【摘要】互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的興起。而教學(xué)資源的建設(shè)又是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育發(fā)展的基礎(chǔ)。文章分析了教學(xué)資源的現(xiàn)狀和面臨的問題，介紹了云存儲的基本概念、結(jié)構(gòu)模型和構(gòu)建云存儲的工具，給出了基于云存儲的教育資源整合方案的體系結(jié)構(gòu)，最后對該體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實現(xiàn)和性能測試。

【關(guān)鍵詞】云存儲;教學(xué)資源;整合

【中圖分類號】G40-057【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【論文編號】1009—8097(2010)03—0097—05

引言

互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的興起?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程教育是一種基于計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)進(jìn)行知識傳輸和知識學(xué)習(xí)的新型教育模式，在現(xiàn)代教育中扮演著非常重要的角色。而教學(xué)資源的建設(shè)又是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的重要組成部分，是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的基礎(chǔ)。各種教學(xué)資源通過網(wǎng)絡(luò)跨越時間和空間的限制，滿足人們在自主學(xué)習(xí)中對教學(xué)資源的需要。但是，隨著教學(xué)資源的不斷建設(shè)，一些弊端也凸顯出來。教學(xué)資源本身具有數(shù)量大、形式多樣等特點，使得原先集中管理、集中存儲的資源組織管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、資源應(yīng)用等多種實際需求，而且教學(xué)資源的重復(fù)建設(shè)，也造成了資源的極大浪費。

云存儲作為一種新的服務(wù)形式能夠很好解決這些問題。將云存儲運用到教學(xué)資源的整合中，學(xué)校不僅能節(jié)省投資費用，簡化復(fù)雜的設(shè)置和管理任務(wù)，而且把教學(xué)資源放在云中還便于從更多的地方訪問資源，實現(xiàn)教學(xué)資源的共享[1]。

一 教學(xué)資源的現(xiàn)狀

教學(xué)資源[2]是教學(xué)工作開展的基礎(chǔ)，包括文本資源、圖形圖像資源、動畫資源、聲音資源和視頻資源等類型。進(jìn)行教學(xué)資源的整合有利于合理、高效地使用，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。通過開展教學(xué)資源的整合活動，既可以應(yīng)對高校擴(kuò)招所形成的對教學(xué)資源需求的持續(xù)增長與教育投入增長不足、教學(xué)資源相對短缺所形成的矛盾，又可以實現(xiàn)教學(xué)資源的共享，提高優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的利用率，讓更多的大學(xué)生獲得優(yōu)質(zhì)的受教育機會。然而現(xiàn)階段教育資源的建設(shè)卻存在如下問題。

教學(xué)資源分布不均:師資力量大的學(xué)校有著得天獨厚的優(yōu)勢，往往能夠獲得更好的資源，比如試題庫，教育視頻等。而對于有些學(xué)校，由于資金來源、教育水平等限制，往往面臨著教學(xué)資源不足等狀況，造成了教學(xué)資源分布的不平衡。

教學(xué)資源更新成本高:技術(shù)飛速進(jìn)步往往要求學(xué)校能夠為學(xué)生提供最新的教學(xué)資源，資源的數(shù)據(jù)量呈幾何曲線性增長，意味著需要更多的成本，更多的硬件設(shè)備投入和更多的機房環(huán)境設(shè)備投入，以及運行維護(hù)成本和人力成本的增加。而現(xiàn)在仍然有很多學(xué)校，特別是經(jīng)濟(jì)條件不好的學(xué)校沒有資金購買獨立的、私有的存儲設(shè)備，更沒有存儲技術(shù)工程師有效地完成存儲設(shè)備的管理和維護(hù)。這都給院校的教學(xué)資源建設(shè)帶來了很大的壓力。

