关于云存储的调研报告.docx

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关于云存储的调研报告

云存储

调研报告

院系：

计算机科学与技术

学号：

PB10011056

姓名：

兰武伟

完成日期：

2012年5月20日

第1章前言

比尔·盖茨，这位微软的共同创始人们认为，云存储的推进速度会比云计算更快。

比尔·盖茨一直深谙一些技术领域的趋势，作为共同创始人和微软的领导人，他在过去30年对微软发挥了重大的作用，无论是在商业还是消费者市场他都引进或推广了许多的新技术，现在，他认为，在线存储服务，或者说是云存储，是一种已经成熟的趋势。

　盖茨从应用分时技术的台式电脑一直谈到了互联网电脑，他表示：

“现在，我们正处在一个能够得到想要的两个不同世界的时代，当你调用一个子程序的时候，子程序可以存在于整个网络中的另外的任意一台计算机中，而用户则认为是正在调用本地子程序而已。

”

众所周知，许多企业已经开始寻找可替代传统IT基础设施的公有云和私有云方案。

在2012年1月，企业战略集团（ESG）实验室公布的2012年IT支出意向调查中显示，28%的受调查企业在使用云计算提供的服务控制成本，相比2009年统计的13%有了大幅度增长。

在现今，云存储已是企业运用云计算多种服务的其中之一。

随着诸如亚马逊、AT&T、Nirvanix、Rackspace、谷歌、惠普和OpenStack等知名供应商提供的云存储服务，以及与现有IT存储环境及时整合的云存储网关技术的成熟，越来越多的企业在研究或使用云存储，以加强现有IT基础设施替换传统存储方案。

数据存储面临的挑战

据TwinStrata公司公布了其对企业级云存储市场的调查结果显示，受访企业指出了他们面临的最困难的数据存储挑战。

对此，有超过60%的受访者表示灾难恢复是数据存储面临的排在首位的挑战。

对于许多企业来说，采购异地灾难恢复基础设施的预算常常是遥不可及的。

第二面临的是如何解决不断增长的存储需求。

随着企业面临每年高达50%的数据增长和需要长期保存的存储需求，可以看出这是一个最大的挑战。

同时，与此密切相关的第三个挑战是这些存储增长带来的升级费用，以及定期更换存储系统而产生的费用。

而另一个并列获得第三名的挑战是云存储的应用。

这意味着许多企业接受云计算的商业模式但还没有想好如何创建一个无缝的衔接和具体的云存储环境。

云存储使用情况

此项调查的参与者需要表明自己对云存储使用情况的感兴趣程度。

而在调查结果中，异地备份、归档和灾难恢复排在首位。

用户希望能看到用云计算来解决他们的备份和容灾恢复策略比传统方案有哪些差距。

对于存储需求增长的挑战，云存储通过迁移不重要的或不经常访问的数据到云端，有效的延长了设备寿命，缓解了容量需求及存储升级成本的挑战。

另一方面，解决了分散的IT环境中存储系统可能跨越多个站点的传统生命周期维护。

通过集中到云存储，存储成本和远程管理成本可以大幅降低。

云存储会成为主流吗？

通过TwinStrata的调查结果表明，采用云存储服务的企业效率确实得到了大幅度改进。

在特定用途的情况，如异地备份和容灾恢复，调查用户结果表示，云计算是一个值得人注目的解决方案。

另外，在其他用途方面，如作为主存储时。

调查结果表示，有41%的人对混合方案没有兴趣，而48%的人表示有兴趣。

在这两种情况下的结果表明，云存储正在向主流应用靠拢，并可能很快成为每个IT基础设施的一个组成部分。

第二章云存储概述

什么是云存储【1】

　　云存储在云计算（cloudcomputing）概念上延伸和发展出来的一个新的概念。

云计算是是分布式处理（DistributedComputing）、并行处理（ParallelComputing）和网格计算（GridComputing）的发展，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经计算分析之后将处理结果回传给用户。

通过云计算技术，网络服务提供者可以在数秒之内，处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和”超级计算机”同样强大的网络服务。

