長春理工大學 130000
“云”概念最早誕生于互聯網，隨著云技術的發展從而在各行業中得到廣泛的應用�！霸啤笔且环N比喻說法，即后臺看不見，人們感覺它是一種很虛無的存在，所以稱之為“云”。這種技術的發展代表了現代社會對數據資源的需求，它反映了市場的供求關系。數據規模越巨大，就越可以提供完善的信息服務，目標就是把一切資源拿到網絡上去利用。換一種說法，將計算服務和其他應用供廣大使用，使人們能夠隨時便宜的使用這些資源。
如果我們想吃新鮮營養的純豆漿，可以采用兩種方法。第一種方法是去商場買一臺豆漿機，價格在500-700元。第二種方法是去飲品店買一杯現場制作的豆漿，價格在5元左右一杯。如果我們想看3D電影，可以花萬元買一臺高清3D投影儀和幕布安裝在客廳當中，當然也可以花幾十元去電影院享受震撼的效果。以上舉的兩個例子，后者比較符合一般大眾�！肮澕s資源”模式的想法導致了云計算的應用產生。在云計算環境下，用戶的一些高級需求再也用不到超快的CPU，高容量的內存和硬盤空間。復雜昂貴的系統與應用軟件也無需考慮成本。用戶可以通過給“云”發送指令并接受數據來充分利用云服務器提供的海量資源，存儲空間，系統與軟件應用。整合資源，提高使用效率就是對云技術的總結。
云空間是云存儲技術的應用，由多臺服務器提供負載均衡，資源網站實際按需動態分配。市場上常見的云空間產品有百度云空間、阿里云、115網盤、360網盤等。多種產品各有特點，大多為用戶提供良好的服務和超大的空間。百度云空間為用戶免費提供了2000GB的網絡空間，騰訊公司甚至提供了10000GB超大容量的空間。用戶可以隨心所欲將自己的計算機中數據資料存放入網絡空間中進行保存或備份�，F階段云空間的使用還存在諸多限制，例如網絡速度、數據安全和傳輸問題。但是在不久的將來，可以預見到這種技術的深入拓展和互聯網傳輸速率的大幅度提高，網絡空間可以完全被用戶視為“本地”硬盤空間來使用。邏輯空間的存在為用戶提供了極大的便利，用戶最終將不用再考慮哪些是硬件空間，哪些是邏輯空間。存在于我們PC中的盤符C、D、E、F，也許F就是云存儲空間，而用戶無需知曉他們的區別。
既然云空間的使用對于用戶是“零”成本，而且容量巨大。這種技術可以完全代替傳統的硬盤么？答案是會對硬盤市場造成很大的沖擊，但是不會代替傳統的硬盤。第一個原因是網絡問題。并不是所有的PC機都有條件聯入互聯網絡，就算長期聯入網絡也難免會存在ISP服務商出現故障時給用戶帶來的不便。第二歌原因是速率問題。全國網絡狀況并不是很均衡，有的地區可以達到10MB/秒以上的上傳與下載速度，而有的地區卻還停留100KB/秒以下。這種現狀制約了云空間作為硬盤存儲數據的功能。就算是東部地區速度非�？焖俚那闆r下，也會發生時段性網絡擁塞，給用戶帶來不好的體驗。第三個原因是安全問題。用戶重要的資料放在云空間上可能會存在很大的安全隱患，一旦賬號密碼被盜取或者泄露后所帶來的損失不堪設想。當然，傳統硬盤自身的安全問題也是很脆弱的。云存儲空間和傳統硬盤是互補性的存在，接下來要討論的是如何有效的利用兩者的有機結合并給用戶帶來完美的體驗。
“五分鐘法則”是在80年代被提出的觀點。如果數據記錄被多次訪問，就要放入內存中，很長時間不被訪問就要放回硬盤繼續等待被訪問，這個時間為5分鐘。這是經過大量計算的經驗性的法則。從節約成本來考慮，內存中保存數據的成本相當于硬盤保存數據5分鐘左右的成本開銷�，F代計算機發展模型是多級存儲系統應用，舊有的模式：緩存——內存——硬盤的級聯模式在云技術下發展出了一些新的跡象。這里提出新的計算機級聯存儲模型：寄存器——CPU級別緩存器——內存——固態存儲器——傳統硬盤——云存儲空間——光存儲。
