可靠数据存储利器，程序保障与节能设计同行 (可靠数据存储方式)

一、引言

随着信息技术的迅猛发展，数据存储已经成为信息技术领域不可或缺的一环。
对于企业和个人而言，数据的价值日益凸显，如何确保数据的可靠性、安全性和存储效率成为了亟待解决的问题。
本文将从可靠数据存储的角度出发，探讨程序保障与节能设计的重要性及其在实际应用中的实施方法。

二、数据存储的重要性与挑战

数据存储是计算机系统中保存数据的过程，包括硬盘存储、闪存存储和网络存储等多种形式。
在现代社会中，无论是企业的运营管理还是个人的生活，数据都扮演着至关重要的角色。
数据存储面临着诸多挑战，如数据丢失、数据泄露和数据损坏等问题，这些问题可能导致巨大的经济损失和信誉损失。
因此，可靠数据存储方式的探索与实践至关重要。

三、可靠数据存储方式

为了确保数据的可靠性、安全性和存储效率，我们需要采取一系列可靠的数据存储方式。以下是一些常见的可靠数据存储方法：

1. 数据备份与恢复：定期备份数据是确保数据安全的基本措施之一。通过备份数据，可以在数据丢失时迅速恢复，从而避免经济损失。
2. 数据冗余与容错技术：通过增加额外的数据副本或采用纠错编码技术，可以在部分数据损坏时恢复原始数据，从而提高数据的可靠性。
3. 数据加密技术：数据加密是保护数据安全的重要手段。通过加密技术，可以确保数据在传输和存储过程中的安全性，防止数据泄露。
4. 分布式存储系统：通过将数据分散存储在多个节点上，可以实现对数据的分布式存储。这种存储方式可以提高数据的可靠性和可用性，同时降低单点故障的风险。

四、程序保障与节能设计同行

在可靠数据存储的过程中，程序保障和节能设计是密不可分的。以下是如何在数据存储中实现程序保障和节能设计的策略：

1. 程序保障：为了保证数据的可靠性和安全性，数据存储系统需要具备强大的程序保障能力。这包括防止恶意攻击、异常处理和数据验证等方面的能力。通过采用先进的算法和技术，可以确保数据存储系统的稳定性和安全性。
2. 节能设计：随着数据量的不断增长，数据存储系统的能耗问题日益突出。为了实现可持续的数据存储，我们需要注重节能设计。例如，采用低功耗硬件、优化存储算法和智能能耗管理等技术，可以降低数据存储系统的能耗，提高系统的能效比。

五、实际应用中的实施方法

在实际应用中，如何实现可靠数据存储方式的程序保障和节能设计呢？以下是一些具体的实施方法：

1. 制定合理的备份策略：定期备份数据并存储在安全可靠的地方，以确保数据的安全性和可靠性。
2. 选择可靠的存储设备：选择具有高可靠性和高性能的存储设备，如固态硬盘和高质量的网络存储设备。
3. 加强安全防护措施：采用先进的加密算法和安全技术，保护数据的传输和存储过程的安全。
4. 优化存储算法和能耗管理：通过优化存储算法和智能能耗管理，降低数据存储系统的能耗，提高能效比。
5. 建立完善的维护和管理机制：定期对数据存储系统进行维护和检查，确保其正常运行和安全性。

六、结论

可靠数据存储是信息技术领域的重要课题。
通过采用合理的数据存储方式、程序保障和节能设计策略，我们可以确保数据的可靠性、安全性和存储效率。
未来，随着技术的不断发展，我们还需要不断探索和创新数据存储技术和管理方法以适应大数据时代的需求。

