IaaS、PaaS和SaaS 设计和实施云数据存储架构主要包括什么

本文探讨了云环境中的IaaS、PaaS和SaaS三种托管模型的存储特性,包括卷存储、对象存储和结构化/非结构化数据。重点介绍了各自模型的存储类型以及面临的威胁,如数据安全、访问控制和网络物理风险。

云环境的IaaS、PaaS和SaaS托管模型都使用自己独特的存储方法,如下表。三 种模型都有其独特的挑战和威胁。

IaaSPaaSSaaS
结构化信息存储与管理
对象非结构化内容与文件存储

存储类型

根据所使用的云平台的类型以及每种类型所需的特殊注意事项和支持模型,通常使用和提供不同的存储类型。

laaS模型的常用存储类型

尽管IaaS模型对云客户具有最大的自由度和支待需求,但度量服务虚拟化技术在存储 方面也发挥了作用。存储由云服务提供商根据云客户的特定需求来分配和维护。IaaS模型中, 存储分为两个基本类别:卷存储和对象存储。
卷(Volume)存储卷存储是由云服务提供商分配并连接到虚拟主机的虚拟硬盘。操作系 统通过与传统服务器模型相同的方式查看驱动器,并使用相同的方式与驱动器交互。驱动器 可按传统意义上的文件系统开展格式化和维护工作,并作为文件系统加以利用。大多数云服 务提供商使用IaaS模型的卷方法分配和维护存储。
对象(Object珔储对象存储是作为API或Web服务调用运行的文件存储。文件不是位 于文件树结构中,也不是作为传统的硬盘驱动器访问,而是作为对象存储在一个独立系统中, 并给出一个键值供参考和检索。许多云系统将对象存储用于虚拟主机镜像和大文件。

PaaS模型的常用存储类型

PaaS模型的存储设计与IaaS模型差异极大,因为云服务提供商负责整个平台的运维, 云客户只负责应用程序。这也将存储系统的责任交给云服务提供商。使用PaaS模型,存储分 为结构化和非结构化两类。

结构化 结构化数据是有条理且已分类的数据,结构化数据可很容易地存放在按照规则 集设计的规范化数据库或其他存储系统中。结构化数据结构允许应用程序研发团队轻松地从 其他数据源或非生产环境导入数据,并将其用于生产系统。结构化数据通常是经过规划和优 化的,以便在不需要定制或调整的情况下使用搜索技术。这使云客户能充分认识到云托管应 用程序的能力和潜力。但应用程序研发人员和云安全专家需要特别注意规避供应商锁定 (Lock-in)风险。

非结构化 非结构化数据是在严格的格式化数据库的数据结构中不能使用或不容易存 储的信息。原因可能是文件的大小或文件的类型。非结构化类型的文件通常包括多媒体文 件(视频、音频)、照片、MicrosoftOffice生成的文件、网站文件或任何不适合数据库结构的 文件。

SaaS模型的常用存储类型

在SaaS服务模型中,云服务提供商全权负责整个基础架构和应用程序。因此,云客户除 了能将数据放入存储外,对存储几乎没有任何控制措施。SaaS模型最常见的两种存储类型是信息存储与管理和内容与文件存储。 信息存储与管理 这是在应用程序使用和维护的数据库中存储数据的经典形式。数据要 么由应用程序生成,要么使用接口通过应用程序导入并加载到数据库中。 内容与文件存储 “内容与文件存储”是SaaS应用程序允许上传不属于底层数据库的 数据的位置。文件和内容由应用程序保存为另一种存储方式,供用户访问。

云存储的威胁

对存储而言,最常见、最容易理解的威胁是未授权访问或未授权使用数据。这可能是外 部威胁或对系统的破坏,也可能是恶意内部人员持有访问数据的安全凭证(Credential),但用 于未授权访问的目的。尽管这类威胁往往集中在安全的机密性原则上,但肯定也适用于数据 的完整性。能够篡改或销毁应用程序数据的攻击会对组织的业务流程构成重大威胁。

