用平臺滿足云計(jì)算的架構(gòu)，或者在以后的發(fā)展中使應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)逐步的趨于、滿足云計(jì)算概念，一種快捷的方式是馬上進(jìn)入“云時(shí)代”，對目前的存儲系統(tǒng)進(jìn)行重新規(guī)劃，使目前的存儲滿足統(tǒng)一存儲、動(dòng)態(tài)擴(kuò)展等。

3.1 目前的存儲現(xiàn)狀

目前在一個(gè)典型的企業(yè)中，信息技術(shù)融入生產(chǎn)、辦公、科研一般都有多年的經(jīng)驗(yàn)和歷史，由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)、思想和硬件條件的限制，在信息平臺構(gòu)建時(shí)幾乎無一例外地采用了分散存儲方式，各種不用應(yīng)用的數(shù)據(jù)存放于一個(gè)或多個(gè)地點(diǎn)，各自擁有不同的存儲子系統(tǒng)，并通過不同平臺上的應(yīng)用軟件進(jìn)行訪問，企業(yè)中的每個(gè)應(yīng)用軟件專有地訪問它自己的存儲設(shè)備。分散存儲系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：

(1)各個(gè)存儲系統(tǒng)相對獨(dú)立，資源無法共享;

(2)從存儲底層來看，這些分散存儲系統(tǒng)的功能重疊、用途相同。例如，A應(yīng)用對應(yīng)的在線存儲為A存儲;而B應(yīng)用對應(yīng)的在線存儲又是另外一套B存儲。A、B兩套存儲都作為在線數(shù)據(jù)塊的存儲系統(tǒng)，僅僅是服務(wù)的對象不同而已。

在企業(yè)私有云的建設(shè)中，如何整合以上特點(diǎn)的分散存儲系統(tǒng)，使之更好地為今后的云計(jì)算平臺服務(wù)。對此目前有許多存儲廠商都提供了比較成熟的解決方案和產(chǎn)品，例如SAN虛擬化、存儲虛擬化等都可以實(shí)現(xiàn)存儲資源整合。存儲整合的目的是指把企業(yè)或者云計(jì)算服務(wù)商的存儲系統(tǒng)進(jìn)行一定的“處理”， 重新組合成一個(gè)單獨(dú)的物理存儲系統(tǒng)或一個(gè)存儲系統(tǒng)池中，整合后的存儲系統(tǒng)相比分散的存儲系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢：

(1)存儲資源統(tǒng)一到一個(gè)資源池里，方便系統(tǒng)資源調(diào)度，***化提高系統(tǒng)資源利用率;

(2)統(tǒng)一的管理平臺，簡化系統(tǒng)管理工作;

(3)集中的存儲平臺讓災(zāi)難備份更加簡單;

(4)結(jié)合諸如虛擬存儲分區(qū)等技術(shù)，讓同一存儲平臺安全可靠地為企業(yè)的不同應(yīng)用提供服務(wù)，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)云計(jì)算提供技術(shù)保障。

3.2 存儲整合

3.2.1 SAN虛擬化整合技術(shù)

SAN虛擬化是基于存儲網(wǎng)絡(luò)的虛擬化解決方案，可以把存儲池集中管理，并在不同的服務(wù)器環(huán)境中創(chuàng)建異構(gòu)存儲資源虛擬卷，也可在異構(gòu)存儲之間實(shí)現(xiàn)快照、容災(zāi)等高級功能。

利用SAN虛擬化的存儲整合技術(shù)資源池、統(tǒng)一，可以把企業(yè)已有的多個(gè)不同型號，甚至不同品牌的存儲系統(tǒng)在SAN的層面整合起來，整合后的存儲系統(tǒng)，具有同一的存儲的卷管理平臺。從而可以實(shí)現(xiàn)簡化管理、提高資源利用的目的。這種存儲整合目前只適合在線數(shù)據(jù)塊級別的光纖通道存儲的整合，而對iSCSI架構(gòu)的存儲，目前還沒有好的解決方案。當(dāng)然也存在一定的缺陷：

(1)SAN虛擬化技術(shù)僅工作在SAN層面，存放在磁盤陣列上的數(shù)據(jù)必須完全依賴于SAN虛擬化設(shè)備，如果SAN虛擬化設(shè)備發(fā)生故障，存放在磁盤陣列上的數(shù)據(jù)將無法被服務(wù)器所訪問，造成數(shù)據(jù)的假性丟失。

(2)目前這類產(chǎn)品各自都存有較明顯的技術(shù)缺陷，如 SVC控制器無法實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡， 而V-Plex只能對后端存儲資源池做RAID1。在企業(yè)用戶中，SAN虛擬化的用戶更是非常***，缺乏足夠的市場用戶使用體驗(yàn)證明。