　　云存储的概念与云计算类似，它是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。

　如果这样解释还是难以理解，那我们可以借用广域网和互联网的结构来解释云存储。

　　云状的网络结构　　相信大家对局域网、广域网和互联网都已经非常了解了。

在常见的局域网系统中，我们为了能更好地使用局域网，一般来讲，使用者需要非常清楚地知道网络中每一个软硬件的型号和配置，比如采用什么型号交换机，有多少个端口，采用了什么路由器和防火墙，分别是如何设置的。

系统中有多少个服务器，分别安装了什么操作系统和软件。

各设备之间采用什么类型的连接线缆，分配了什么xml:

lang=IP地址和子网掩码。

　　但当我们使用广域网和互联网时，我们只需要知道是什么样的接入网和用户名、密码就可以连接到广域网和互联网，并不需要知道广域网和互联网中到底有多少台交换机、路由器、防火墙和服务器，不需要知道数据是通过什么样的路由到达我们的电脑，也不需要知道网络中的服务器分别安装了什么软件，更不需要知道网络中各设备之间采用了什么样的连接线缆和端口。

　广域网和互联网对于具体的使用者是完全透明的，我们经常用一个云状的图形来表示广域网和互联网，如下图：

　　虽然这个云图中包含了许许多多的交换机、路由器、防火墙和服务器，但对具体的广域网、互联网用户来讲，这些都是不需要知道的。

这个云状图形代表的是广域网和互联网带给大家的互联互通的网络服务，无论我们在任何地方，都可以通过一个网络接入线缆和一个用户、密码，就可以接入广域网和互联网，享受网络带给我们的服务。

　　参考云状的网络结构，创建一个新型的云状结构的存储系统系统，这个存储系统由多个存储设备组成，通过集群功能、分布式文件系统或类似网格计算等功能联合起来协同工作，并通过一定的应用软件或应用接口，对用户提供一定类型的存储服务和访问服务。

　当我们使用某一个独立的存储设备时，我们必须非常清楚这个存储设备是什么型号，什么接口和传输协议，必须清楚地知道存储系统中有多少块磁盘，分别是什么型号、多大容量，必须清楚存储设备和服务器之间采用什么样的连接线缆。

为了保证数据安全和业务的连续性，我们还需要建立相应的数据备份系统和容灾系统。

除此之外，对存储设备进行定期地状态监控、维护、软硬件更新和升级也是必须的。

如果采用云存储，那么上面所提到的一切对使用者来讲都不需要了。

云状存储系统中的所有设备对使用者来讲都是完全透明的，任何地方的任何一个经过授权的使用者都可以通过一根接入线缆与云存储连接，对云存储进行数据访问。

[1]

模型

　　云存储系统的结构模型由4层组成。

一、存储层

　　存储层是云存储最基础的部分。

存储设备可以是FC光纤通道存储设备，可以是NAS和iSCSI等IP存储设备，也可以是SCSI或SAS等DAS存储设备。

云存储中的存储设备往往数量庞大且分布多不同地域，彼此之间通过广域网、互联网或者FC光纤通道网络连接在一起。

　　存储设备之上是一个统一存储设备管理系统，可以实现存储设备的逻辑虚拟化管理、多链路冗余管理，以及硬件设备的状态监控和故障维护。

二、基础管理层

　　基础管理层是云存储最核心的部分，也是云存储中最难以实现的部分。

基础管理层通过集群、分布式文件系统和网格计算等技术，实现云存储中多个存储设备之间的协同工作，使多个的存储设备可以对外提供同一种服务，并提供更大更强更好的数据访问性能。

　　CDN内容分发系统、数据加密技术保证云存储中的数据不会被未授权的用户所访问，同时，通过各种数据备份和容灾技术和措施可以保证云存储中的数据不会丢失，保证云存储自身的安全和稳定。