云计算使得信息的储存是一个什么样的方式。

产品定义：BC—oNest(Object Nest)是一个以对象形式存储和管理海量非结构化数据的云存储系统。 BC—oNest可以为互联网业务和企业用户提供低成本的PB级存储规模，具备高可靠、高安全性和高扩展性的云存储服务。 产品实现了跨机架的海量对象存储和备份功能：提供WEB方问(业务使用门户以及REST API)以及SDK：提供批量导入导出工具来支持oNest和Linux本地目录之间的相互拷贝：支持Windows客户端工具，方便用户的使用。 产品特点按需分配的存储空间：系统支持TB级到PB级的存储空间管理，存储容量可在线平滑扩容。 可靠的数据存储：系统支持对象数据跨机架存储；在每个AZ内多副本存储。 系统的健康检查模块保证副本减少的情况下，自动修复副本数量：同时系统内部实现了数据的完整性校验机制，防止数据被非法篡改或损坏。 安全的数据访问控制：系统的认证鉴权和ACI一访问控制机制保证数据只被授权用户访问：同时系统支持密钥签名机制，保证用户访问消息在传输通道上的安全性。 高性能的数据处理：提供Multi Part的并发上传功能提高大对象上传速度：支持基于Range的多点并发下载功能提高对象下载速度：数据节点内部采用文件聚合的方法提高性能：支持高并发的用户访问和高吞吐的数据流量。 高可用的数据服务能力：AZ内多副本存储和副本自动修复能力，提高了系统持续服务能力，在常见的服务器集群节点或局部网络故障情形中，系统具有高可用性。 提供多种数据访问接口：系统对外提供WEB访问(业务使用门户及REST API)以及SDK，并提供批量导入导出工具来支持oNest和Linux本地目录之间的相互拷贝。 在服产品版本及特性:5.X版本：自主研发的以对象形式存储和管理海量非结构化数据的存储系统基于跨机架的大规模数据中心环境设计，具有极强的水平扩展能力提供类AWS S3的REST API和SDK，以及本地批量数据导入导出工具支持用户、容器以及对象的访问权限管理和控制服务可用性99.9%，数据可靠性99.%，无单点故障，支持线性扩展支持至少千亿级对象存储，单个对象最大5TB，千兆网络环境下4KB对象读取响应时间小于100ms支持用户可选的服务器端及客户端数据加密存储，整个过程对用户透明支持系统和存储资源监控及告警功能，易运营可管理提供面向系统、用户和容器三个级别的准实时统计计量能力，支持用户按需付费6.0版本：基于主流ceph产品，支持纠删码，支持主流s3接口核心功能：1：对象相关功能对象管理：系统支持对象的创建、读取和删除、设置用户自定义元数据等功能。 对象访问控制：系统支持设置或获取容器和对象访问权限(ACL)等功能。 2：容器相关功能容器管理：系统按容器组织对象，每个用户可拥有零或多个容器，每个用户可包合零或多个对象。 系统支持容器的创建、删除，按字典序列出容器内的对象等功能。 3：用户相关功能用户认证及权限：对用户的身份进行认证，确认访问用户的身份，完成认证后基于用户状态、配额和权限进行确认。 4：系统相关功能计量信息：提供为资源池管理系统提供计费需要的计量信息，包括空间占用、访问流量等。 用户控制：提供用户运营管理访问控制包括签约对象存储服务、查看对象存储服务等功能。 日志管理：提供对系统日志的记录及浏览功能。 统计报表：提供对系统各项指标的统计和分析，包括系统数据日志、用户日志及日志管理、访问统计、统计总空间占用、统计总用户数、统计各个节点上占用空间大小、容器总数量、流量信息统计等。 运维管理：提供云存储系统内部管理、维护，包括系统管理用户认证鉴权、系统管理角色管理、设备状态监控、设备维护等功能。 产品优势：BC—oN est是基于标准X86服务器集群的对象存储系统。 产品优势主要体现在：容量和性能随节点增加而线性增强，且支持无缝的在线扩容和升级维护。 基于X86存储服务器的结构具有低成本特点。 系统的高可靠设计，单磁盘和单服务器故障不会影响系统服务，保障用户数据的可用性。 安全认证和数据加密手段，为用户提供安全的数据存储服务。 应用场景：广泛应用于公众云存储服务，为用户和企业提供按需扩展的云存储服务。 支持各类互联网应用，如网盘类应用中对图片、文档和音视频的存储j对象存储通过与主流备份软件结合，可向用户提供更具成本效益、更低TCO的备份方案j对象存储与归档软件、分级存储软件结合，可以将在线系统中的数据无缝归档／分级存储到对象存储系统，减少阵列等在线系统存储资源。 应用案例：中国移动公众服务云一：应用背景和面临的问题云存储是laaS核心服务之一，主要支撑海量非结构化数据的存储和处理需求。 传统的非结构数据存储系统主要采用磁盘阵列和NAS设备实现，为本地服务器提供块存储空间或文件存储空间，本质上属于数据中心内部的解决方案，主要存在的问题包括：首先，两者的服务接口协议上都不能满足在广域网范围提供服务的能力要求j其次，磁盘阵列和NAS设备的扩展I生也有限，不能满足百亿级文件的存储需求j最后，设备成本较高，基于阵列设备提供的云存储服价格不具备竞争性。 二：解决方案公众服务云的对象存储服务使用BC—oNest产品实现。 300台存储服务器可以提供PB级的对象存储服务空间支持百亿级的对象存储。 三：商业价值中国移动公众服务云采用自主研发的BC—oNest，系统建设上相比使用商用解决方案节约成本数百万元。 自主研发产品的应用也使得研发和运营实现紧密互动，对象存储服务的功能可随着市场竞争的要求实现快速迭代开发。 基于BC—oNest的对象存储服务是中国移动在公众服务云布局的重要环节之一，将为中国移动拓展行业云应用奠定坚实的基础。 欢迎拨打至中移软件技术有新公司咨询！

