大數據時代下的數據存儲

圖：如今世界數據信息總量增長迅速

從上世紀八九十年代開始，互聯網的發展愈發迅速，隨之而來的是大量信息的高速傳播。同時，許多互聯網企業加大其產品體量，尤其是一些社交網站的興起，導致數據量以空前的速度激增。進入二十一世紀，整個互聯網也正處於一個數據爆炸時代，「大數據」一詞也成了大家茶餘飯後的談資，文本、音頻、視頻、圖像等多媒體數據鋪天蓋地。隨着技術的發展，大數據廣泛存在，如企業的數據、統計數據、醫療數據、移動數據、物聯網數據等，在各行各業，數據正呈現出空前的增速。例如，淘寶網每天進行幾千萬筆交易，其數據量達幾十TB，數據存儲量達幾十PB。

面對容量不斷增長、種類不斷增多、速度不斷加快的數據，龐大的數據體量給數據存儲帶來了巨大挑戰。如今，許多企業面臨的數據處理量比過去多年的綜合還要多，如十年以前，商業的並行數據庫很少有超過一百個存儲節點以上的，而現在雅虎以及Facebook的存儲節點數已是成千上萬。海量數據已經對我們的工作、生活以及社會經濟產生重要的影響，因此解決數據爆炸時代下的數據存儲問題，刻不容緩。

計算機存儲固件的起源與發展

相信很多人都能注意到，我們的電腦的盤符都是從C盤開始編號，為什麼不是A或者B呢？事實上，多年以前，計算機給外部插入的驅動器分配盤符時，默認的第一個盤符就是A盤，當時A盤和B盤對應的是軟盤的盤符。而隨着技術的發展，B盤和A盤相繼被淘汰，這兩個盤符就空缺了，由於計算機的設計者往往遵從向前兼容的原則，即新設備要盡量支持早期版本的功能，因此，現如今C盤作為第一個盤符已經成為業界的事實標準。那麼計算機的存儲固件經歷了怎樣的發展階段呢？

軟盤。是專門用於存儲和轉移數據的外部存儲器，可以直接插拔，隨身攜帶，在DOS系統盛行的年代，很多系統都是安裝在軟盤中，現在的一些服務器中依舊能看見軟盤的接口。軟盤的缺點在於存儲容量很小，體積卻相對較大，例如3.5寸的軟盤只有1.44M的存儲容量。

光盤。是以光信息為介質來存儲數據的一種輔助存儲器，可以存儲文字、聲音、圖形、圖像、動畫等多種多媒體數據。早期使用系統光盤重裝電腦系統、使用遊戲光盤安裝遊戲都是一種比較主流的方式。目前光盤的種類、製造工藝和讀取技術種類繁多，是生活中比較常見的存儲固件。

硬盤。是當前計算機最主要的存儲媒介，由一個或者多個鋁製或者玻璃製的碟片組成，碟片外面覆蓋有鐵磁性材料。主要分為機械硬盤（HDD）、固態硬盤（SSD）和混合硬盤（HHD）。機械硬盤是傳統的普通硬盤，也是目前存在時間最長的硬盤，其容量大、價格低廉，缺點是運行速度緩慢，同樣地，由於其複雜的內部結構，導致其容易出現劃痕，禁受不起頻繁的震動，因此容易損壞。固態硬盤近幾年在普通消費市場日漸成熟，它在一塊電路板上集成了所有重要元器件，其運行速度是目前市面上硬盤中最快的，結構簡單，僅僅只有一塊電路板，不會受到震動影響，不容易損壞，缺點是容量相對較小，售價較高。混合硬盤是一種機械硬盤和固態硬盤的疊加產品，主要解決了機械硬盤速度慢和固態硬盤容量小的問題，同樣的，混合硬盤也兼具二者的缺點。

數據爆炸時代的雲存儲

以上對存儲固件的描述說明了單機上的存儲能力的進步與發展，但隨着計算機技術和互聯網技術的不斷發展以及大數據時代的推動，雲計算技術成為領域類的熱點話題，作為雲計算技術的關鍵一環，雲存儲這一新型的存儲方式，在當今數據爆炸的情況下正煥發出閃耀的光輝。

大數據時代的存儲不再向上述單機的存儲方式一樣利用單一的固件，雲存儲更核心的是一種分布式的並行存儲架構，它是指通過集群應用、網絡技術或分布式文件系統等功能，將網絡中大量各種不同類型的、廉價的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統。對使用者來看，它就像一個超級大的存儲器，可以通過網絡直接訪問，隨存隨取。

在數據爆炸時代下，每個人都是海量數據的生產者，全球數據量僅僅在2015年就達到了數萬億GB，這也刺激了雲存儲服務的市場發展，其市場佔有比例也在不斷增加。各大互聯網廠商紛紛推出自己的雲存儲平台，如Amazon的S3，google的Google Drive，Microsoft的Windows Azure以及百度雲盤等。

雲存儲的特點

在大數據和雲計算的背景之下，雲存儲具有非常鮮明的特點：

分布式的並行擴展架構。雲存儲能夠動態地按需進行擴展，一般來說，雲存儲系統的節點之間會通過網絡進行連接，當需要擴展時，只需要將新的節點插入網絡中即可；

分層存儲。雲存儲能夠對結構化的數據進行歸檔，按照不同層次保存歷史數據，提供多種級別的訪問；

智能空間分配。雲存儲能夠將相同訪問特點的應用集中共享資源並且動態、靈活地按需進行資源分配和使用，以達到資源的最大利用和保護；

服務屬性。雲存儲的核心是應用軟件與存儲設備相結合，通過應用軟件來實現存儲設備向存儲服務的轉變，用戶所面向的只是一個服務接口，因此，嚴格意義上來說，雲存儲不是簡單的存儲，而是一種服務。

