存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)論文
存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)論文
存儲(chǔ)虛擬化:可以理解為把硬件資源抽象化,用虛擬形式來(lái)展示它們。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)論文，僅供參考!
存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)論文篇一
淺談存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)
摘要：本文主要就虛擬存儲(chǔ)化技術(shù)的概念、主要特點(diǎn)、相關(guān)技術(shù)、虛擬存儲(chǔ)化的作用以及怎樣認(rèn)識(shí)虛擬存儲(chǔ)化作了有關(guān)的描述與解析。
關(guān)鍵詞：存儲(chǔ)虛擬化 技術(shù)
計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)經(jīng)歷了從單個(gè)的磁盤、磁帶、RAID到存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展歷程,這一路走來(lái)似乎緩慢而艱辛,隨著存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的不斷增長(zhǎng),對(duì)存儲(chǔ)空間的迫切需求推動(dòng)著存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)不斷向前。
1、什么是存儲(chǔ)虛擬化
存儲(chǔ)虛擬化:可以理解為把硬件資源抽象化,用虛擬形式來(lái)展示它們。虛擬化能夠把物理的存儲(chǔ)系統(tǒng)從數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的具體工作中解放出來(lái),從而使用戶能夠隨意地按實(shí)際需要對(duì)有限的存儲(chǔ)資源進(jìn)行分配。虛擬化可以將多個(gè)物理存儲(chǔ)資源池合成一個(gè)虛擬的存儲(chǔ)資源,再對(duì)其實(shí)施集中管理或者以邏輯方式將其分成多個(gè)虛擬機(jī)。
存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)是通過(guò)把物理層資源抽象化,從而將一個(gè)靈活的、邏輯的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間展現(xiàn)在用戶面前。最基礎(chǔ)的存儲(chǔ)虛擬化實(shí)現(xiàn)是在主機(jī)層,通過(guò)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的邏輯卷管理器能夠很便捷的為應(yīng)用系統(tǒng)和用戶分配存儲(chǔ)容量。
2、存儲(chǔ)虛擬化的主要特點(diǎn)
(1)虛擬存儲(chǔ)為大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)集中管理提供了一個(gè)手段,由網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)環(huán)節(jié)(如服務(wù)器)進(jìn)行統(tǒng)一管理,從而避免了由于擴(kuò)充存儲(chǔ)設(shè)備為管理帶來(lái)的麻煩。
(2)對(duì)于視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)虛擬存儲(chǔ)最值得一提的特點(diǎn)是:大幅度提高存儲(chǔ)系統(tǒng)整體訪問(wèn)的帶寬。多個(gè)存儲(chǔ)模塊組成了當(dāng)前的存儲(chǔ)系統(tǒng),而虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠很好地實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡,把每次數(shù)據(jù)訪問(wèn)所需占用的帶寬十分合理地分配到各個(gè)存儲(chǔ)模塊上,這樣整個(gè)視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的訪問(wèn)帶寬就變大了。
(3)虛擬存儲(chǔ)技術(shù)使得存儲(chǔ)資源管理變得更加靈活,能夠把不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備集中管理統(tǒng)一分配使用,有效保障了用戶以往對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的投資。
(4)虛擬存儲(chǔ)技術(shù)能夠通過(guò)相關(guān)管理軟件,為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供許多其它的功能,現(xiàn)在比較流行的如無(wú)需服務(wù)器的遠(yuǎn)程鏡像、數(shù)據(jù)快照等技術(shù)。
3、相關(guān)存儲(chǔ)技術(shù)