(3)SAN虛擬化技術(shù)，對后端存儲的兼容支持比較有限。不少較老型號的磁盤陣列、小品牌盤陣，一般無法兼容而達(dá)到整合的目的。

3.2.2 外部存儲整合技術(shù)

存儲整合另一種技術(shù)是外部存儲整合，一般是某些廠商的高端磁盤陣列兼?zhèn)涞墓δ?，?shí)現(xiàn)方法是利用軟件整合其他外部異構(gòu)磁盤存儲設(shè)備，可將分散的磁盤存儲設(shè)備虛擬化成一個(gè)存儲池?；驹硎前哑渌悩?gòu)陣列的LUN通過軟件映射到本機(jī)磁盤陣列內(nèi)部，對主機(jī)而言，所有的LUN均被視為本機(jī)磁盤陣列的一部分。用戶無需關(guān)心這些LUN到底存在于本機(jī)磁盤陣列上還是其他磁盤陣列上。如External Storage XP就是這樣的整合方式。企業(yè)自己可以利用外部存儲整合功能，把現(xiàn)有的各種異構(gòu)磁盤陣列整合到一起。和SAN虛擬化技術(shù)不同，外部存儲整合技術(shù)，對最終存放數(shù)據(jù)的磁盤陣列上的卷，并不進(jìn)行元數(shù)據(jù)修改，因此，即便是高端磁盤陣列故障，后端外掛的磁盤陣列上的數(shù)據(jù)仍然可以被服務(wù)器訪問，沒有SAN虛擬化設(shè)備那樣的假性數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。 　　這種技術(shù)明顯的不足之處在于：前端的磁盤陣列對后端磁盤陣列的兼容支持比較有限。不少較老型號的磁盤陣列等無法兼容。由于是通過高端磁盤陣列將存儲資源池里的LUN轉(zhuǎn)呈給服務(wù)器，依賴于軟件的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)后端存儲過多時(shí)，前端高端盤陣有限的緩存、端口數(shù)、RAID處理芯片其實(shí)也會(huì)成為系統(tǒng)性能的瓶頸。

3.2.3 純軟件異構(gòu)存儲方案

用純軟件方法是解決存儲整合的另一種解決方案，在服務(wù)器端安裝軟件，用軟件方式實(shí)現(xiàn)卷復(fù)制功能，以達(dá)到與底層存儲無關(guān)的目的。由于存儲整合的重要特征就是具備將存儲資源池化、統(tǒng)一供給、統(tǒng)一管理。這類解決方案只能著力于解決異構(gòu)存儲的容災(zāi)，并不是真正意義上的存儲整合，如Storage Foundation等。4 企業(yè)私有云建設(shè)中的存儲架構(gòu)規(guī)劃建議

存儲系統(tǒng)是企業(yè)私有云建設(shè)中的一個(gè)重要組成部分，在企業(yè)私有云建設(shè)中，需要對已有的存儲設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，并規(guī)劃以后企業(yè)新的存儲的架構(gòu)，一般建議新的存儲架構(gòu)必須具備以下幾個(gè)特征。

4.1 具有統(tǒng)一存儲的功能

一般企業(yè)現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)都同時(shí)具有Block 和File兩種不同的數(shù)據(jù)類型，所以，提供統(tǒng)一存儲的設(shè)備，同時(shí)需要支持Block 和 File兩種類型，便于企業(yè)日后系統(tǒng)靈活的規(guī)劃和調(diào)整。

4.2 具備云存儲的特征

既然要作為核心的統(tǒng)一存儲池，就需要具備足夠的擴(kuò)展能力，這種擴(kuò)展除了傳統(tǒng)意義上的縱向容量擴(kuò)展以外，還需要考慮橫向擴(kuò)展，以便在擴(kuò)展容量的同時(shí)擴(kuò)充性能，而且，分散和組合都是自由實(shí)現(xiàn)，不受設(shè)備本身的限制和影響。

4.3 具備虛擬化的特性

未來的存儲架構(gòu)必須要去適應(yīng)虛擬化，也就是存儲需要具備虛擬化的特性，這樣才可以和虛擬化系統(tǒng)更好地配合，這也可以為存儲擴(kuò)展、規(guī)劃留下充裕的空間。

5 結(jié)束語

盡管云計(jì)算早就已經(jīng)被提了出來，但是直到近年，云計(jì)算才在國內(nèi)的許多行業(yè)得以重視。在不經(jīng)意間，我們所處的世界已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的革新，云計(jì)算業(yè)務(wù)生活中隨處可見、觸手可及。在建設(shè)數(shù)字化城市、數(shù)字化油田時(shí)，企業(yè)也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，考慮和規(guī)劃企業(yè)的云計(jì)算環(huán)境。