世界上最好的数据储存方式是什么？

有什么好比较的。 最可靠，最廉价，最标准的就是磁带，缺点是顺序存储，随机读取性能不行。 cd原来可以取代磁带，也确实有大型cd库。 但目前来看，在可靠性上，cd还不如磁带。 优点是容量大，可以随机读取。 硬盘的麻烦在于接口还在进化，10年前的硬盘即使保存下来，也会因为接口的改变而无法使用。 固态硬盘和存储卡就是一回事，缺点在于同价格下容量低，也不够可靠打孔纸卡这种已经淘汰的东西就不用说了

什么是RAID？实现原理？六种raid技术？

概述 RAID是“Redundant Array of Independent Disk”的缩写，中文意思是独立冗余磁盘阵列。 冗余磁盘阵列技术诞生于1987年，由美国加州大学伯克利分校提出。 RAID磁盘阵列（Redundant Array of Independent Disks） 简单地解释，就是将N台硬盘通过RAID Controller（分Hardware，Software）结合成虚拟单台大容量的硬盘使用，其特色是N台硬盘同时读取速度加快及提供容错性 Fault Tolerant，所以RAID是当成平时主要访问Data的Storage不是Backup Solution。 在RAID有一基本概念称为EDAP（Extended Data Availability and Protection），其强调扩充性及容错机制，也是各家厂商如：Mylex，IBM，HP，Compaq，Adaptec，Infortrend等诉求的重点，包括在不须停机情况下可处理以下动作： RAID 磁盘阵列支援自动检测故障硬盘； RAID 磁盘阵列支援重建硬盘坏轨的资料； RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘备援 Hot Spare； RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘替换 Hot Swap； RAID 磁盘阵列支援扩充硬盘容量等。 一旦RAID阵列出现故障，硬件服务商只能给客户重新初始化或者REBUILD，这样客户数据就会无法挽回。 因此对RAID0、RAID1、RAID5以及组合型的RAID系列磁盘阵列数据恢复，出现故障以后只要不对阵列作初始化操作，就有机会恢复出故障RAID磁盘阵列的数据。 [编辑本段]技术规范 （1）RAID技术规范简介 冗余磁盘阵列技术最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，以降低大批量数据存储的费用，同时也希望采用冗余信息的方式，使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失，从而开发出一定水平的数据保护技术，并且能适当的提升数据传输速度。 过去RAID一直是高档服务器才有缘享用，一直作为高档SCSI硬盘配套技术作应用。 近来随着技术的发展和产品成本的不断下降，IDE硬盘性能有了很大提升，加之RAID芯片的普及，使得RAID也逐渐在个人电脑上得到应用。 那么为何叫做冗余磁盘阵列呢？冗余的汉语意思即多余，重复。 而磁盘阵列说明不仅仅是一个磁盘，而是一组磁盘。 这时你应该明白了，它是利用重复的磁盘来处理数据，使得数据的稳定性得到提高。 （2）RAID的工作原理 RAID如何实现数据存储的高稳定性呢？我们不妨来看一下它的工作原理。 RAID按照实现原理的不同分为不同的级别，不同的级别之间工作模式是有区别的。 整个的RAID结构是一些磁盘结构，通过对磁盘进行组合达到提高效率，减少错误的目的，不要因为这么多名词而被吓坏了，它们的原理实际上十分简单。 为了便于说明，下面示意图中的每个方块代表一个磁盘，竖的叫块或磁盘阵列，横称之为带区。 （3）RAID规范 主要包含RAID 0～RAID 7等数个规范，它们的侧重点各不相同，常见的规范有如下几种： RAID 0：无差错控制的带区组[Raid 0]Raid 0要实现RAID0必须要有两个以上硬盘驱动器，RAID0实现了带区组，数据并不是保存在一个硬盘上，而是分成数据块保存在不同驱动器上。 因为将数据分布在不同驱动器上，所以数据吞吐率大大提高，驱动器的负载也比较平衡。 如果刚好所需要的数据在不同的驱动器上效率最好。 它不需要计算校验码，实现容易。 它的缺点是它没有数据差错控制，如果一个驱动器中的数据发生错误，即使其它盘上的数据正确也无济于事了。 不应该将它用于对数据稳定性要求高的场合。 如果用户进行图象（包括动画）编辑和其它要求传输比较大的场合使用RAID0比较合适。 同时，RAID可以提高数据传输速率，比如所需读取的文件分布在两个硬盘上，这两个硬盘可以同时读取。 那么原来读取同样文件的时间被缩短为1/2。 在所有的级别中，RAID 0的速度是最快的。 但是RAID 0没有冗余功能的，如果一个磁盘（物理）损坏，则所有的数据都无法使用。 RAID 1：镜象结构[Raid 1]Raid 1对于使用这种RAID1结构的设备来说，RAID控制器必须能够同时对两个盘进行读操作和对两个镜象盘进行写操作。 通过下面的结构图您也可以看到必须有两个驱动器。 因为是镜象结构在一组盘出现问题时，可以使用镜象，提高系统的容错能力。 它比较容易设计和实现。 每读一次盘只能读出一块数据，也就是说数据块传送速率与单独的盘的读取速率相同。 因为RAID1的校验十分完备，因此对系统的处理能力有很大的影响，通常的 RAID功能由软件实现，而这样的实现方法在服务器负载比较重的时候会大大影响服务器效率。 当您的系统需要极高的可靠性时，如进行数据统计，那么使用 RAID1比较合适。 而且RAID1技术支持“热替换”，即不断电的情况下对故障磁盘进行更换，更换完毕只要从镜像盘上恢复数据即可。 当主硬盘损坏时，镜像硬盘就可以代替主硬盘工作。 镜像硬盘相当于一个备份盘，可想而知，这种硬盘模式的安全性是非常高的，RAID 1的数据安全性在所有的RAID级别上来说是最好的。 但是其磁盘的利用率却只有50%，是所有RAID级别中最低的。 RAID2：带海明码校验 从概念上讲，RAID 2 同RAID 3类似， 两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上， 条块单位为位或字节。 然而RAID 2 使用一定的编码技术来提供错误检查及恢复。 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。 因此，在商业环境中很少使用。 下图左边的各个磁盘上是数据的各个位，由一个数据不同的位运算得到的海明校验码可以保存另一组磁盘上，具体情况请见下图。 由于海明码的特点，它可以在数据发生错误的情况下将错误校正，以保证输出的正确。 它的数据传送速率相当高，如果希望达到比较理想的速度，那最好提高保存校验码ECC码的硬盘，对于控制器的设计来说，它又比RAID3，4或5要简单。 没有免费的午餐，这里也一样，要利用海明码，必须要付出数据冗余的代价。 输出数据的速率与驱动器组中速度最慢的相等。 RAID3：带奇偶校验码的并行传送[Raid 3]Raid 3这种校验码与RAID2不同，只能查错不能纠错。 它访问数据时一次处理一个带区，这样可以提高读取和写入速度,它象RAID 0一样以并行的方式来存放数，但速度没有RAID 0快。 校验码在写入数据时产生并保存在另一个磁盘上。 需要实现时用户必须要有三个以上的驱动器，写入速率与读出速率都很高，因为校验位比较少，因此计算时间相对而言比较少。 用软件实现RAID控制将是十分困难的，控制器的实现也不是很容易。 它主要用于图形（包括动画）等要求吞吐率比较高的场合。 不同于 RAID 2，RAID 3使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。 