淺析基於雲存儲的數字校園存儲架構論文

數字校園是教育資訊化發展的必然趨勢， 隨着數字校園的建設，學校的管理、教學將會步入一個全新的網絡資訊化時代。數字校園包括很多業務系統，如：門戶系統、迎新系統、教務系統、一卡通系統、數字圖書系統、校園監控系統、教學資源系統等等，這些系統存儲了學校裏最重要的資訊資源，它們是應用的核心和基礎，如何科學、有效地存儲、管理、利用這些資訊資源是當前數字校園建設中面臨的一個重要課題。

1 數字校園的存儲需求

當前數字校園中的主要應用及數據存儲需求主要有以下5種情況。

(1)站

包括學院的統一站，各部系的網站以及專題網站等，其特點爲網站數目衆多、訪問量大、存儲的內容絕大多數爲非結構化數據，表現爲html 等格式的小檔案，負載主要爲遠程用戶對Web 頁面的訪問，對存儲的主要需求是具有較高的IOPS(每秒讀寫次數)性能。

(2)網絡存儲系統

如網盤、FTP 等爲用戶提供網絡存儲空間， 其特點爲訪問量小、實時性不高，要存儲的絕大多數爲文檔、圖片、軟件等非結構化數據，對存儲的主要需求是便於擴展。

(3)業務系統

如：教務管理系統、資產管理系統和一卡通系統、迎新系統等，其範圍涵蓋了學校各部門的主要業務。與站不同，業務系統的數據主要存放在數據庫中， 很少生成html 等格式的靜態網頁，所以，業務系統對存儲的壓力非常小。

(4)多媒體資源

如：精品課程、聲像教材、視頻監控存儲等，其特點爲單一檔案大、資源總量大、增長速度快。對存儲的主要需求是具有較好的Throughout(傳輸帶寬)性能並易於擴展。

(5)數據庫系統

如SQL Server、Oracle 以及MySQL 等， 存儲的是結構化數據，其特點爲數據量相對不大、冗餘度低、共享性高、獨立性強、數據讀寫頻率高、併發請求數量大，對存儲的主要需求是良好的IOPS 性能。

2 存儲現狀及問題

在以往，由於存儲系統的建設往往是業務系統建設的附屬內容，因此，在學校資訊化建設的不同時期、不同單位、不同項目中建設的存儲系統基本上是分別建設，而且很多采用了異構技術及設備，目前的主要存儲技術有以下3 種：

(1)網絡連接存儲(NAS)

NAS(Network Attached Storage)使用以太網作爲存儲的基礎，利用網絡檔案協議(NFS，CIFS) 實現對存儲設備中的檔案級存儲。結構簡單，配置管理方便，可實現跨平臺的數據共享，但是NAS 架構下，數據存儲和正常的網絡業務同時使用網絡帶寬，因此其Throughout 和IOPS 性能較差，難以承載關鍵應用。

(2)基於光纖通道的存儲區域網絡(FC-SAN)

SAN(Storage Area Network)是一個獨立的存儲網絡，實現了直接對物理硬件的塊級存儲訪問，存儲數據流不佔用業務網絡帶寬。基於光纖通道的FC-SAN 傳輸帶寬高，性能穩定可靠，但是造價高，維護及配置複雜，管理成本高。

(3)基於IP 協議的存儲網絡(IP-SAN)

IP-SAN 是在FA-SAN 基礎上發展起來的一種存儲技術，它採用iSCSI 協議，利用以太網組建相對廉價的SAN，部署簡單，管理方便，但其效率、性能和安全性均不如FC-SAN。

NAS、FC-SAN 和IP-SAN 各有所長，但是它們有一個共同的不足，即這些存儲模式中的每一個業務系統都有獨立的磁盤使用空間和預留空間，其他業務系統無法利用其預留空間，形成了一個個的“存儲孤島”，必然會造成存儲資源的.浪費;同時，這些存儲系統彼此獨立，也增加了管理和維護的難度。

3 雲存儲結構設計

雲存儲是在雲計算(cloud computing)概念上延伸和發展出來的新技術，它透過集羣應用、分佈式檔案系統等，使網絡中的異構存儲設備協同工作， 共同對外提供數據存儲和業務訪問功能，實現了從提供存儲設備向提供存儲服務的根本性變革。

數字校園雲存儲結構模型共分4 層，分別承擔物理存儲設備管理、提供存儲服務等功能。

(1)存儲層

雲存儲設備可以是FC-SAN，也可以是IP-SAN 或NAS。透過統一的存儲設備管理系統實現對不同物理存儲設備的邏輯化和虛擬化管理、多鏈路冗餘管理，以及硬件設備的狀態監控和故障維護。

(2)基礎管理層

基礎管理層是雲存儲的核心部分。該層透過集羣存儲、分佈式存儲和網格存儲等技術，實現衆多存儲設備之間的協同工作，對外提供統一的存儲訪問服務， 而多個存儲設備的併發處理則能夠顯著提高雲存儲系統的IOPS 和Throughout 性能。

(3)應用接口層

應用接口層是由衆多的第三方軟硬件廠商提供的插件層。可以利用應用接口快速開發各類數字校園業務系統， 如在雲存儲基礎上的視頻監控應用、視頻點播應用、網絡存儲的硬盤、遠程數據備份應用等。

(4)訪問層

任何一個授權用戶都可以按照標準的公共應用接口，在任何地方訪問雲存儲平臺，享受雲存儲服務。

傳統存儲NAS / SAN 目前仍是數字校園存儲領域的主流，但其自身存在難以解決的缺陷。雲存儲是行業的最新發展，具有傳統存儲所不具備的諸多優勢，包括海量的存儲能力，快速的響應能力和數據傳輸能力，安全、靈活的存儲擴容能力，統一、方便的集中管理方式，相對低廉的總體擁有成本，能夠很好地滿足數字校園各類應用的存儲需求。

4 結束語

本文透過對數字校園存儲需求和現有存儲系統進行分析，提出了建立基於雲存儲技術的數字校園的高效、可靠、安全、跨平臺的存儲架構，以滿足數字校園中迅猛增長、類型複雜、需求各異的個人及單位數據存儲需要。同時，雲存儲的利用還將爲學校進一步挖掘大數據價值，在教學、科研、管理方面進行科學決策提供有力支撐。