云计算基础技术

存储类技术

云上数据如何存储

• 存储介质的作用:数据存储是数据流在加工过程中产生的临时文件或加工过程中需要查找的信息。数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储媒介上。
• 为什么会出现云存储?
• 在解决数据存储问题上，现有的云存储产品已经能够做到在效率和成本上的同步降低，所以，摒弃原始的存储方式，选择云存储会将是个人、企业的必然选择。

主流的存储类型

• 最初的服务器是计算存储合一的，使用服务器本地存储存放数据，这就是块存储的始祖，通过服务器内部总线连接磁盘，可以达到很低的时延，但是服务器可以承载的磁盘数量有限，在容量、带宽以及可靠性上有所欠缺。随着IT的发展，数据越来越多，对数据可靠性的要求越来越高，就有了计算、存储分离的需求，这时就有了存储阵列。传统的磁盘阵列采用控制器+磁盘框的架构，控制器采用双机头或者多机头设计，可靠性更高，通过扩展磁盘框，存储容量相比服务器本地磁盘，有了成百上干倍的提高独立地通过FC交换机或者IP交换机与服务器相连，这就是现代的块存储。
• 随着IT系统的进一步发展，企业内的协同办公诉求出现，需要将同一个目录/文件夹共享给多个主机访问，这时便出现了共享文件系统，将目录/文件夹共享给多个主机访问，这就是共享文件存储。文件存储还是在一个数据中心/机房内共享数据。
• 随着互联网的兴起，许多互联网应用需要通过终端设备由公网访问数据，这时支持HTTP/HTTPS协议的对象存储就开始大规模使用了。对象存储支持应用端通过API调用的方式存取数据，并且采用分布式的架构设计，具备大容量、高可靠的特点。

块存储的简介

• 块存储是无法直接在操作系统中使用的，必须对块存储进行格式化、创建文件系统后才能使用，操作系统中的数据都是按照文件的格式存放的。
• 块存储适用于数据库、ERP等企业核心应用的存储，具有三大存储中最低的时延。

文件存储的简介

• NFS:Network File System，网络文件系统，Unix系统之间共享文件的一种协议，NFS的客户端主要为Linux。
• CIFS:Common Internet File System，通用网络文件系统，是一个新提出的协议,它使程序可以访问远程Internet计算机上的文件并要求此计算机提供服务。CIFS的客户端主要为Windows。
• 文件存储适用于HPC、企业OA等需要存储数据被多个计算机点共享的场景，具备PB级别的容量，ms级别的时延。

对象存储的简介

• 超大规模数据管理能力是对象存储相对于文件存储的最大优势。File Storage采用了树形结构对所有文件和目录进行管理，当文件或目录过多时，文件或目录的检索性能就会极大下降。Object Storage只有目录和对象两层结构，这种扁平化的结构即使对象数量达到百亿级别，对象的检索速度依然不会有大的变化。但对象存储接口是应用级接口，而不是系统级接口，因此传统应用迁移到对象存储时需要重新开发，这是对象存储规模应用的最大困难，
• 对象存储适用于大数据、IOT、备份归档等场景，具有EB级别的容量和3大存储中最高的数据可靠性。

企业存储的发展过程

• DAS即直接连接存储(Direct Attached storage)，DAS是指将外置存储设备通过SCSI或FC接口直接连接到应用服务器上，存储设备是整个服务器结构的一部分。在这种情况下，数据和操作系统往往都未分离。
• NAS即网络接入存储(Network Attached Storage)，NAS采用网络技术(TCP/IP.ATM、FDDI)，通过网络交换机连接存储系统和服务器主机来建立存储私网。其主要特征是把存储设备、网络接口和以太网技术集成在一起，直接通过以太网网络存取数据。也就是把存储功能从通用文件服务器中分离出来。
• SAN即存储区域网络(Storage Area Network)，SAN是通过交换机连接存储阵列和服务器，建立专用数据存储的存储私网。

什么是分布式存储技术

• 分布式存储是一种数据存储技术，通过网络使用企业中的每台机器上的磁盘空间，并将这些分散的存储资源构成一个虚拟的存储设备，数据分散地存储在企业的各个角落。提高了系统的可靠性、可用性和存取效率等