三、应用接口层

　　应用接口层是云存储最灵活多变的部分。

不同的云存储运营单位可以根据实际业务类型，开发不同的应用服务接口，提供不同的应用服务。

比如视频监控应用平台、IPTV和视频点播应用平台、网络硬盘引用平台，远程数据备份应用平台等。

四、访问层

任何一个授权用户都可以通过标准的公用应用接口来登录云存储系统，享受云存储服务。

云存储运营单位不同，云存储提供的访问类型和访问手段也不同。

架构

　　架构方法分为两类：

一种是通过服务来架构;另一种是通过软件或硬件设备来架构。

　　传统的系统利用紧耦合对称架构，这种架构的设计旨在解决HPC（高性能计算、超级运算）问题，现在其正在向外扩展成为云存储从而满足快速呈现的市场需求。

下一代架构已经采用了松弛耦合非对称架构，集中元数据和控制操作，这种架构并不非常适合高性能HPC，但是这种设计旨在解决云部署的大容量存储需求。

各种架构的摘要信息如下：

紧耦合对称（TCS）架构

　　构建TCS系统是为了解决单一文件性能所面临的挑战，这种挑战限制了传统NAS系统的发展。

HPC系统所具有的优势迅速压倒了存储，因为它们需要的单一文件I/O操作要比单一设备的I/O操作多得多。

业内对此的回应是创建利用TCS架构的产品，很多节点同时伴随着分布式锁管理（锁定文件不同部分的写操作）和缓存一致性功能。

这种解决方案对于单文件吞吐量问题很有效，几个不同行业的很多HPC客户已经采用了这种解决方案。

这种解决方案很先进，需要一定程度的技术经验才能安装和使用。

松弛耦合非对称（LCA）架构

　　LCA系统采用不同的方法来向外扩展。

它不是通过执行某个策略来使每个节点知道每个行动所执行的操作，而是利用一个数据路径之外的中央元数据控制服务器。

集中控制提供了很多好处，允许进行新层次的扩展：

　　●存储节点可以将重点放在提供读写服务的要求上，而不需要来自网络节点的确认信息。

　　●节点可以利用不同的商品硬件CPU和存储配置，而且仍然在云存储中发挥作用。

　　●用户可以通过利用硬件性能或虚拟化实例来调整云存储。

　　●消除节点之间共享的大量状态开销也可以消除用户计算机互联的需要，如光纤通道或infiniband，从而进一步降低成本。

　　●异构硬件的混合和匹配使用户能够在需要的时候在当前经济规模的基础上扩大存储，同时还能提供永久的数据可用性。

　　●拥有集中元数据意味着，存储节点可以旋转地进行深层次应用程序归档，而且在控制节点上，元数据经常都是可用的。

第3章云存储市场

一．市场形势

云存储市场竞争升温

近期，业界巨头不约而同地将目光集中在云存储市场。

与此同时，云存储公司频频获得风投青睐，市场逐渐升温。

事实上，亚马逊、微软、苹果等巨头早已推出了云存储服务。

而另一个巨头谷歌六年磨一剑，于4月25日也正式推出在线存储服务GoogleDrive，允许用户在该公司的服务器上存储照片、文件和视频。

谷歌将为用户提供免费的5GB存储空间，同时，用户可以通过付费获得最高达100GB的存储空间。

此外，GoogleDrive还可以与Gmail或谷歌账户同步。

尽管谷歌在该领域姗姗来迟，但影响力却不容小觑。

谷歌即将发布网盘产品的消息一经披露，微软、亚马逊等就纷纷对产品进行改进。

微软4月24日正式发布付费版SkyDrive云存储服务，并在Windows和MacOSXLion平台推出SkyDrive预览版客户端下载。

5月3日，亚马逊发布CloudDrive桌面客户端，可兼容WindowsVista、Windows7、Mac10.6和10.7操作系统。

而业界领先的Dropbox不仅将免费云存储空间从2GB扩展至5GB，还公布了链接新功能，可让用户之间自由共享只读性文件。

同时，索尼也加入战局。

4月25日，索尼PlayMemories在线云存储服务在英国、法国和德国推出。

同时，云存储公司获得风投热捧。

近日，云存储解决方案公司Symform新融资1100万美元。

企业级云存储服务商Nirvanix在第三轮融资中募得2500万美元。

巨头涌入或颠覆格局

云存储市场渐成气候，与移动互联网的发展密不可分。

一方面，随着终端更新换代加快，智能终端日益普及和多样化，基于PC、手机、移动终端、智能电视等多种设备，实现数据、文档、图片等内容的存储与共享，成为云存储的现实需求。