如果奇偶盘失效，则不影响数据使用。 RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。 利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高，但是硬盘利用率得到了很大的提高，为n-1。 RAID4：带奇偶校验码的独立磁盘结构[Raid 4]Raid 4RAID4和RAID3很象，不同的是，它对数据的访问是按数据块进行的，也就是按磁盘进行的，每次是一个盘。 在图上可以这么看，RAID3是一次一横条，而RAID4一次一竖条。 它的特点的RAID3也挺象，不过在失败恢复时，它的难度可要比RAID3大得多了，控制器的设计难度也要大许多，而且访问数据的效率不怎么好。 RAID5：分布式奇偶校验的独立磁盘结构 从它的示意图上可以看到，它的奇偶校验码存在于所有磁盘上，其中的p0代表第0带区的[Raid 5]Raid 5奇偶校验值，其它的意思也相同。 RAID5的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。 因为奇偶校验码在不同的磁盘上，所以提高了可靠性，允许单个磁盘出错。 RAID 5也是以数据的校验位来保证数据的安全，但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位，而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。 这样，任何一个硬盘损坏，都可以根据其它硬盘上的校验位来重建损坏的数据。 硬盘的利用率为n-1。 但是它对数据传输的并行性解决不好，而且控制器的设计也相当困难。 RAID 3 与RAID 5相比，重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输，需涉及到所有的阵列盘。 而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，可进行并行操作。 在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作，将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。 RAID-5的话，优点是提供了冗余性（支持一块盘掉线后仍然正常运行），磁盘空间利用率较高（N-1/N），读写速度较快（N-1倍）。 但当掉盘之后，运行效率大幅下降。 RAID6：带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构[Raid 6]Raid 6名字很长，但是如果看到图，大家立刻会明白是为什么，请注意p0代表第0带区的奇偶校验值，而pA代表数据块A的奇偶校验值。 它是对RAID5的扩展，主要是用于要求数据绝对不能出错的场合。 当然了，由于引入了第二种奇偶校验值，所以需要N+2个磁盘，同时对控制器的设计变得十分复杂，写入速度也不好，用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多，造成了不必须的负载。 我想除了军队没有人用得起这种东西。 RAID7：优化的高速数据传送磁盘结构 RAID7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，提高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实时操作芯片，达到不同实时系统的需要。 允许使用SNMP协议进行管理和监视，可以对校验区指定独立的传送信道以提高效率。 可以连接多台主机，因为加入高速缓冲存储器，当多用户访问系统时，访问时间几乎接近于0。 由于采用并行结构，因此数据访问效率大大提高。 