基於以上特性，相比於傳統的存儲設備和存儲軟件，雲存儲的優點也十分明顯：

高效率，低成本。傳統的存儲方式下，企業會根據自身需求投入大量資金購置硬件設備、搭建平台，軟件開發周期較長，技術升級落後。而在雲存儲方式下，企業只需要投資配置必要的終端設備，提供分期租賃服務，不需要投入其他資金，因此使用成本低，對於特定服務，可以做到立刻投入使用，方便且快捷。

管理方便。傳統的存儲方式下，系統需要專門的技術人員來維護，導致昂貴的維護成本。而雲存儲服務的維護都是由提供商完成，企業基本不需要投入資金用於系統維護，卻能夠獲得最新最專業的服務。

方式靈活。傳統的存儲方式中，一旦系統開發完畢，系統很難根據實際運行情況動態調整，如果業務需求發生變化，軟件需要不斷更新或者重構，成本高昂。而雲存儲一般根據客戶數、使用時間和服務項目收費，使用者可以根據自身的需求動態調整其租用服務方式，達到按需使用。

雲存儲的應用

大數據與雲計算催生出的雲存儲服務在生活的方方面面日益體現出其重要的應用價值，相比於傳統的存儲系統，雲存儲效率高、成本低廉、管理方便、方式靈活。隨着應用範圍的逐漸擴張與應用的普及化，雲存儲在很多方面都有較大的發揮空間，如教育、娛樂、個人應用以及企業應用等。

雲存儲在數字化圖書館中的應用。如今各大高校都已經着手建立數字圖書館，其數字信息集成是一個信息資源的超大聯合體。並且在這個聯合體內，既要滿足資源互補，也要避免資源重複，因此需要對信息資源進行歸檔，方便數據更新和共享。首先，數字圖書館信息的更新速度與傳統的圖書館相比更快捷，傳統的圖書館應用價值相對較低，不能及時有效地更新信息。其次，雲存儲降低了圖書館的存儲成本，傳統的數字化圖書館在構建過程中的成本很高，各種計算機的存儲設備及設備維護管理等也需要大量費用，而將雲存儲技術應用到數據化圖書館的構建中，既能提高管理人員的工作效率，也能提升服務質量。另外，雲存儲對保護圖書館信息的安全也起着非常重要的作用，傳統的數字化圖書館經常出現被黑客攻擊的現象，而雲存儲技術能將圖書館的信息集中有序地放到各個服務器上，並自動進行數據備份，保障了數據的安全性。因此，雲存儲極大地推進了數字化圖書館建設。

雲存儲在視頻監控中的應用。現階段，安防領域要求視頻監控系統能達到大規模高清和網絡化的部署，呈現更高品質的視頻圖像供精準的智能數據分析。另外，在平安城市和智慧城市等大規模行業應用中，對海量高清視頻數據存儲系統的需求非常急切，高性能、高容量、高可靠性和擴展性的雲存儲服務脫穎而出，其可通過雲計算、虛擬化等關鍵技術實現海量數據規模的彈性擴展的特點，大大降低了運營成本和資源浪費。目前，許多公安機關都已經建設完成基於雲存儲的監控中心，實現了派出所級別的雲監控系統，能夠進行統一的錄像管理。同樣地，雲存儲也保證了其數據冗餘備份以及錄像數據的安全性和可靠性。此外，基於雲存儲的視頻監控也成為了很多企業實現業務流程自動化監管的一個重要手段，大大降低了企業的人力和物力成本，在不久的未來，隨着物聯網、智慧城市、智慧醫療等進一步的建設與發展，基於雲存儲的視頻監控可能會用於城市級甚至跨多個區域的視頻數據中心建設中去。

雲存儲在教育領域的應用。隨着高等教育逐漸普及，人們對教育資源的需求也越來越多，而高校本身的資源利用率低，高校與高校之間實際上是相對獨立的個體，獨立辦學，教育資源和信息資源共享程度很低。雲存儲以其優良的共享性，在高校教育資源整合中起到了十分關鍵的作用，很好地解決高校擴招形成的教學資源需求持續增長與教育資源相對短缺之間的矛盾，提高了教學資源利用率，加速教育資源共享。特別地，教育雲是雲存儲遷移到教育領域的成功案例，正作為未來教育信息化的基礎架構，為教育領域提供優質的雲服務。

雲存儲發展存在的問題

大數據時代背景下，雲存儲的發展也受到多方面因素的制約：

網絡帶寬問題。雲存儲的發展很大程度上依賴於網絡的發展，使用者需要通過多種寬帶接入設備與雲進行連接，因此，只有寬帶網絡得到良好的發展，使用者才能獲得足夠的數據傳輸帶寬，實現大容量的數據傳輸；

法律法規的完善問題。目前雲存儲領域沒有可以借鑒的法律，將個人相關信息存入網盤等行為具有很大的侵權風險和數據安全保護風險；

數據的所有權問題。在雲存儲框架之下，無數數據存儲在雲上，服務提供商也擁有使用者所存儲的數據，關於該數據的所有權是一個亟待解決的問題。

總結

本文從雲存儲的起源、特點、應用和問題方面介紹了大數據時代背景下的一種分布式存儲服務。隨着大數據與雲計算的持續發展和創新，雲存儲在人們生活中越來越扮演着重要的角色，無論是存儲個人信息或是企業級數據，還是整個城市、跨區域的海量數據，雲存儲提供了良好的存儲、安全、共享等服務。同樣地，在不遠的將來，技術的不斷改進和管理方式的不斷變化，使得愈發先進的存儲方案不斷影響人們的生活方式，讓人們的生活更便利，更美好。

【華發網根據大公報採編】