現(xiàn)在虛擬存儲(chǔ)的發(fā)展還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),從它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)看主要有兩種方式:即對(duì)稱式與非對(duì)稱式。對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)技術(shù)是指虛擬存儲(chǔ)控制設(shè)備與存儲(chǔ)軟件系統(tǒng),交換設(shè)備集成為一個(gè)整體,內(nèi)嵌在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸路徑中;非對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)技術(shù)是指虛擬存儲(chǔ)控制設(shè)備獨(dú)立于數(shù)據(jù)傳輸路徑之外。而從它的實(shí)現(xiàn)原理來(lái)看也有兩種方式:即數(shù)據(jù)塊虛擬與虛擬文件系統(tǒng)。
3.1 對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)具有以下主要特點(diǎn)
3.1.1 大容量高速緩存的應(yīng)用,使數(shù)據(jù)傳輸速度明顯提高
緩存是位于主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備之間的I/O路徑上的中間介質(zhì)被存儲(chǔ)系統(tǒng)廣泛采用的。當(dāng)主機(jī)向存儲(chǔ)設(shè)備讀取數(shù)據(jù)時(shí),會(huì)先把與當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)讀到緩存中,并將多次調(diào)用過(guò)的數(shù)據(jù)保留在緩存中;當(dāng)主機(jī)讀/寫數(shù)據(jù)時(shí),緩存這個(gè)中間介質(zhì)就能夠大大提高讀/寫速度。
3.1.2 多端口并行技術(shù),使I/O瓶頸消于無(wú)形
傳統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備中控制端口與邏輯盤之間關(guān)系就是一一對(duì)應(yīng),訪問(wèn)一塊硬盤只能通過(guò)一個(gè)特定的控制器端口。但在對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)設(shè)備中,SAN Appliance的存儲(chǔ)端口與LUN的關(guān)系是虛擬的,即多臺(tái)主機(jī)可以通過(guò)多個(gè)存儲(chǔ)端口(最多8個(gè))同時(shí)并發(fā)訪問(wèn)同一個(gè)LUN;在光纖通道100MB/帶寬的大前提條件下,并行工作的端口數(shù)量越多,數(shù)據(jù)帶寬就越高。
3.1.3 邏輯存儲(chǔ)單元為用戶提供了高速的磁盤訪問(wèn)速度
在視頻應(yīng)用環(huán)境中,應(yīng)用程序讀寫數(shù)據(jù)是以固定大小(512byte～1MB)的數(shù)據(jù)塊為單位的。但存儲(chǔ)系統(tǒng)為了能保證應(yīng)用程序的帶寬需求,常常設(shè)計(jì)為傳輸512byte大小以上的數(shù)據(jù)塊時(shí)才能達(dá)到其最佳I/O性能。對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)為主機(jī)提供了真正的超大容量、高性能的LUN,使數(shù)據(jù)傳輸速度得到有效提高,解除了主機(jī)CPU的大工作量,有效提高了主機(jī)性能。
3.1.4 成對(duì)的HSTD系統(tǒng)的容錯(cuò)性能
HSTD是在對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)進(jìn)出的必經(jīng)之地,存儲(chǔ)池則是數(shù)據(jù)存放地。由于存儲(chǔ)池中的數(shù)據(jù)都有容錯(cuò)機(jī)制保障數(shù)據(jù)安全,因此用戶當(dāng)然關(guān)心HSTD是否有容錯(cuò)保護(hù)。和許多大型存儲(chǔ)系統(tǒng)一樣,HSTD在成熟的對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中是成對(duì)配制的,每對(duì)HSTD之間是通過(guò)SAN Appliance內(nèi)嵌的網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)保證緩存數(shù)據(jù)一致和提供相互通信的。
3.1.5 在SAN Appliance之上能夠方便的連接交換設(shè)備,最終實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模Fabric結(jié)構(gòu)的SAN
因?yàn)橄到y(tǒng)延續(xù)了標(biāo)準(zhǔn)的SAN結(jié)構(gòu),為系統(tǒng)之后的擴(kuò)展和互連提供了技術(shù)保障,所以在SAN Appliance之上能夠方便的連接交換設(shè)備,最終實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模Fabric結(jié)構(gòu)的SAN。
3.2 非對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)
