云存储技术及其应用

的服务，可以立即投入使用，既方便又快捷。

(2)易于管理

传统方式下，企业需要配备专业的IT人员进行系统的维护，由此带来技术和资金成本。云存储模式下，维护工作以及系统的更新升级都由云存储服务提供商完成，企业能够以最低的成本享受到最新最专业的服务。

(3)方式灵活

传统的购买和定制模式下，一旦完成资金的一次性投入，系统无法在后续使用中动态调整。随着设备的更新换代，落后的硬件平台难以处置；随着业务需求的不断变化，软件需要不断地更新升级甚至重构来与之相适应，导致维护成本高昂，很容易发展到不可控的程度。而云存储方式一般按照客户数、使用时间、服务项目进行收费。企业可以根据业务需求变化、人员增减、资金承受能力，随时调整其租用服务方式，真正做到“按需使用”。

2 云备份应用

云存储可以支持多种应用方式，如云备份、云数据共享、云资源服务等，也可以提供标准化的接口给其他网络服务使用。下面以我们自行研制的B-Cloud云备份为例，简单介绍云存储应用的具体技术细节。B-Cloud的部署结构如图2所示。云备份系统包括3个层次的备份云：

最上层为广域云，也称公共云，覆盖范围为所有备份客户可以通过广域网访问的区域。广域云的服务器包括广域管理器、广域云存储节点等。

中间层为区域云，通常按照地理区域(如省、地区等)来划分。相应地，服务节点包括区域云管理器、区域云存储节点。

最下层为本地云，也称私有云。本地云既可以按小的地理区域划分，也可以按照特定实体划分，如企业、组织或校园。本地云可运行于广域网或局域网，用户限于区域内的人员，服务节点包括本地管理器、私有云存储节点。

区域云、私有云同广域云一样，具有多个本地的存储节点，共同服务于多个备份客户端。

B-Cloud云备份系统的拓扑结构可描述为：以广域云为根节点，区域云和本地云为分支节点，构成的一颗备份云的树状结构。每个节点都具有自己的备份管理器与存储节点，分别完成本区域内的备份任务调度与备份数据的存取。物理相连的广域云、区域云、本地云之间，相邻两层的关系为父子关系，其中子节点可看作是父节点的一个特殊客户。该结构具有良好的扩展性，当前定义了3个层次，随着用户规模的增长、服务区域的拓展，可根据需要对某级节点进行裂变，增加新的节点层次。

新用户注册时，首先访问系统的注册服务器(负责全局用户管理)。由注册服务器按照预先定义的分配策略，匹配用户的特征信息，如客户端IP地址所属的网段或区域、Email地址所属的组织、用户所属的地理区域等，将用户分配到相应的备份云节点。由备份云的管理服务器进行用户信息的维护。完成注册后，备份客户端每次请求服务时，只需登录系统，在指定的备份云节点下，与相应的备份管理器、存储节点进行三方通信，接受备份及恢复服务。

按照访问就近原则，地理位置越近，实体之间数据传输的效率越高、成本越低。通过这种分层拓扑结构，使得备份服务系统中的多调度服务器和多存储服务器建立一种有序的层次关系，能够更好地服务于不同区域的多备份客户端。

云备份服务的应用特点决定了应用需求，需求驱动了云备份需要研究的3项关键技术的发展。B-Cloud云备份系统的研究涵盖了服务架构的几个方面，他们相互之间的关系如图3所示。

云备份服务与传统的备份软件相比，不同点主要体现在3个方面：

(1)用户规模

备份软件通常应用于局域网或目标群体固定的广域网范围内。由于用户规模较小，出于易于部署维护、成本低廉等考虑，通常存储服务器较少，用户对存储服务器的访问路径是固定的，无须根据各种影响因素动态指定或调整。

云备份服务的对象则是广域网范围内的大规模用户，而且随着服务推出时间的延长，用户数量会持续增长。为此，系统必须设置多台存储服务器，以满足系统扩展性方面的要求。在此基础上，系统必须能够很好地响应大量用户的并发访问，并通过高效的并行调度策略来为用户指定合适的目标存储服务器，使得存储服务器总体负载均衡，且达到较高的存储利用率。同时，该过程必须对用户完全透明。

(2)数据量

云备份服务与备份软件在用户规模上的区别将直接导致两者所处理的数据量区别极大。广域网范围内的大规模用户所产生的备份数据很容易达到TB甚至PB级，如何通过研究数据组织方法和压缩算法，来提高海量数据的传输和存储效率，进而提高系统性能、降低硬件成本、实现存储节能，具有重要的现实意义。

(3)服务安全

云备份服务要满足多方面的需求：既要兼容客户端的异构数据平台，又要满足数据在块级、文件级及应用级的完