基于Android手机的可靠云存储系统的架构设计
任硕果
摘要：本系统研究一种基于Android手机的可靠云存储服务器架构。文件在内部存储机制上采用分布式存储，文件采用冗余切片，数据加密，数据校验，分布式类文件系统等方法，分散存储到云存储服务器中，保证数据的高可靠性。
关键词：云存储；系统架构；Android
1云计算技术概述
随着云计算技术的逐步成熟，云安全问题也日益突出。用户将数据存放到一家云存储提供商的系统中，往往会带来数据完整性、保密性、可用性和厂商锁定等风险。与此同时，以Android为代表的移动智能终端所面对的安全问题也日益严重。
为了弥补传统云存储以及移动设备所带来的风险，同时满足广大用户对手机等移动设备的使用需求，设计了跨越多服务提供商的Android可靠云存储网盘系统。该系统不依赖于单一的云存储厂商，文件经过冗余分片和加密，存储在两个云存储提供商的系统中。用户将无需担心数据完整性，安全性以及数据可靠性等问题。同时，基于Android终端实现本系统，用户既能体验到移动互联与云存储技术带来的便利，又能获得前所未有的数据安全体验。
2国外主流云网盘的现状
Google Drive是google提供的一项网盘服务，免费提供15 GB空间，支持存储和共享各种类型的文件，用户可以实时和他人进行协同办公，带有强大的搜索功能，文档修改同步功能等。中国用户访问Google Drive会出现一定困难。
Dropbox的免费空间只有2 GB，最大的特点就是“增量同步”，比如一个Word文档，修改了一小部分，它会与云端进行比对，然后只需上传修改的部分。这个特性在修改大型文件的时候十分好用，不需要整个重新上传。但在中国不能完全正常访问。
OneDrive是微软公司的一款云存储服务软件，与电脑Windows 8以上系统高度整合，与WP手机电脑同步十分方便，和Office高度整合，并且可以在线office Web编辑文档。但除此功能比较少，比较少人用。
百度云网盘是百度2012年正式推出的一项免费云存储服务，首次注册即可获得5 GB的空间，首次上传一个文件可以获得1 GB，登录百度云移动端，就能立即领取2 048 G永久免费容量。目前有Web版、Windows客戶端、Android手机客户端，Mac客户端，IOS客户端和WP客户端。用户可以轻松将自己的文件上传到网盘上，普通用户单个文件最大可达4G，并可以跨终端随时随地查看和分享。百度网盘提供离线下载、文件智能分类浏览、视频在线播放、文件在线解压缩、免费扩容等功能。
微云是腾讯公司为用户打造的一项智能云服务，10 T免费云空间。可以通过微云方便地在手机和电脑之间同步文件、推送照片和传输数据。支持文件、照片一键分享到微信，微信支持微云插件发送照片、文件，支持2G/3G网络下推送照片。
上述各种网盘在使用体验中，虽然优势和特点各不相同，但是这些网盘在数据安全上都存在重要的问题。网盘将数据存放到自家的云存储系统中，这样用户的数据存在完整性、保密性、可用性和厂商锁定等风险。
3可靠云存储系统的架构设计
3.1实现网盘高可靠云存储系统的相关技术
本系统将文件分片编码，散布到不同的云存储提供商的网盘中。文件分片解决了厂商锁定的风险；带有容错能力的非系统编码，保证系统的可靠性、数据保密性。对文件片散列运算作为校验和，判断文件是否被修改，保证数据完整性。使用元数据来记录文件散布信息和目录结构信息，元数据则通过AES加密算法进行加密，并用多副本策略散布到不同的网盘上，加密保证了元数据的保密性，多副本实现元数据一致性。
3.2设计云存储服务系统框架
本系统框架设计主要分为4层，由下到上分别为网络层、接口层、系统层和用户层，层级结构如图1所示。
网络层：一方面接收上层接口层的表单数据，然后使用HTTP协议通过网络，把数据发送给云存储服务器；另一方面获取服务器响应，并将响应信息交付给接口层。
接口层：该层主要负责按照文件编码要求的数据组织格式，对系统层数据进行管理组织，组织好表单后交付给网络层；同时，等待底层网络层发来的各种响应，并解析响应信息，将解析结果交付给上层系统层，待系统层去判断与处理。
系统层：主要负责引导用户对本系统软件进行授权访问，负责对下层目录树管理模块、文件管理模块和元数据管理模块进行统一调度管理，以实现用户操作请求和保证模块间的一致性。
用户层：负责接收用户文件上传、下载、删除、创建目录等请求，并将请求信息交付给系统层。同时，又会接收来自系统层的处理结果，最后以界面的形式将结果展示给用户。
3.3设计云存储服务系统核心层
系统核心层由授权认证单元、令牌管理单元和操作处理单元3部分组成。图2展示了该层的模块结构和功能。
授权认证单元主要负责引导用户对本系统软件进行OAuth标准授权，授权本系统软件可以访问用户存储在网盘上的资源。
令牌管理单元负责对各网盘厂商提供的令牌进行管理，保证令牌的安全和长期有效。
操作处理单元负责对下层目录树管理模块、文件管理模块和元数据管理模块进行统一调度管理，以实现用户操作请求和保证模块间的一致性。
4实验测试
本系统利用本院云计算技术与应用实验室，使用实训室内的云节点服务器搭建云存储服务器，测试系统架构合理可行。本系统依托柳州市登峰科技公司的云服务平台，进行系统负载测试和压力测试，检验系统安全性、可靠性达到现场使用的需求。
