在大型、集中式的數(shù)據(jù)中心中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，往往存在性能、可用性和可擴(kuò)展性等方面問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)較高的資本或運(yùn)營(yíng)支出。而且，集中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)也極易受到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)攻擊。出于這些原因，企業(yè)開始尋求去中心化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方法——區(qū)塊鏈存儲(chǔ)正是其中一種。

區(qū)塊鏈存儲(chǔ)是一種相對(duì)年輕的技術(shù)，但它正漸漸受到更多人的歡迎。而且潛在的企業(yè)用例已經(jīng)開始出現(xiàn)，以幫助數(shù)據(jù)中心提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性和可靠性。在確定這項(xiàng)技術(shù)是否適合你的企業(yè)之前，你需要了解它的工作原理。

區(qū)塊鏈存儲(chǔ)工作原理

區(qū)塊鏈?zhǔn)墙晔只馃岬囊婚T技術(shù)，很多人對(duì)它已經(jīng)非常了解了，它是一種分布式賬本技術(shù)，用于記錄兩方或多方之間的交易。到現(xiàn)在位置，該技術(shù)主要還是用于加密貨幣，如比特幣，但它在其他領(lǐng)域也正取得進(jìn)展。

區(qū)塊鏈分類帳作為一個(gè)去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)，用于保存每個(gè)事務(wù)的詳細(xì)信息。交易按時(shí)間順序添加到分類帳，并存儲(chǔ)為一系列的塊，每個(gè)塊引用前面的塊以形成一個(gè)互連的鏈條。

分類帳分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都保存一個(gè)完整的副本。區(qū)塊鏈自動(dòng)同步和驗(yàn)證所有節(jié)點(diǎn)上的事務(wù)。分類帳對(duì)所有參與成員都是透明的，可以驗(yàn)證，無(wú)需中央機(jī)構(gòu)或第三方驗(yàn)證服務(wù)。

由于其分布式特性，區(qū)塊鏈技術(shù)被評(píng)價(jià)為“天然適合P2P，去中心化存儲(chǔ)”。在這個(gè)場(chǎng)景(數(shù)據(jù)存儲(chǔ))中，區(qū)塊鏈提供了創(chuàng)建一個(gè)地理上分散的存儲(chǔ)資源的邏輯存儲(chǔ)池所需的結(jié)構(gòu)，其中，這些存儲(chǔ)池可充當(dāng)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)。

下圖概述了區(qū)塊鏈存儲(chǔ)的工作原理。

基于區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)系統(tǒng)，會(huì)為存儲(chǔ)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，然后通過(guò)一個(gè)去中心化的基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行分發(fā)，這個(gè)過(guò)程可以分為以下六個(gè)步驟：

·創(chuàng)建數(shù)據(jù)分片。存儲(chǔ)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分成更小的片段，這個(gè)過(guò)程稱為分片(Sharding)。這一步將數(shù)據(jù)分解為可管理的塊，這些塊可以分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上。具體的分片方法取決于數(shù)據(jù)類型和進(jìn)行分片的應(yīng)用程序，對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分片，與NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)或文件共享上的文件是不同的。

·加密每個(gè)分片。分片之后，存儲(chǔ)系統(tǒng)需要加密本地系統(tǒng)上的每個(gè)數(shù)據(jù)分片。內(nèi)容所有者可以完全控制此過(guò)程。目標(biāo)是確保內(nèi)容所有者以外的任何人都無(wú)法查看/訪問(wèn)分片中的數(shù)據(jù)，無(wú)論數(shù)據(jù)位于何處、該數(shù)據(jù)是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)。

·為每個(gè)分片生成哈希(Hash)。區(qū)塊鏈存儲(chǔ)系統(tǒng)根據(jù)分片的數(shù)據(jù)或加密密鑰生成唯一的哈希——即固定長(zhǎng)度的加密輸出字符串。哈希將添加到分類帳和分片元數(shù)據(jù)，以便將事務(wù)鏈接到存儲(chǔ)的分片。生成哈希的確切方法因系統(tǒng)而異。

·復(fù)制每個(gè)分片。存儲(chǔ)系統(tǒng)會(huì)復(fù)制每個(gè)分片，因此有足夠的冗余副本，可確保可用性和性能，并防止性能下降和數(shù)據(jù)丟失。由內(nèi)容所有者來(lái)決定每個(gè)分片的副本數(shù)量以及這些分片所在的位置。此過(guò)程中，內(nèi)容所有者應(yīng)該為需要維護(hù)的最小副本數(shù)建立閾值，以確保不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。

·分發(fā)復(fù)制的分片。P2P網(wǎng)絡(luò)將復(fù)制的分片分發(fā)到地理上分散的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，無(wú)論是區(qū)域還是全局。多個(gè)組織或個(gè)人(有時(shí)也稱作farmer)擁有存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)租用額外的存儲(chǔ)空間可換取某種類型的補(bǔ)償，通常是加密貨幣。沒(méi)有一個(gè)實(shí)體能夠擁有所有存儲(chǔ)資源，或者控制存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)。只有內(nèi)容所有者才能完全訪問(wèn)其所有數(shù)據(jù)，無(wú)論這些節(jié)點(diǎn)位于何處。

·將交易記錄到分類帳。存儲(chǔ)系統(tǒng)記錄區(qū)塊鏈分類帳中的所有事務(wù)，并在所有節(jié)點(diǎn)之間同步該信息。分類帳存儲(chǔ)與事務(wù)相關(guān)的詳細(xì)信息，例如分片位置，分片哈希和租賃成本等等。由于分類帳基于區(qū)塊鏈技術(shù)，因此它具有透明性、可驗(yàn)證性、可追溯性以及防篡改性。

雖然本文列出了六個(gè)步驟，但區(qū)塊鏈集成是一個(gè)持續(xù)不斷的過(guò)程，不局限于這幾步，確切的方法取決于具體存儲(chǔ)系統(tǒng)。例如，當(dāng)存儲(chǔ)過(guò)程首次啟用時(shí)，可能最初會(huì)在區(qū)塊鏈分類帳中記錄事務(wù)。然后，會(huì)使用信息(例如唯一哈希或特定于節(jié)點(diǎn)的詳細(xì)信息)來(lái)更新事務(wù)，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)是可用的。接著，在參與節(jié)點(diǎn)對(duì)事務(wù)進(jìn)行了驗(yàn)證之后，系統(tǒng)會(huì)將事務(wù)標(biāo)記為分類帳中的最終事務(wù)并進(jìn)行鎖定，以防止篡改。

所以，以上描述的六個(gè)步驟，只是對(duì)區(qū)塊鏈存儲(chǔ)過(guò)程的概念化總結(jié)。具體方法取決于特定存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)際需求，即存儲(chǔ)系統(tǒng)如何針對(duì)給定的用例進(jìn)行實(shí)施，以及如何管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。