另一方面，固网和移动网络升级，为数据传输提供了网络基础。

此前，云存储还是创业者的世界。

Dropbox、Box等是业界公认的先行者。

11年10月，Dropbox获得2.5亿美元投资，估值达到40亿美元。

目前，其用户已经达到5000多万。

在企业市场的风生水起的Box用户也达到1000万。

如今，云存储也成为巨头争霸新战场。

苹果、亚马逊、微软、Google等纷纷推出云存储服务。

随着大佬等的进入，竞争格局势必发生变化。

因为在消费市场，IT巨头凭借各自的操作系统、终端、内容等核心优势打造出各自的平台和生态系统，这为其云存储的发展奠定了基础。

例如，苹果iCloud凭借和iOS的无缝结合以及对多终端的整合能力，拥有较强实力；微软SkyDrive支持Office，用户可以协作处理文档；GoogleDrive支持多种操作系统、浏览器和设备，并可通过多种途径进入存储空间，方便共享。

目前，尽管Facebook尚未涉足云存储，随着其IPO后资金进一步充实，未来将不会缺席这一重要领域。

Ovum分析师理查德·爱德华认为，“Facebook目前没有云服务，谷歌可能促使Facebook展开收购，如果Facebook收购Dropbox，其有望展开行业洗牌。

”

安全性与商业模式待解

云存储市场前景广阔，引无数IT大佬竞折腰。

在国内，目前腾讯、XX、360、迅雷、新浪、盛大、金山等公司也已推出了云存储和网盘服务。

但摆在国内外大佬面前的困境同样不容回避。

首先，数据共享对安全与隐私提出更高要求。

一旦云存储平台被黑客攻破，用户的资料和隐私泄露带来的损失将触目惊心。

作为云存储服务商，有必要为用户提供加密管理、安全报告等在内的安全保护措施。

其次，是网络基础设施的限制。

用户通过网络存储和备份数据，要求具备高速的传输速度。

这需要通信行业整体发展水平进一步提升。

此外，商业模式是保持长期竞争力的关键。

目前，免费模式、免费+收费结合模式、附加服务模式仍是主流选择。

专家认为，众多厂商商业模式的趋同有使得市场蓝海变成红海的危险。

艾媒咨询CEO张毅认为，云存储商业模式是综合能力的体现，拼的不仅仅是技术与金钱，更是耐心。

从目前市场竞争格局来看，真正的蓝海已经过去，红海里拼的是财力，拼的是创新和优质服务。

2．驱动云存储市场发展的六大因素【2】

1.网络宽带的发展

　　云存储是基于互联网的存储应用系统，在用户的PC端多数是通过ADSL、DDN等宽带接入设备来连接云存储，因此，云存储使用者需要使用宽带网络与存储系统进行连接，只有宽带网络得到充足的发展，使用者才能获得足够大的数据传输带宽，实现大容量数据传输，享受到云存储带来的便利。

　　根据中国互联网中心（CNNIC）《第29次中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至2011年12月底，中国网民规模达到5.13亿，全年新增网民5580万。

同时，我国国家发改委、财政部、工信部、科技部、国务院国资委等多个部门已成立工作小组，将共同组织"宽带中国"战略研究。

在战略性新兴产业和信息产业两个"十二五"规划中，也分别提到实现"宽带中国"战略和启动"宽带中国"工程。

这为云存储的发展打下了坚实的用户基础。

2.移动互联网及移动智能终端的发展

　　移动互联网已经成为国内经济发展新的增长点。

无线宽带网络、移动终端以及业务应用和服务的发展是移动互联网发展的基础。

国内移动终端已经取得了较大突破，我国移动终端产能已经排名全球第一，占全球移动终端总产量的50%以上。

据中国互联网信息中心的统计数据显示，截至2011年6月底，中国手机上网用户规模达到3.18亿人，较2010年底增加1495万人，手机上网用户在总体网民中的比例达到65.5%.

