云存储在精品课程网络服务平台中的应用探究

[摘要]当前我国教育信息化建设正快速发展，数字化学习资源的构建工作被各级教育机构所重视。近年来，精品课程的建设成果尤为丰硕，而大量的精品课程在发布到互联网上后，逐渐凸显出学习者在学习过程中访问网上精品课程速度慢的问题。本文提出基于云存储技术的精品课程网络服务平台架构。该架构既具有分布式存储可扩展、高可用的优点，又有访问快、性能稳定的特点，适用于精品课程这样包括高清晰度的图片、音频、视频等大容量数据的应用服务系统中。云存储结构方案能够解决传统精品课程服务系统中的数据文件存储效率不高，远程访问慢的问题，提高了大容量数据文件的被访问性能，并支持用户对不同类型文件的访问。

[关键词]精品课程网络服务平台，云存储

一、引言

随着互联网技术的发展，当今云服务、云存储、云计算甚至云手机、云电视等各种云技术给互联网信息技术又带来新的发展模式。而信息技术对我国教育行业发展具有重要的影响，《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中明确指出，“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络。”面对现在信息技术的第四次变革，“云”这一当前热门技术能应用到教育信息化的哪些方面？能解决哪些实际出现的问题呢？

二、精品课程在应用中的数据挑战

随着我国教育信息化建设的快速发展，各级教育机构均致力于数字化学习资源的构建工作。其中，精品课程的建设是教育信息化的重要组成部分，建设成果也尤为丰硕。而大量的精品课程在发布到互联网上后，逐渐凸显出学习者在学习过程中访问网上精品课程速度慢的问题。多媒体数字资源（如文档、图片、音频、视频等）不断增长，数字化教学资源数据量日益增加，同时随着信息化的推广和普及，越来越多的学习者同时在线并发访问精品课程网站，造成教学网站的网络和存储资源日趋紧张。而传统的数据存储模式，已经越来越不能应对教育信息化发展的需要，所以大规模的数据存储和日益密集的用户并发访问要求精品课程网络服务平台系统必须有一个能实现大容量的数据存储，能够满足存储容量的快速增长、能够达到高性能数据访问的需求。

三、云存储

1．传统存储技术

随着教育信息化的不断发展，数字教学资源的快速增长给存储技术带来了巨大的挑战。当前传统的存储技术主要包括三种主流的架构，即：以服务器为中心的DAS、以数据为中心的NAS和以网络为中心的SAN。从当前常见的存储方案来看，NAS和SAN主要是为含有小型文件和高级别事务的结构化数据设计的。而精品课程中海量的非结构化数据存储与管理具有自身的特点，比如大规模文件和数据量、高吞吐量、密集型数据访问方式等。容量与性能的线性扩展是传统存储方案不可逾越的鸿沟。

当非结构化数据快速大规模增长时，DAS存储方案由于系统容量以及扩展性的限制，很快就难以满足容量的需求。这时就需要将精品课程的各种数据分散存储在不同的系统内，结果形成信息孤岛，导致海量数据难以统一管理。存储区域网络SAN可以实现多个存储设备的互联与共享，但是这种共享是基于Block级的，文件共享较难实现，因此不太适合大规模非结构化数据存储。NAS基于标准协议进行文件访问，具有文件共享的天然优势，但是在大规模数据存储环境中，其文件输出设备（俗称“NAS头”）容易形成单点故障与性能瓶颈。由此可见随着非结构化数据和数字内容的线性增长，以及存储规模和复杂程度不断提高，在容量以及性能的可扩展性上，传统存储方案显得捉襟见肘。

2．云存储技术

在传统存储方案面临困境的时候，云存储技术迎来了发展契机。云存储是在云计算(cloud computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和数据访问功能的系统。当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时，系统中就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成为一个云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。

与传统的存储设备相比，云存储不仅仅是一个硬件，而更是一个网络设备、存储设备、服务器、应用软件、公用访问接口、接入网、和客户端程序等多个部分组成的复杂系统。各部分以存储设备为核心，通过应用软件来对外提供数据存储和数据访问服务。

云存储系统的结构模型由四层组成，即存储层、基础管理层、应用接口层与访问层。

四、云存储在精品课程服务中的应用

本文提出以云存储为基础来构建大规模的精品课程网络服务平台系统。在该系统中，云存储主要为精品课程在互联网上的应用提供高可扩展、高可靠、高性能、易管理的底层存储基础设施，其基本的体系架构如图1所示。

图1 基于云存储的精品课程网络服务平台系统体系结构

这种体系结构是一种典型的以存储为中心的IT基础架构，这种架构的优势是存储与应用分离，避免传统存储架构带来的信息孤岛，充分实现数据共享。同时应用服务器与存储服务器可以按需扩展，灵活自由，这也是云计算与云存储的主要好处之一。在存储层，云存储系统实现存储资源的整合与共享、自动分配、按需扩展、容错、监控等功能，并对上层提供一个近似无限容量的全局逻辑命名空间。在应用层，系统看到一个容量巨大的“硬盘”，所有的应用服务器，包括WEB服务器、视频服务器、图片服务器、网盘服务器等等，都可以共享这个海量的存储空间。因此，基于云存储的精品课程网络平台服务系统不需要单独考虑存储系统的影响，可以完全根据服务系统来设计，并可独立扩展，能够很好的满足海量数据网络存储及网络访问的需要。

五、小结

云存储为精品课程网络服务平台系统带来了新的存储方式，以云存储技术为核心的精品课程网络服务平台系统能够满足大型的数据量甚至海量的数据存储，同时其高聚合带宽的性能，能够满足精品课程网络服务平台系统的高并发访问的要求。但是其安全性和稳定性等还需要根据实际的网络环境进行设计和调整。

参考文献

【1】 程耀东，刘宝旭，孙功星，陈刚 高能物理与云计算 《核电子学与探测技术》2011年第31卷第11期

【2】 余思 桂小林 黄汝维 庄威 一种提高云存储中小文件存储效率的方案 《西安交通大学学报》 EI CA CSCD 2011年第6期

【3】 甘勇 韩姗姗 何振 基于云存储的在线存储与在线备份系统的设计与实现 《郑州轻工业学院学报：自然科学版》 2011年第2期

【4】 刘琨 李爱菊 董龙江 基于Hadoop的云存储的研究及实现 《微计算机信息》 2011年第7期

【5】 范中磊 面向云存储的归档方法 《微电子学与计算机》 2011年第7期

【6】 吴国华 云存储技术在数字图书馆建设中的应用探讨 《龙岩学院学报》 2011年第2期