• 实际上，使用分布式存储是“被迫”的，因为随着互联网的飞速发展、应用越来越丰富、用户数量越来越多、数据也成几何级增长，海量数据的存储给本地存储带了巨大压力，存储系统已经不堪重负，处于崩溃的边缘，因此，必须通过其他手段分散存储系统压力，分布式存储和分布式文件系统应运而生。
• 如何保证分布式存储的高性能与高可用?
• 除了传统架构里面的备份、双活、多活这种架构之外，为了保证分布式存储系统的高可靠和高可用，数据在系统中一般存储多个副本。当某个存储节点出故障时，系统能够自动将服务切换到其他的副本，从而实现自动容错。分布式存储系统通过复制协议将数据同步到多个存储节点，并确保多个副本之间的数据一致性。同一份数据有多个副本，仅有一个为主副本，其他的副本为备份副本，数据从主副本复制到备份副本，采用最终一致性来保证数据完整。

存储在云计算中的服务形态

• 云硬盘(Elastic Volume Service)是一种为ECS、BMS等计算服务提供持久性块存储的服务，通过数据兄余和缓存加速等多项技术，提供高可用性和持久性，以及稳定的低时延性能。用户可以对云硬盘做格式化、创建文件系统等操作，并对数据做持久化存储。
• 提供按需扩展的高性能文件存储(NAS)，可为云上多个弹性云服务器(ElasticCloud Server，ECS)，容器(CCE&CCI)，裸金属服务器(BMS)提供共享访问。
• 对象存储服务(Object Storage Service)是一款稳定、安全、高效、易用的云存储服务，具备标准Restful API接口，可存储任意数量和形式的非结构化数据。

思考题
(判断题)桥接和NAT的实现原理是相同的。
正确
错误
(单选题)以下哪一个不是当前主流的存储类型?
A.块存储
B.对象存储
C.磁带库
D.文件存储

• 错误。桥接只是将虚拟机的网口接到了物理网口上，从而出物理服务器。而NAT是通过网络地址转换，来实现虚拟机的流量从物理网口出去的目的。
• C。当前主流的存储类型主要有3个:块、文件、对象。磁带也算一个存储介质，但是已经被逐步淘汰了，只出现在一些备份归档的场景中。

本章总结

• 本章主要介绍了云计算的一些基本知识以及计算类、网络类、存储类的一些基础技术。通过这些知识和技术，我们对云计算有了比较好的认识，也对云服务有了初步的印象。在后面的章节中，我们将继续了解相关的云服务。

 学习推荐

• 华为Learning网站 http://support.huawei.com/learning/Index!toTrainindex
• 华为云技术支持网站 https://support.huaweicloud.com/help-novice.html
• 华为云学院 https://edu.huaweicloud.com

术语和缩略语

• APP:Application，应用
• AS:Auto Scaling，弹性伸缩
• CPU:Central Processing Unit，中央处理器
• CCE:Cloud Container Engine，云容器引擎
• CCl:Cloud Container Instance，云容器实例
• CIFS:Common Internet File System，通用网络文件系统
• ECS:Elastic Cloud Server，弹性云服务器
• EIP:Elastic IP，弹性IP
• EVS:Elastic Volume Service，弹性云硬盘 
• GPU:Graphics Processing Unit，图形处理器
• ICT:Information and Communications Technology，信息通信技术
• I/O:Input/Output，输入/输出
• laaS:Infrastructure as a Service，基础设施即服务
• lBM:International Business Machines Corporation,  国际商业机器公司
• KVM:Kernel-based Virtual Machine，开源虚拟机
• IMS:Image Management Service，镜像管理服务
• LXC:Linux Container，Linux容器
• LVM:Logical Volume Manager，逻辑卷管理
• NAT:Network Address Translation，网络地址转换
• NFS:Network File System，网络文件系统
• NIST:National Institute of Standards and Technology，美国国家标准与技术研究院
• OS:Operation System，操作系统
• OBS:Object Storage Service，对象存储服务
• PC:Personal Computer，个人电脑
• PaaS:Platform as aService，平台即服务
• RAlD:Redundant Arrays of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列
• SFS:Scalable File Service，弹性文件服务