隨著SSD固態盤的流行使用和云空間（網絡硬盤）的推廣，傳統級聯存儲模式發生著巨大的改變。SSD是被當做快速硬盤（HDD），還是被當做慢速的內存來使用是有爭議的，是否能替代傳統硬盤一直是討論的熱點，而云存儲的出現其功能上也可以部分替代傳統硬盤的存儲功能。SSD優勢在速度和功耗上，而云存儲的優勢在于容量上。兩者正在蠶食傳統硬盤的生存空間，傳統硬盤的應用地位在逐漸減弱。不久的將來我們應該可以預見到，HDD硬盤會逐漸消亡�；ヂ摼W傳輸速率日益大幅度提高，全世界都在唏噓大數據的時代到來的背景下，網絡存儲空間將越來越廣泛被應用。當互聯網傳輸速率達到100MBps時，網絡存儲空間的應用的體驗效果和2000年時傳統IDE接口的普通硬磁盤的體驗效果是相同的，這讓我們更有理由相信“零”成本時代的到來絕非無稽之談。SSD固態硬盤的傳輸速率比傳統HDD磁盤快5-10倍，但和內存相比在數據吞吐量上差距巨大。寫I/O操作幾倍的提升雖然緩解了數據量暴漲的壓力，但根本應付不了“大數據”時代的考驗。實時web應用達到海量規模的應用，爆炸式的發展模式對于硬件的影響是巨大的�！皟却媸切碌挠脖P”這種觀念將數據的暴漲引向了正確的方向。傳統硬盤的尋道時間年增長5%，而數據增長率與傳輸速度年增長為20%，這種不可調和的不對稱式發展加速了新技術和新硬件的產生。
在Windows系統有一項重要的功能Ready Boost，可以利用USB接口的閃存盤建立一個虛擬內存的緩存區，將經常讀寫的數據轉移到閃存盤中來運行，這樣是給內存插槽有限制或不能增加內存的使用者加快其系統使用速度。由于閃存盤對于零散文件的讀寫速遞強于傳統硬盤，因此用來處理經常讀寫的數據就很快捷，同時也可以延長硬盤的壽命。但是限于閃存盤自身的速度和讀寫壽命，對系統性能提升非常有限。SSD固態盤的流行可以很好的滿足這一矛盾�；赗eady Boost技術加速的思想模式結合提出：內存——SSD固態盤——傳統硬磁盤——網絡云存儲空間的級聯模式，可以考慮多重疊的系統加速模型。即內存負責加速SSD固態盤和傳統硬磁盤，SSD固態盤負責加速傳統硬磁盤和網絡云存儲空間，傳統硬磁盤只負責加速網絡云存儲空間。這種多級加速方式會有效的提高系統運行的速度。下面探討一下其實現的應用背景和思想體系。
1）使用大容量內存，利用內存當作SSD固態盤和硬磁盤的虛擬緩存，從而減少對SSD和硬磁盤的讀寫次數，使后兩者讀寫速度加快，延長使用壽命。這種功能在一般的流行系統下都可以實現。
2）希捷公司向市場推出一種混合固態硬盤產品，結合了SSD和HDD的優點，并通過自我學習算法來加速硬盤速度。由于SSD價格高與技術相比較傳統硬磁盤還存在不成熟，因此混合了SSD和HDD技術的硬盤才得以面市。這種硬盤耗電低，適合使用在移動PC上，當硬盤進入睡眠狀態，數據的存取可以在固態Flash中進行。系統開機速度飛快，啟動讀取系統是從Flash中讀取，不必等待硬盤磁頭的尋道。這種混合式硬盤的設計思想即是SSD固態盤和傳統硬盤的結合技術。
3）SSD固態盤和傳統硬磁盤加速網絡云存儲空間。前者是實體硬件，而后者是邏輯硬件空間。最為簡單的加速方式即是利用本地硬件傳輸帶寬高的特點充當網絡空間的緩存。例如網盤空間上的電影文件，緩沖到硬盤上來播放，這樣可以避免網速不利的情況下帶來的卡頓現象。
多級重疊加速的思想體系建立在上述簡單的單級加速基礎之上。綜合配屬各個實件硬件與邏輯空間的資源分配，重點在速度和數據安全上著手。這種加速體系的效能出眾，功用性強大，符合面向一般用戶的特點。關于數據安全上要討論的是數據保護與安全鏡像技術。內存與SDD固態盤數據傳輸速率相差不多的狀態下，完全可以犧牲一部分固態盤空間作為內存的數據鏡像，內存與傳統硬磁盤則無需采用這種方式保護數據，只用來加速即可。SSD固態盤與硬盤可以存在加速與數據鏡像兩種選擇�？梢赃M行詳細的區分內存數據鏡像和SSD固態盤數據鏡像的內容區別以免造成資源浪費。利用SSD硬盤加速網絡存儲空間而不采取數據鏡像方式是比較符合成本要求的。相對廉價的傳統硬磁盤可以對云空間做數據鏡像和數據保護，同步數據功能為傳統硬磁盤與網盤最佳的結合點。如果網絡速率可以大幅度提升，那么我們就可以摒棄服務器使用多硬磁盤做RAID0和RAID1的混合模式，從而大大的節省了硬件資源和電能源，降低成本是我們始終追求的目標。
作者簡介：趙野 長春理工大學計算機系研究生
趙建平 長春理工大學計算機系院長
