一、前言
在网络技术持续发展的今天,实现网络数据存储是解决现阶段数据流失的主要手段,通过网络对数据实现备份可以很好的实现数据的移动化。本文针对现阶段的三种主要的网络数据存储方式进行分析研究,确定其技术实现方式,了解实现原理。使得对网络数据存储有进一步的认识。
二、RAID存储技术
1、RAID存储技术介绍
RAID 是指廉价(独立)磁盘阵列,所谓“磁盘阵列”是指多张磁盘连成一个阵列上,然后,以某种方式书写磁盘,这种方式可以在一张或多张磁盘组之间提供数据。
从主机的角度看,控制器使得整个磁盘组就像一片又快、又大、又可靠的虚拟磁盘。它的初衷主要是为大型网络服务器提供高端的存储功能和冗余的数据安全,在系统中RAID 被看作是一个逻辑分区,但它是由多个硬盘组成的,通过在多个硬盘上同时储存和读取数据来大幅度提高存储系统的数据吞吐量。而且在很多RAID 模式中都有较为完备的、相互校验与恢复的措施,甚至是直接相互的镜像存储。当数据灾难发生时可以自动修复,从而大大提高了RAID 系统的容错度,稳定了系统的冗余性。
2、RAID技术规范
RAID 技术是一种工业标准。通常将组成磁盘阵列的不同方式分为RAID 级别。随着RAID 技术的不断发展。现在已拥有了以RAID 0 到RAID 6 七种基本的级别。另外,还有一些基本RAID 级别的组合形式,如RAID 10、RAID 50 等。现将RAID 级别在应用中的实现作进一步的研究。
(一)、RAID 0:是连续以位或字节为单位分割数据,并行读写于多个磁盘上。因此具有很高的数据传输速率,但它没有数据冗余。它只是单纯地提高性能,而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据。因此,它不能应用于数据安全性高的场合。
(二)、RAID 1:通常被称为RAID 镜像,是通过磁盘数据镜像实现数据冗余,在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据,即所有数据都进行百分之百的备份。当原始数据繁忙时,可直接从镜像磁盘上读写,而不需要重组失效数据。
(三)、RAID0+1:也称为RAID 10 标准,至少需要4 块硬盘才可以实现,不过它综合了RAID 0 和RAID 1 的特点,将独立磁盘配置成RAID 0,两套完整的RAID 0 互换镜像。但构建RAID 0+1 阵列的成本投入大,数据空间利用率只有50%。
(四)、RAID 2:是按位分配数据到多个驱动器的,在写入数据时一个磁盘上保存数据的各个位。同时把一个数据不同的位运算到海明校验码保存在另一组磁盘上,在数据发生错误的情况下将错误校正。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息,使得RAID 2 技术实施更复杂、速度最慢,因此在商业环境中很少使用,最适合用于诸如图像之类的应用。
(五)、RAID 3:通常是按字节将数据划分为条纹分配在许多驱动器上,虽然也可按位划分.但它在阵列时专用一个驱动器保存奇偶校验信息,因此它同RAID2 非常类似,区别在于它使用简单的奇偶校验,并用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效,奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据;如果奇偶校验失效,则不影响数据使用,但奇偶盘会成为写操作的瓶颈。
(六)、RAID 4:除了按扇区而不是按字节对数据划分条纹外,RAID 4 与RAID3 相似,同样也将数据条块化并分布于不同的磁盘上,但条块单位为块或记录。它使用一块磁盘作为奇偶校验盘,这时奇偶校验盘会成为写操作的瓶颈。因此它在商业环境中也很少使用。
(七)、RAID 5:是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID 5 的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储在不同磁盘上。它使用一种特殊算法,可以计算出任何一个区域校验块的存储位置。这样就可以确保对校验块的任何读写操作都会在所有RAID 磁盘中进行均衡,从而消除产生瓶颈的可能。它读出效率很高,写入效率一般,块式的集体访问效率较佳,但控制器的设计也相当困难。
(八)、RAID 6:与RAID 5 相比,它增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶校验系统使用不同的算法,数据的可靠性非常高,即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。相对于RAID 5 有更大的写“损失”,因此“写性能”非常差。
(九)、RAID 7:这是一种新RAID 标准,其自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具,可完全独立于主机运行,不占用主机CPU 资源。它采用优化的高速数据传送磁盘结构,所有的I/O 传送均是同步进行的,可以分别控制,这样提高了系统的并行性和系统访问数据的速度;每个磁盘都带有高速缓冲存储器,实时操作系统可以使用任何操作芯片,达到不同实时系统需要。当多用户访问系统时。可以连续多台主机,访问时间几乎接近于零。
三、IP存储技术
IP存储技术作为新兴的网络存储技术得到了迅猛的发展,越来越多的企业选择了IP存储作为存储解决方案。另一方面,随着信息化建设的迅猛发展,计算机系统已成为各企事业单位的基础设施,数据成为关系到企业生存的重要资源,是企业赖以生存的命脉,其价值远远大于设备的价值。然而,病毒木马、软件故障、及人为误操作等不确定因素时刻威胁着数据的安全,数据安全性问题愈来愈突出。
各个层次的计算机信息系统的使用者也积极关注自己系统的安全问题,对数据存储安全更加重视,备份系统成为保障数据安全的重要系统。数据备份是一种数据安全策略,是保护数据安全的有力措施,已成为信息安全领域一个备受瞩目的研究方向。IP 数据存储系统能够根据用户自身业务的需要设计备份方案。分别由备份服务器、存储服务器、备份代理实现三方交互协议。物理上各子系统独立安装运行,逻辑上备份服务器主导整个系统的运行,备份代理和存储服务器接受备份服务器发送的命令运行任务,用户从Web界面发出命令并发送给备份服务器处理。
四、无限传感存储技术
无线传感器网络的根本任务是准确、高效地提取环境中有价值的信息发送给用户。无线传感器网络是一个数据为中心的网络,无论其应用场景和底层硬件部署如何,应用层用户最为关心的问题是如何将各个传感器节点感知的监测数据进行有效传输和存储,从而保证后期高效、可靠、实时的访问。因此数据存储是无线传感器网络一个重要的研究领域。当前的数据存储算法根据存储策略的不同主要分为本地存储、外部存储、数据为中心存储三种。
地理信息路由是数据为中心的存储中应用最广泛的一种经典路由,周界转递模式在寻找存储节点时存在着转递次数过多引起的能量浪费,提出了一种可以减少周界转递的位置逼近算法。该算法的思想是:在数据转递中,当节点距离目的位置足够近时,则修剪掉后面的周界转递过程。地理位置逼近算法可以有效减少周界转递造成的能量消耗,从而提高网络能量利用率。
基于网格的存储节点动态分配算法GBMT,使事件数据更加均匀的存储在节点上。该算法主要思想是:把事件映射到一个网格中,根据节点的当前的存储空间和能量,该网格动态的分配存储该事件的节点。通过设置阈值和虚拟坐标两个机制,防止某个节点过多的担任存储的任务,避免热点问题。该算法使数据在网内存储分布更加均匀,进而提高网络服务质量,延长网络使用寿命。
五、结束语
通过对现阶段已有的三种网络数据存储方式进行深入研究可以清楚的知道,现阶段的移动网络数据存储已经可以通过这三种方式实现,针对数据的安全等方面也做了相应的研究,保障用户的数据安全是实现网络数据存储最关键的一步。相信通过不断的研究,网络数据存储必将开启新的篇章。
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本文标题:基于网络数据存储技术实现的研究