需要注意的是它引入了一个高速缓冲存储器，这有利有弊，因为一旦系统断电，在高速缓冲存储器内的数据就会全部丢失，因此需要和 UPS一起工作。 当然了，这么快的东西，价格也非常昂贵。 RAID10：高可靠性与高效磁盘结构 这种结构无非是一个带区结构加一个镜象结构，因为两种结构各有优缺点，因此可以相互补充，达到既高效又高速还可以的目的。 大家可以结合两种结构的优点和缺点来理解这种新结构。 这种新结构的价格高，可扩充性不好。 主要用于容量不大，但要求速度和差错控制的数据库中。 RAID53：高效数据传送磁盘结构 越到后面的结构就是对前面结构的一种重复和再利用，这种结构就是RAID3和带区结构的统一，因此它速度比较快，也有容错功能。 但价格十分高，不易于实现。 这是因为所有的数据必须经过带区和按位存储两种方法，在考虑到效率的情况下，要求这些磁盘同步真是不容易。 RAID0+1： 把RAID0和RAID1技术结合起来，即RAID0+1。 数据除分布在多个盘上外，每个盘都有其物理镜像盘，提供全冗余能力，允许一个以下磁盘故障，而不影响数据可用性，并具有快速读/写能力。 要求至少4个硬盘才能作成RAID0+1。 （3）JBOD模式 JBOD通常又称为Span。 它是在逻辑上将几个物理磁盘一个接一个连起来，组成一个大的逻辑磁盘。 JBOD不提供容错，该阵列的容量等于组成Span的所有磁盘的容量的总和。 JBOD严格意义上说，不属于RAID的范围。 不过现在很多IDE RAID控制芯片都带着种模式，JBOD就是简单的硬盘容量叠加，但系统处理时并没有采用并行的方式，写入数据的时候就是先写的一块硬盘，写满了再写第二块硬盘…… 实际应用中最常见的是RAID0 RAID1 RAID5 和RAID10 由于在大多数场合，RAID5包含了RAID2-4的优点，所以RAID2-4基本退出市场 现在，一般认为RAID2-4只用于RAID开发研究 （4）我们能够用得上的IDE RAID 上面是对RAID原理的叙述，而我们Pcfans最关心的是RAID的应用。 我们日常使用 IDE硬盘，而且很容易买到IDE RAID卡和集成RAID芯片的主板。 所以跟我们最贴近的是IDE RAID。 限于应用级别很低，IDE RAID多数只支持RAID 0，RAID 1，RAID 0+1，JBOD模式。 [编辑本段]RAID的应用 开始时RAID 方案主要针对SCSI硬盘系统，系统成本比较昂贵。 1993年，HighPoint公司推出了第一款IDE-RAID控制芯片，能够利用相对廉价的IDE 硬盘来组建RAID系统，从而大大降低了RAID的“门槛”。 从此，个人用户也开始关注这项技术，因为硬盘是现代个人计算机中发展最为“缓慢”和最缺少安全性的设备，而用户存储在其中的数据却常常远超计算机的本身价格。 在花费相对较少的情况下，RAID技术可以使个人用户也享受到成倍的磁盘速度提升和更高的数据安全性，现在个人电脑市场上的IDE-RAID控制芯片主要出自HighPoint和Promise公司，此外还有一部分来自AMI公司（如表 2）。 面向个人用户的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID 0、RAID 1和RAID 0+1（RAID 10）等RAID规范的支持，虽然它们在技术上无法与商用系统相提并论，但是对普通用户来说其提供的速度提升和安全保证已经足够了。 随着硬盘接口传输率的不断提高，IDE-RAID芯片也不断地更新换代，芯片市场上的主流芯片已经全部支持ATA 100标准，而HighPoint公司新推出的HPT 372芯片和Promise最新的PDC芯片，甚至已经可以支持ATA 133标准的IDE硬盘。 在主板厂商竞争加剧、个人电脑用户要求逐渐提高的今天，在主板上板载RAID芯片的厂商已经不在少数，用户完全可以不用购置 RAID卡，直接组建自己的磁盘阵列，感受磁盘狂飙的速度。 一下RAID的几种组合的效率图