　　正是由于移动互联网的发展，使得用户在无线网络中获得的服务更加灵活多样，云存储用户将PC、手机、移动终端等多种设备，实现数据、文档、图片、音频、视频等内容的集中存储和资料共享。

3.应用存储的发展

　　云存储不仅仅是存储，更多的是应用。

应用存储是一种在存储设备中集成了应用软件功能的存储设备，它不仅具有数据存储功能，还具有应用软件功能，可以看作是服务器和存储设备的集合体。

应用存储技术的发展可以大量减少云存储中服务器的数量，从而降低系统建设成本，减少系统中由服务器造成单点故障和性能瓶颈，减少数据传输环节，提供系统性能和效率，保证整个系统的高效稳定运行。

4.集群技术、网格技术和分布式文件系统的发展

　　云存储系统是一个多存储设备、多应用、多服务协同工作的集合体，任何一个单点的存储系统都不是云存储。

　　既然是由多个存储设备构成的，不同存储设备之间就需要通过集群技术、分布式文件系统和网格计算等技术，实现多个存储设备之间的协同工作，使多个的存储设备可以对外提供同一种服务，并提供更大更强更好的数据访问性能。

如果没有这些技术的存在，云存储就不可能真正实现，所谓的云存储只能是一个一个的独立系统，不能形成云状结构。

5.存储虚拟化技术、存储网络化管理技术

　　云存储中的存储设备数量庞大且分布在多不同地域，如何实现不同厂商、不同型号甚至于不同类型（如FC存储和IP存储）的多台设备之间的逻辑卷管理、存储虚拟化管理和多链路冗余管理将会是一个巨大的难题，这个问题得不到解决，存储设备就会是整个云存储系统的性能瓶颈，结构上也无法形成一个整体，而且还会带来后期容量和性能扩展难等问题。

6.网络存储安全的发展

　　由于云存储的数据传输时通过普通的宽带进行传输，因此，必须保证数据传输的安全性，云存储可以通过CDN内容发布系统、数据加密技术保证云存储中的护具不会被未授权的用户所访问，同时，各个数据备份和容灾技术保证云存储中的数据不会丢失，从而保证云存储自身的安全和稳定。

三．云存储市场机会分析

从“文件云”、“应用云”、“手机云”、“开放云”等四个方向展开分析：

1.1文件云

文件云是指以提供共享大容量、跨平台的文件式存储的云产品。

市场代表产品是DropBox/B微软skyDrive/Amazon，金山快盘／115网盘／华为DBank，这类企业规模较大，资金实力雄厚，该类云存储产品比的是容量和用户体验。

小公司由于缺乏资金投入，不适合介入该方向。

这类产品的应用模式也较为单一，基本上是硬碰硬，推动最终用户的选择是公司实力，产品品牌／营销推广／用户体验等。

1.2应用云

应用云是指以提供某种特定应用为主的云存储产品，该类产品不直接提供文件存储，而是以应用的形式提供海量存储。

市场代表产品是Evemote，Instagranm/GoogleDocs/QQ通讯录备份等。

提供备忘录l相册/文档/通讯录等间接云存储。

这类产品用户体验较好，应用直接。

更易上手和接受。

应用云一般对于服务器资源要求不高，但是对于用户体验极为直接强烈。

若产品贴合需求和易用，非常容易成功。

由于资源投入不大，而且呼唤创新和快速响应市场变化，小公司更容易取得成功。

初创企业适合从该方向着手创新和创业，从而突破大公司的云枷锁。

1.3手机云

手机云是指以为手机和平板电脑等移动设备提供云服务为主的云存储产品，市场代表产品是AppleiCloud／华为HiCloud，阿里云手机/小米手机等。

此类企业一般是手机终端厂商，为了提升终端用户体验，绑定用户忠诚度，会免费提供云服务，以此保证终端占有率和低用户流失率。

他们的一个显著行为特征就是：

要在手机中强制捆绑安装其云服务，固化云软件，同时使得其云服务与手机应用紧密结合，极度简便。

他们的目标就是用户用了就跑不掉。

苹果的iCloud，虽尚未推出，但其核心理念也是基于此，一定会成象其APPStore平台一样，成为其产品核心竞争力！

1.4开放云

开放云是指以提供云存储服务为开放平台的云产品；也可理解为开发者提供云存储资源，云存储的基础设施，并开放平台，让开发者开发创新应用。

这类企业暂时还没有出现。

但是不久的将来就会出现。

该类企业特征是不向直接用户提供产品。

为小企业和开发者提供云存储平台，和二次开发接口。

大幅降低云存储创新的门槛，使得更多优秀云存储产品可以涌现，同时开放平台的价值也将随之出现。

第4章云存储未来发展趋势

安全性

从云计算诞生，安全性一直是企业实施云计算首要考虑的问题之一，同样，在云存储方面，安全仍是首页考虑的问题，对于想要进行云存储的客户来说，安全性通常是首要的商业考虑和技术考虑。