教學(xué)資源共享程度低:近些年遠(yuǎn)程教育和網(wǎng)絡(luò)教育的發(fā)展，造成現(xiàn)有各種教育資源之間缺乏有效的互聯(lián)互通機制，共享性差，協(xié)作困難。而且教學(xué)資源的數(shù)據(jù)量很大，占用極大的儲存空間，各學(xué)校教學(xué)資源的重復(fù)建設(shè)，致使信息垃圾增長過快，造成存儲空間的浪費。

這些問題一方面造成了重復(fù)的教育資源投入，另一方面擴(kuò)大了教學(xué)質(zhì)量的差異。因此如何對教學(xué)資源進(jìn)行最大程度，最大范圍的整合，成為減少教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量，加快國內(nèi)高校教育水平的首要問題。

二 存儲方式的比較

下面就原先的教學(xué)資源存儲方式和云存儲方式進(jìn)行了相關(guān)的比較分析。

可靠性:在原先的教學(xué)資源存儲方式中，資源如果因為某些原因損毀時，用戶就無法進(jìn)行訪問，可靠性不高。而云中的數(shù)據(jù)是分布式的存儲，教學(xué)資源被切分為多個數(shù)據(jù)塊分散存儲在云中的節(jié)點中。由于云存儲中擁有副本備份機制，每一塊數(shù)據(jù)都有若干備份存儲在不同的節(jié)點中。當(dāng)云中的某個節(jié)點發(fā)生錯誤時，不影響資源的完整性，具有很高的可靠性。

可用性:原先的教學(xué)資源存儲一般使用單一服務(wù)器，一旦服務(wù)器發(fā)生問題，用戶既不能存儲資源，也無法訪問資源。而云存儲是一種分布式的結(jié)構(gòu)，云中的控制節(jié)點通過“心跳檢測”不斷地監(jiān)視存儲節(jié)點的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存儲節(jié)點已經(jīng)失效時，控制節(jié)點能夠?qū)⒐ぷ髫?fù)載交給那些運行正常的存儲節(jié)點來完成。這使得云存儲具有很高的可用性。

存儲成本:原先的教學(xué)資源的存儲一般使用專業(yè)的存儲設(shè)備，由于專業(yè)存儲設(shè)備價格不菲，使得資源存儲的成本也隨之提高。而云中的存儲設(shè)備都是廉價的商業(yè)機，跟單一的大容量專業(yè)存儲設(shè)備相比較，存儲容量更大，存儲成本更低。

可擴(kuò)展性:通過對云中的存儲節(jié)點進(jìn)行動態(tài)的添加和移除，可以方便地改變云中的存儲容量，而且不影響云中的數(shù)據(jù)，比原始的存儲方式具有更高的可擴(kuò)展性。

自動容錯能力:因為低成本的存儲設(shè)備的損耗率很高，云存儲能夠在軟件層做到自動容錯而不依賴硬件本身的容錯。

管理性:將教學(xué)資源存儲在云中，有利于對資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理，提高資源的使用率。

服務(wù)性能:在原先對教學(xué)資源進(jìn)行單點集中存儲的方式中，當(dāng)大量用戶存儲和訪問數(shù)據(jù)的時候，很容易造成設(shè)備的壓力過大，影響系統(tǒng)的性能。由于云中的數(shù)據(jù)是分布式的存儲，能夠很好地分擔(dān)存儲和訪問的壓力，從而提高系統(tǒng)的性能。

三 云存儲

云存儲是在云計算概念上延伸和發(fā)展起來的一個新概念。云存儲通過虛擬化技術(shù)，將服務(wù)器、存儲設(shè)備和其他硬件視為一個資源池，而不是離散系統(tǒng)，從而可以根據(jù)需要分配這些資源。這樣，一個存儲云就相當(dāng)于一個虛擬化的存儲資源池，用來容納各種不同的工作模式，這些模式可以快速部署到物理設(shè)施上，并且按照用戶需求動態(tài)地調(diào)用資源。云存儲主要是通過將龐大數(shù)據(jù)自動分拆成無數(shù)個較小的數(shù)據(jù)塊，交由多部存儲資源所組成的計算機集群系統(tǒng)進(jìn)行分布式的存儲。云存儲的核心是將應(yīng)用軟件與存儲設(shè)備相結(jié)合，通過應(yīng)用軟件來實現(xiàn)存儲設(shè)備向存儲服務(wù)的轉(zhuǎn)變。