(1)將不同物理硬盤陣列中的容量進(jìn)行邏輯組合,實(shí)現(xiàn)虛擬的帶區(qū)集,將多個(gè)陣列控制器端口進(jìn)行綁定,一定程度上將系統(tǒng)的可用帶寬提高了。
(2)在交換機(jī)端口數(shù)量充足的情況下,可在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)安裝兩臺(tái)虛擬存儲(chǔ)設(shè)備用以實(shí)現(xiàn)Strip信息和訪問(wèn)權(quán)限的冗余。
3.3 數(shù)據(jù)塊虛擬與虛擬文件系統(tǒng)
數(shù)據(jù)塊虛擬存儲(chǔ)方案可用于解決數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的沖突和延時(shí)問(wèn)題。在多交換機(jī)組成的大型Fabric結(jié)構(gòu)的SAN中,由于多臺(tái)主機(jī)通過(guò)多個(gè)交換機(jī)端口讀/寫存儲(chǔ)設(shè)備,數(shù)據(jù)塊沖突和延時(shí)問(wèn)題非常突出。數(shù)據(jù)塊虛擬存儲(chǔ)方案采用虛擬的多端口并行技術(shù),為多臺(tái)客戶機(jī)提供了很高的帶寬,盡可能減少了延時(shí)與沖突的發(fā)生。對(duì)稱式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)塊虛擬存儲(chǔ)方案在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)形式。
虛擬文件系統(tǒng)存儲(chǔ)方案適用于解決大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中文件共享的安全機(jī)制問(wèn)題。通過(guò)對(duì)不同的站點(diǎn)賦予不同的訪問(wèn)權(quán)限,保證網(wǎng)絡(luò)文件的安全。非對(duì)稱式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是虛擬文件系統(tǒng)存儲(chǔ)方案在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)形式。
4、存儲(chǔ)虛擬化的作用
存儲(chǔ)虛擬化是對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備等硬件資源進(jìn)行抽象化,這種虛擬化使用戶能夠與存儲(chǔ)資源中大量的物理特性分離開(kāi)來(lái)。從用戶角度看,虛擬化的存儲(chǔ)資源就如同一個(gè)巨大的“存儲(chǔ)池”,用戶不會(huì)看到諸如磁盤、磁帶等的存儲(chǔ)部件,也不用關(guān)心數(shù)據(jù)將經(jīng)過(guò)哪一條路徑又通往哪一個(gè)具體的存儲(chǔ)設(shè)備。
存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)論文篇二
三種存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)淺析
摘 要：本文對(duì)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)提出了三種虛擬化技術(shù)方法，并進(jìn)行相應(yīng)介紹，通過(guò)三種不同的虛擬化技術(shù)對(duì)比，可以給企業(yè)進(jìn)行選擇相應(yīng)設(shè)備虛擬化時(shí)采用的技術(shù)方案提供相應(yīng)參考。
關(guān)鍵詞：存儲(chǔ)虛擬化;主機(jī)虛擬化;網(wǎng)絡(luò)虛擬化
中圖分類號(hào)：G250.73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
數(shù)據(jù)是企業(yè)最大的財(cái)富，任何一家公司都不可掉以輕心。數(shù)據(jù)一旦丟失，企業(yè)失去的不僅是眼前的財(cái)富，更可能是未來(lái)的發(fā)展機(jī)會(huì)，因此許多企業(yè)紛紛引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)，希望存儲(chǔ)資源像我們?nèi)粘Ｉ钪械乃碗娨粯?，成為企業(yè)信息系統(tǒng)中的“公用設(shè)施”。
光纖通道的引入為分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用掃清了道路，使得異構(gòu)主機(jī)能夠在分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)共享。“存儲(chǔ)公用設(shè)施模型“要求存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理處于集中控制之下，同時(shí)允許分布于不同地理位置的主機(jī)能夠訪問(wèn)集中管理的數(shù)據(jù)，用戶不必考慮存儲(chǔ)設(shè)備的布局方式、采用何種存儲(chǔ)系統(tǒng)以及資源如何配置。同時(shí)，用戶也會(huì)有一種強(qiáng)烈的安全感，確信未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)將會(huì)遭到嚴(yán)禁。