云环境的本质问题以及存储在大型系统中的分布方式(通常具有地理多样性),导致数据 泄露或暴露的可能性大大增加。这在云环境中更为复杂,因为组织还必须对云服务提供商的 工作人员提供对云环境中的系统的管理访问权限。
云环境中的存储系统还面临来自网络和物理方面的威胁。从网络的角度看,存储系统很 容易受到DoS攻击,这涉及可用性的核心原则,也是云计算的一个主要特征。尽管云环境有 多重冗余的系统但仍然面临着同样的威胁,如数据损坏、物理销毁和故障。 当需要销毁数据介质时,主要的挑战是确保数据完全脱敏以符合安全策略、法律、法规、 指南的要求。在云环境中,与传统的服务器模型相比,介质的物理销毁几乎是不可能的,因 此需要依赖用于覆写技术或加密擦除技术的软件脱敏机制。

### IaaSPaaS、DaaSSaaS的区别 云计算服务模式主要包括基础设施即服务IaaS)、平台即服务PaaS)、数据即服务(DaaS)软件即服务SaaS)。它们各自提供了不同层次的服务,满足了不同用户的需求。 - **IaaS** 提供的是最基础的计算资源,如虚拟机、存储空间网络连接等。它相当于将传统的数据中心硬件设施通过互联网提供给用户[^3]。用户可以完全控制操作系统、中间件、运行环境以及应用程序本身,但同时也需要负责这些层面的维护工作。 - **PaaS** 在IaaS的基础上更进一步,为开发者提供了一个完整的开发运行环境。这通常包括数据库服务、SDK、API以及其他工具,允许用户直接在平台上构建、测试、部署管理应用程序[^1]。PaaS减少了设置管理底层基础设施的需求,使得开发团队能够专注于编写代码而不是处理服务器配置。 - **DaaS** 是一种较新的概念,指的是以云服务形式提供的数据管理解决方案。它不仅提供数据存储功能,还可能涵盖数据集成、数据分析、数据治理等一系列的数据服务。DaaS的目标是帮助企业简化数据相关的复杂性,并确保数据的安全性一致性。 - **SaaS** 则是最接近最终用户的云服务模式。在这种模式下,提供商向客户提供现成的应用程序,并且所有的后端技术细节都由服务商来处理。用户只需要一个Web浏览器就可以访问应用,无需安装或维护任何软件[^3]。常见的例子有在线办公套件、邮件服务等。 ### 与DevOps的关系 DevOps是一种强调协作与沟通的文化实践技术方法论,旨在提高软件开发的速度质量。在云计算环境中,尤其是使用PaaS时,DevOps的理念得到了很好的支持: - 使用PaaS可以让开发人员快速获得所需的开发环境,而不需要等待IT部门准备物理服务器或其他基础设施。这种即时可用性促进了敏捷开发流程中的持续集成/持续交付(CI/CD)环节。 - PaaS平台往往内置了对DevOps工具链的支持,比如版本控制系统、自动化测试框架、构建工具等,从而帮助团队实现更加高效的软件开发生命周期管理。 - 对于采用SaaS模型的企业来说,虽然他们不直接参与底层架构的管理工作,但是很多SaaS供应商也提供了丰富的API接口,允许企业通过外部系统集成等方式来进行一定程度上的定制化开发及运维活动。 综上所述,每种云服务模式都有其特定的角色定位服务范围,而DevOps则贯穿于整个软件开发生命周期中,利用合适的云服务模式可以帮助组织更好地实施DevOps实践。 ```python # 示例代码 - 快速排序算法实现 def quick_sort(arr): if len(arr) <= 1: return arr else: pivot = arr[len(arr) // 2] left = [x for x in arr if x < pivot] middle = [x for x in arr if x == pivot] right = [x for x in arr if x > pivot] return quick_sort(left) + middle + quick_sort(right) # 测试快速排序函数 test_array = [3,6,8,10,1,2,1] print(quick_sort(test_array)) # 输出应为 [1, 1, 2, 3, 6, 8, 10] ```
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