但是许多用户对云存储的安全要求甚至高于它们自己的架构所能提供的安全水平。

既便如此，面对如此高的不现实的安全要求，许多大型的可信赖的云存储厂商也在努力满足它们的要求，构建比多数企业数据中心安全得多的数据中心，并通过可与NSA（美国国家安全局）媲美的加密层和保护层来保护存储中的数据。

如今，用户通常发现云存储具有更少的安全漏洞，而且云存储所提供的安全性水平要比用户自己的数据中心所能提供的安全水平还要高。

便携性

一些用户在考虑托管存储的时候还要考虑数据的便携性。

一般情况下这是有保证的，一些大型服务提供商所提供的解决方案承诺其数据便携性可媲美最好的传统本地存储。

有的云存储结合了强大的便携功能，可以将整个数据集传送到你所选择的任何媒介，甚至是专门的存储设备。

性能和可用性

过去的一些托管存储和远程存储总是存在着延迟时间过长的问题。

同样地，互联网本身的特性就严重威胁服务的可用性。

最新一代云存储有突破性的成就，体现在客户端或本地设备高速缓存，将最经常使用的数据保持在本地，从而有效地缓解互联网延迟问题。

通过本地高速缓存，即使面临最严重的网络中断，这些设备也可以缓解延迟性问题。

这些设备还可以让经常使用的数据看起来像本地存储那样快速反应。

通过一个本地NAS网关，云存储甚至可以模仿中端NAS设备的可用性、性能和可视性，同时将数据予以远程保护，且这种数据保护水平只有少数企业才能做到。

性能方面的另一个问题是，当数据变化率太高的时候，这些解决方案可能会消耗太多的互联网带宽，而且这可能会使你的云存储解决方案产生隐含成本。

即使如此，厂商们仍将继续努力实现容量优化和WAN（广域网）优化，从而尽量减少数据传输延迟性。

数据访问

另一个常见的疑虑是如果执行大规模数据请求或数据恢复操作，那么云存储是否可提供足够的访问性。

如同我们先前所讨论的，一些厂商可以将大量数据传输到任何类型的媒介，可将数据直接传送给企业，且其速度之快相当于复制粘贴操作。

此外，一些厂商还可以提供一套组件，在完全本地化的系统上模仿云地址，让本地NAS网关设备继续正常运行而无需重新设置。

如果大型厂商构建了更多的地区性设施，那么数据传输时间将更加缩短。

更重要的是，即使你的本地数据发生了灾难性的损失，厂商们也可以将数据再重新传输给你。

混合云平台[

]

混合云，是目标架构中共有云、私有云和/或者公众云的结合。

由于安全和控制原因，并非所有的企业信息都能放置在公有云上，这样大部分已经应用云计算的企业将会使用混合云模式。

很多将选择同时使用公有云和私有云，有一些也会同时建立公众云。

因为公有云只会向你使用的资源收费，所以集中云将会变成处理需求高峰的一个非常便宜的方式。

比如对一些零售商来说，他们的操作需求会随着假日的到来而剧增，或者是有些业务会有季节性的上扬。

　　同时混合云也为其他目的的弹性需求提供了一个很好的基础，比如，灾难恢复。

这意味着私有云把共有云作为灾难转移的平台，并在需要的时候去使用它。

这是一个极具成本效应的理念。

另一个好的理念是，使用共有云作为一个选择性的平台，同时选择其他的共有云作为灾难转移平台。

第5章理性看待云存储

存储硬件和云融合才会形成价值

云存储是无限的。

云存储是无处不在的。

云存储是弹性的。

云存储是经济的。

云存储能为世界带来和平，能