存儲(chǔ)虛擬化是支持存儲(chǔ)公用設(shè)施模型的關(guān)鍵技術(shù)，是安全可靠的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)池，可以適應(yīng)和包容豐富多樣、迅速發(fā)展的存儲(chǔ)設(shè)備，具備為異構(gòu)服務(wù)器和客戶機(jī)提供服務(wù)的能力。因此，虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)必須具備下列功能：存儲(chǔ)協(xié)議的自由轉(zhuǎn)換，例如從SCSI到光纖通道協(xié)議或者從SSA到光纖通道協(xié)議，能夠支持異構(gòu)存儲(chǔ)和服務(wù)器環(huán)境。支持高可用性和高性能SAN存儲(chǔ)配置，例如指定主從鏡像和空閑驅(qū)動(dòng)器、產(chǎn)生合成式驅(qū)動(dòng)器、聯(lián)結(jié)多個(gè)存儲(chǔ)子系統(tǒng)構(gòu)成單一驅(qū)動(dòng)器、實(shí)現(xiàn)集中管理以及靈活的存儲(chǔ)容量擴(kuò)充。具有可視性和可管理性，能夠在更新和恢復(fù)等突發(fā)事件發(fā)生時(shí)及時(shí)通知管理員。通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)鏡像、快照和異步遠(yuǎn)程拷貝等數(shù)據(jù)復(fù)制操作。
從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，有三種主要的存儲(chǔ)虛擬化方法：基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ);基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬存儲(chǔ);基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲(chǔ)。
1 基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)
基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)依賴于代理或管理軟件，它們安裝在一個(gè)或多個(gè)主機(jī)上，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化的控制和管理。由于控制軟件是運(yùn)行在主機(jī)上，這就會(huì)占用主機(jī)的處理時(shí)間。因此，這種方法的可擴(kuò)充性較差，實(shí)際運(yùn)行的性能不是很好?；谥鳈C(jī)的方法也有可能影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，因?yàn)橛锌赡軐?dǎo)致不經(jīng)意間越權(quán)訪問(wèn)到受保護(hù)的數(shù)據(jù)。這種方法要求在主機(jī)上安裝適當(dāng)?shù)目刂栖浖?，因此一個(gè)主機(jī)的故障可能影響整個(gè)SAN系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的完整性。軟件控制的存儲(chǔ)虛擬化還可能由于不同存儲(chǔ)廠商軟硬件的差異而帶來(lái)不必要的互操作性開(kāi)銷，所以這種方法的靈活性也比較差。
但是，因?yàn)椴恍枰魏胃郊佑布?，基于主機(jī)的虛擬化方法最容易實(shí)現(xiàn)，其設(shè)備成本最低。使用這種方法的供應(yīng)商趨向于成為存儲(chǔ)管理領(lǐng)域的軟件廠商，而且目前已經(jīng)有成熟的軟件產(chǎn)品。這些軟件可以提供便于使用的圖形接口，方便地用于SAN的管理和虛擬化，在主機(jī)和小型SAN結(jié)構(gòu)中有著良好的負(fù)載平衡機(jī)制。從這個(gè)意義上看，基于主機(jī)的存儲(chǔ)虛擬化是一種性價(jià)比不錯(cuò)的方法。
2 基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化
基于存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)虛擬化方法依賴于提供相關(guān)功能的存儲(chǔ)模塊。如果沒(méi)有第三方的虛擬軟件，基于存儲(chǔ)的虛擬化經(jīng)常只能提供一種不完全的存儲(chǔ)虛擬化解決方案。對(duì)于包含多廠商存儲(chǔ)設(shè)備的SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)，這種方法的運(yùn)行效果并不是很好。依賴于存儲(chǔ)供應(yīng)商的功能模塊將會(huì)在系統(tǒng)中排斥JBODS(JustaBunchofDisks，簡(jiǎn)單的硬盤組)和簡(jiǎn)單存儲(chǔ)設(shè)備的使用，因?yàn)檫@些設(shè)備并沒(méi)有提供存儲(chǔ)虛擬化的功能。當(dāng)然，利用這種方法意味著最終將鎖定某一家單獨(dú)的存儲(chǔ)供應(yīng)商。
基于存儲(chǔ)的虛擬化方法也有一些優(yōu)勢(shì)：在存儲(chǔ)系統(tǒng)中這種方法較容易實(shí)現(xiàn)，容易和某個(gè)特定存儲(chǔ)供應(yīng)商的設(shè)備相協(xié)調(diào)，所以更容易管理，同時(shí)它對(duì)用戶或管理人員都是透明的。但是，我們必須注意到，因?yàn)槿狈ψ銐虻能浖M(jìn)行支持，這就使得解決方案更難以客戶化(customzing)和監(jiān)控。
