企業越來越多地將IT基礎架構從本地系統轉移到云服務。在這個過程中，他們面臨著分布式系統設計人員熟悉的問題：最大限度地減少性能降級–當應用程序和用戶與其數據分離時會出現性能下降。即使企業全面使用云基礎架構，并將應用程序和存儲放在同一云區域中，也無法避免這種降低性能帶來的云延遲，因為員工仍必須通過互聯網來訪問文件共享和數據庫。

無論是在處理器芯片上還是在企業IT環境中，數據延遲的典型解決方案都是緩存和同步。通過這些技術，企業可以將經常訪問的信息復制到本地存儲庫，并將本地更改自動復制到中央存儲位置。

存儲緩存在云端有多種形式。一種流行的方法是云緩存設備（類似于小型NAS陣列）定期與一個或多個云存儲服務（作為權威數據源）同步。

云緩存技術的工作原理

目前有多種可用的云存儲緩存設備。最流行的部署是采用本地硬件或虛擬設備，它們連接到至少一個云駐留虛擬網關，并提供管道至一個或多個云對象、文件或塊存儲服務。這些設備可以在單個群集內和多個遠程位置并行使用。它們創建了一個分布式存儲系統，其中包含多個企業數據中心、邊緣位置和托管存儲服務的IaaS區域。

云緩存系統有時也稱為混合存儲網關設備，以強調其作為本地和云基礎架構之間橋梁的作用。正如該Gartner定義所指出，與其他嵌入式緩存一樣，這些設備基于設備和應用程序攔截文件、塊或對象存儲I / O。它們使用緩存管理算法（通常是最近最少使用或自適應替換緩存算法）來最大化緩存命中率并最小化外部數據流量。當從云端檢索緩存失敗（數據不在緩存中）時，該設備還使用數據壓縮算法（例如壓縮和重復數據刪除）以及WAN優化軟件來提高性能并最大程度地減少延遲。

云存儲緩存替代方案

云緩存技術有兩種替代方案，它們并不是作為純本地緩存：

云存儲網關就像沒有本地存儲的緩存設備。它通常部署作為虛擬設備，可作為VM運行，并向本地用戶公開NFS和SMB NAS文件協議或塊接口（例如iSCSI），并將數據寫入云對象存儲服務。基于VM服務器上本地存儲的低成本以及本地緩存的顯著優勢，并沒有其他產品可以充當純網關。

分布式文件系統為企業提供類云對象存儲的企業部署，可跨多個群集和多個位置。有些產品也可以部署在AWS等云基礎架構上，從而使文件系統能夠跨越私有和公共資源，并能夠在需要時擴展云的額外容量。分布式文件系統提供幾乎無限的可擴展性、無中斷的容量擴展、靜態和傳輸中數據加密、具有地理分布式復制的高可用性以及針對文件和對象存儲的單個全局命名空間。有些產品還包括備份和存檔模塊，用于定期將數據復制到云存儲庫，并將未使用的數據或冷數據遷移到低成本的云存儲服務，例如Amazon Glacier。

云緩存設備市場和產品

企業正在越來越廣泛地部署云服務，這也推動著云存儲網關和緩存設備市場不斷增長。Zion Research公司估計該市場的銷售總額約為30億美元，并且，正以每年30%的速度增長，到2023年預計將達到近72億美元。這個市場包括主要云服務提供商；大型企業IT供應商；以及專門從事混合云存儲軟件的小型公司，例如Ctera Networks和Panzura。

下面列表并不是詳盡的產品指南。但是，其中包括流行的云網關緩存產品。

AWS Storage Gateway可以用作虛擬設備或硬件設備，連接本地系統與AWS存儲資源。它支持對S3資源的文件（SMB或NFS）、卷（iSCSI）和磁帶（虛擬磁帶庫）訪問。該軟件設備需要具有四個vCPU，16 GB RAM和80 GB磁盤空間的VM，用于圖像和系統數據。該硬件設備是雙處理器Dell EMC PowerEdge R640服務器，具有128 GB RAM和四個用于緩存的2 TB SSD。

除了AWS Gateway，Dell EMC提供多種混合云存儲產品，這包括：

PowerScale OneFS OS CloudPools功能，該功能可將數據分層策略擴展到云服務，以便將不經常訪問的數據自動從本地存儲遷移。CloudPools支持阿里云、AWS、谷歌云平臺（GCP）、Microsoft Azure和Virtustream。

Unity XT All-Flash Unified Storage中端存儲陣列具有Unity Cloud Edition虛擬設備，可以在AWS上運行，以將塊、文件和VMware Virtual Volumes擴展到云基礎架構。微軟主要是通過2018年收購Avere和2012年收購StorSimple構建混合存儲產品組合。

Avere是云緩存技術的先驅，他們也提供設備用于高性能計算（Azure vFXT）和企業（Azure FXT Edge Filer）工作負載。Edge Filer有兩種1U型號-一種具有8 TB SSD緩存，另一種具有兩倍的緩存-可以擴展到每個群集24個節點，并提供數百萬的IOPS和每秒數百千兆字節的吞吐量。

到2022年，StorSimple將過時，由Avere、Azure File Sync服務或Azure Stack Edge取代。Azure Stack Edge是1U服務器，具有嵌入式現場可編程門陣列，用于AI工作負載加速。它充當通過Azure門戶管理的緩存云網關。

Nasuni是分布式對象文件系統，可公開NAS文件協議，并受AWS、Azure、GCP和IBM Cloud支持。它是一種軟件產品，通常本地部署在超融合基礎架構系統上。

NetApp全局文件緩存基于Talon Fast存儲軟件—NetApp最近收購該公司。該產品通過本地數據緩存創建全局分布式虛擬文件共享，該本地數據緩存會根據使用模式自動刷新。這個文件緩存與NetApp Cloud Volumes Ontap和Azure NetApp文件結合使用，以提供從內部服務器和邊緣客戶端到云存儲的低延遲訪問。

Panzura Freedom是全球性分布式對象文件系統，具有統一命名空間和本地緩存，該緩存可自動跟蹤熱數據塊和冷數據塊，以提高緩存性能和效率。其SmartCache策略允許通過固定緩存中的數據來進行自動緩存管理，而不管其訪問頻率如何。Freedom可作為虛擬軟件設備使用，可在AWS、Azure、GCP、IBM Cloud和VMware上運行，也可以作為三種Freedom Filer硬件設備之一，最多可支持28 TB緩存和5,000個用戶。

Pure Storage不提供云緩存網關。但是，其云塊和對象存儲軟件可以跨越多個位置，并可以通過虛擬設備擴展到AWS和VMware Cloud基礎架構。

StoneFly Smart Cloud Storage Gateway可以作為虛擬設備使用，也可以捆綁StoneFly的SAN或NAS設備。它提供iSCSI SAN、S3兼容對象和NAS存儲。該虛擬設備可在裸機服務器和大多數管理程序上運行，并且，該軟件和硬件設備均支持AWS、Azure和StoneFly的私有云。鄒錚譯