1 相關(guān)概念

云計算是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計算的發(fā)展。云計算通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，然后提交給由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)計算分析之后再將處理結(jié)果返回給用戶[3]。云計算在互聯(lián)網(wǎng)充分應(yīng)用的前提下，將計算資源以及存儲資源放在網(wǎng)上，在網(wǎng)上建立一個具有更加廣泛含義的計算平臺，為人們提供動態(tài)資源池、虛擬化和高可用性的下一代計算平臺。通過云計算技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒鐘之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，提供與超級計算機同樣強大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。云計算的一個關(guān)鍵之處是它對開發(fā)人員和最終用戶隱藏了基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜情況。他們不知道或不需要知道云的內(nèi)部構(gòu)造，只需關(guān)心云計算提供給他們的服務(wù)。

云存儲的概念與云計算類似，它是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問的功能[4]。云存儲的思想類似于互聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)我們使用互聯(lián)網(wǎng)時，我們只需要知道是什么樣的接入網(wǎng)和用戶名、密碼就可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，并不需要知道互聯(lián)網(wǎng)中到底有多少臺交換機、路由器、防火墻和服務(wù)器，不需要知道數(shù)據(jù)是通過什么樣的路由到達(dá)我們的電腦，也不需要知道網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器分別安裝了什么軟件，更不需要知道網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備之間采用了什么樣的連接線纜和端口?；ヂ?lián)網(wǎng)對于具體的使用者是完全透明的，雖然這個互聯(lián)網(wǎng)包含了許許多多的交換機、路由器、防火墻和服務(wù)器，但對具體的互聯(lián)網(wǎng)用戶來講，這些都是不需要知道的?；ヂ?lián)網(wǎng)帶給大家的互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，無論我們在任何地方，都可以通過一個網(wǎng)絡(luò)接入線纜和一個用戶名、密碼，就可以接入互聯(lián)網(wǎng)，享受網(wǎng)絡(luò)帶給我們的服務(wù)。如同互聯(lián)網(wǎng)一樣，云存儲對使用者來講，不是指某一個具體的設(shè)備，而是指一個由許許多多個存儲設(shè)備和服務(wù)器所構(gòu)成的集合體。使用者使用云存儲，并不是使用某一個存儲設(shè)備，而是使用整個云存儲系統(tǒng)帶來的一種數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。所以嚴(yán)格來講，云存儲不是存儲，而是一種服務(wù)。

采用云存儲，我們無須像使用某一個獨立的存儲設(shè)備時，要清楚這個存儲設(shè)備是什么型號，什么接口和傳輸協(xié)議，存儲系統(tǒng)中有多少塊磁盤，分別是什么型號、多大容量，存儲設(shè)備和服務(wù)器之間采用什么樣的連接線纜。而且對于保證數(shù)據(jù)安全和業(yè)務(wù)的連續(xù)性，無須自己建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)和容災(zāi)系統(tǒng)。除此之外，用戶也無需關(guān)心存儲設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控、維護(hù)、軟硬件更新和升級。云狀存儲系統(tǒng)中的所有設(shè)備對使用者來講都是完全透明的，任何地方的任何一個經(jīng)過授權(quán)的使用者都可以通過一根接入線纜與云存儲連接，對云存儲進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，如圖1所示。

2 結(jié)構(gòu)模型

與傳統(tǒng)的存儲設(shè)備相比，云存儲不僅僅是一個硬件，而是一個由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備、服務(wù)器、應(yīng)用軟件、公用訪問接口、接入網(wǎng)、和客戶端程序等多個部分組成的復(fù)雜系統(tǒng)。各部分以存儲設(shè)備為核心，通過應(yīng)用軟件對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問服務(wù)。云存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型由4層組成，自下而上分別為存儲層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層和訪問層，結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。