3 基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲(chǔ)
基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化方法是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化功能，具體有下面2種方式：
3.1 基于互聯(lián)設(shè)備的虛擬化
基于互聯(lián)設(shè)備的方法如果是對(duì)稱的，那么控制信息和數(shù)據(jù)走在同一條通道上;如果是不對(duì)稱的，控制信息和數(shù)據(jù)走在不同的路徑上。在對(duì)稱的方式下，互聯(lián)設(shè)備可能成為瓶頸，但是多重設(shè)備管理和負(fù)載平衡機(jī)制可以減緩瓶頸的矛盾。同時(shí)，多重設(shè)備管理環(huán)境中，當(dāng)一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，也比較容易支持服務(wù)器實(shí)現(xiàn)故障接替。但是，這將產(chǎn)生多個(gè)SAN孤島，因?yàn)橐粋€(gè)設(shè)備僅控制與它所連接的存儲(chǔ)系統(tǒng)。非對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)比對(duì)稱式更具有可擴(kuò)展性，因?yàn)閿?shù)據(jù)和控制信息的路徑是分離的。
但是，基于設(shè)備的方法也繼承了基于主機(jī)虛擬化方法的一些缺陷，因?yàn)樗匀恍枰粋€(gè)運(yùn)行在主機(jī)上的代理軟件或基于主機(jī)的適配器，任何主機(jī)的故障或不適當(dāng)?shù)闹鳈C(jī)配置都可能導(dǎo)致訪問(wèn)到不被保護(hù)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，在異構(gòu)操作系統(tǒng)間的互操作性仍然是一個(gè)問(wèn)題。
3.2 基于路由器的虛擬化
基于路由器的方法是在路由器固件上實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化功能。供應(yīng)商通常也提供運(yùn)行在主機(jī)上的附加軟件來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)存儲(chǔ)管理能力。在此方法中，路由器被放置于每個(gè)主機(jī)到存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通道中，用來(lái)截取網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)從主機(jī)到存儲(chǔ)系統(tǒng)的命令。由于路由器潛在地為每一臺(tái)主機(jī)服務(wù)，大多數(shù)控制模塊存在于路由器的固件中，相對(duì)于基于主機(jī)和大多數(shù)基于互聯(lián)設(shè)備的方法，這種方法的性能更好、效果更佳。由于不依賴于在每個(gè)主機(jī)上運(yùn)行的代理服務(wù)器，這種方法比基于主機(jī)或基于設(shè)備的方法具有更好的安全性。當(dāng)連接主機(jī)到存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的路由器出現(xiàn)故障時(shí)，仍然可能導(dǎo)致主機(jī)上的數(shù)據(jù)不能被訪問(wèn)。但是只有聯(lián)結(jié)于故障路由器的主機(jī)才會(huì)受到影響，其他主機(jī)仍然可以通過(guò)其他路由器訪問(wèn)存儲(chǔ)系統(tǒng)。路由器的冗余可以支持動(dòng)態(tài)多路徑，這也為上述故障問(wèn)題提供了一個(gè)解決方法。由于路由器經(jīng)常作為協(xié)議轉(zhuǎn)換的橋梁，基于路由器的方法也可以在異構(gòu)操作系統(tǒng)和多供應(yīng)商存儲(chǔ)環(huán)境之間提供互操作性。每一種方法都由其優(yōu)缺點(diǎn)。
結(jié)語(yǔ)
基于主機(jī)和基于存儲(chǔ)的方法對(duì)于初期的采用者來(lái)說(shuō)魅力最大，因?yàn)樗麄儾恍枰魏胃郊佑布?，但?duì)于異構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)和操作系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的運(yùn)行效果并不是很好。對(duì)于那些要求最大限度進(jìn)行互操作的企業(yè)來(lái)說(shuō)，基于交換機(jī)或基于路由器的方法可能更為恰當(dāng)。對(duì)那些要求更高可擴(kuò)充性的用戶來(lái)說(shuō)，基于路由器的方法是最優(yōu)選擇。基于互聯(lián)設(shè)備的方法處于兩者之間，它回避了一些安全性問(wèn)題，存儲(chǔ)虛擬化的功能較強(qiáng)，能減輕單一主機(jī)的負(fù)載，同時(shí)可獲得很好的可擴(kuò)充性。
參考文獻(xiàn)
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