存儲層:存儲層是云存儲最基礎(chǔ)的部分。存儲設(shè)備可以是FC光纖通道存儲設(shè)備，可以是NAS和iSCSI等IP存儲設(shè)備，也可以是SCSI或SAS等DAS存儲設(shè)備。云存儲中的存儲設(shè)備往往數(shù)量龐大且分布在不同地域，彼此之間通過廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或者FC光纖通道網(wǎng)絡(luò)連接在一起。存儲設(shè)備之上是一個統(tǒng)一存儲設(shè)備管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)存儲設(shè)備的邏輯虛擬化管理、多鏈路冗余管理，以及硬件設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控和故障維護(hù)。

基礎(chǔ)管理層:基礎(chǔ)管理層是云存儲最核心的部分，也是云存儲中最難以實現(xiàn)的部分。基礎(chǔ)管理層通過集群、分布式文件系統(tǒng)和網(wǎng)格計算等技術(shù)，實現(xiàn)云存儲中多個存儲設(shè)備之間的協(xié)同工作，使多個的存儲設(shè)備可以對外提供同一種服務(wù)，并提供更大更強更好的數(shù)據(jù)訪問性能。CDN內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)保證云存儲中的數(shù)據(jù)不會被未授權(quán)的用戶所訪問，同時，通過數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)技術(shù)等措施可以保證云存儲中的數(shù)據(jù)不會丟失，保證云存儲自身的安全和穩(wěn)定。

應(yīng)用接口層:應(yīng)用接口層是云存儲最靈活多變的部分。不同的云存儲運營單位可以根據(jù)實際業(yè)務(wù)類型，開發(fā)不同的應(yīng)用服務(wù)接口，提供不同的應(yīng)用服務(wù)。比如視頻監(jiān)控應(yīng)用平臺、視頻點播應(yīng)用平臺、網(wǎng)絡(luò)硬盤引用平臺和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份應(yīng)用平臺等。

訪問層:任何一個授權(quán)用戶都可以通過標(biāo)準(zhǔn)的公用應(yīng)用接口來登錄云存儲系統(tǒng)，享受云存儲服務(wù)。但是云存儲的運營單位不同，所提供的訪問類型和訪問手段也不同。

3 Hadoop的分布式文件系統(tǒng)HDFS

云存儲作為一種新型的服務(wù)模式，還處于早期發(fā)展階段，全球各大IT公司現(xiàn)在都在進(jìn)行投資和推廣。很多IT廠商比如IBM、Google、Amazon等也推出了自己的云存儲平臺。其中比較常用的是Apache基金會開發(fā)的開源項目Hadoop[5]。Hadoop實現(xiàn)了Google的GFS和MapReduce算法，提供了簡單易用的編程接口，是一種易于處理和保存大量數(shù)據(jù)的分布式云計算平臺，并且具有擴(kuò)容能力高、成本低、高效率、高可靠性的特點。另外，Hadoop是一款完全用Java開發(fā)的開源軟件，因此它可以運行在多種操作系統(tǒng)和商用硬件上。

HDFS(Hadoop Distributed File System)是Hadoop的分布式文件系統(tǒng)，具有高容錯性，并且可以被部署在低價的硬件設(shè)備之上。HDFS提供對數(shù)據(jù)讀寫的高吞吐率，很適合那些有大數(shù)據(jù)集的應(yīng)用。HDFS是一個master/slave的結(jié)構(gòu)，就通常的部署來說，在master上只運行一個Namenode，而在每一個slave上運行一個Datanode。

HDFS支持傳統(tǒng)的層次文件組織結(jié)構(gòu)，同現(xiàn)有的一些文件系統(tǒng)在操作上很類似，比如創(chuàng)建和刪除一個文件，把一個文件從一個目錄移到另一個目錄，重命名等操作。Namenode管理著整個分布式文件系統(tǒng)，對文件系統(tǒng)的操作(如建立、刪除文件和文件夾)都是通過Namenode來控制。Datanode是數(shù)據(jù)的實際存儲節(jié)點。HDFS的架構(gòu)如圖3所示。

HDFS采取了副本策略，其目的是為了提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。HDFS的副本個數(shù)默認(rèn)為三個副本，一個放在本節(jié)點上，另一個放在同一機架中的另一個節(jié)點上，最后一個放在另一個不同的機架中的一個節(jié)點上。

四 基于云存儲的教學(xué)資源整合模型與實現(xiàn)

在使用云存儲整合教學(xué)資源之前，首先要構(gòu)建一個云環(huán)境。在這個云環(huán)境中，由動態(tài)可擴(kuò)展的和虛擬化的存儲資源來提供教學(xué)資源存儲和訪問服務(wù)。透過云，可以將龐大的教學(xué)資源自動分拆成大量較小的數(shù)據(jù)塊，交由多個節(jié)點所組成的龐大計算機集群系統(tǒng)進(jìn)行分散存儲。

1 基于云存儲的教學(xué)資源整合模型

基于云存儲的教學(xué)資源整合模型可以劃分為5層。至上而下分別為客戶端、Portal[6]層、應(yīng)用服務(wù)層、存儲層和基礎(chǔ)設(shè)施層。如圖4所示。

客戶端:客戶端用來顯示基于云存儲的各種應(yīng)用服務(wù)的Portal頁面?？蛻舳艘话闶歉鞣NWeb瀏覽器，比如IE、Firefox、Chrome等。Portal頁面一般是由多個窗口(Portlet組件)組成。每個Portlet是一個云服務(wù)，負(fù)責(zé)顯示自己的服務(wù)內(nèi)容。

Portal層:Portal層由Portal Server和Portlet容器組成。Portal Server負(fù)責(zé)接收來自客戶端的HTTP請求，在Porlet容器中調(diào)用Portlet，并將Portlet產(chǎn)生的內(nèi)容聚集到Portal頁面返回給客戶。

應(yīng)用服務(wù)層:應(yīng)用服務(wù)層負(fù)責(zé)各種服務(wù)的具體實現(xiàn)。包括用戶的管理、資源的管理、資源目錄的管理等。

存儲層:存儲層負(fù)責(zé)將基礎(chǔ)設(shè)施層的存儲資源虛擬成一個文件系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)的分布式存儲。如使用Hadoop的分布式文件系統(tǒng)(HDFS)。

基礎(chǔ)設(shè)施層:基礎(chǔ)設(shè)施層主要包括各種存儲資源，如硬盤、數(shù)據(jù)庫等等。

2 模型的實現(xiàn)

我們使用一般的商業(yè)機作為底層的存儲設(shè)備。使用Hadoop作為構(gòu)建云存儲環(huán)境的平臺，管理底層的商業(yè)機，并虛擬出一個文件系統(tǒng)，即HDFS。在HDFS的基礎(chǔ)上，開發(fā)整合教學(xué)資源的應(yīng)用服務(wù)模塊，主要包括用戶的管理，目錄管理、資源管理、系統(tǒng)管理等。我們使用Liferay作為Portal容器，將每一個服務(wù)模塊封裝為一個Portlet。

在云存儲環(huán)境中對教學(xué)資源存儲和訪問的具體過程如圖5所示。

用戶將一個教學(xué)資源存儲在云環(huán)境的過程為:用戶通過Web瀏覽器訪問教學(xué)資源的Portal頁面，首先在用戶認(rèn)證的Portlet中輸入用戶名和密碼。用戶的認(rèn)證通過MyProxy實現(xiàn)，根據(jù)用戶提供的用戶名和密碼，從MyProxy得到用戶的合法代理證書。此證書代表了用戶的身份，通過證書可以合法訪問相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)。然后在訪問資源存儲服務(wù)Portlet時，用戶需要提交本地資源的路徑和資源存儲在云中的路徑。存儲服務(wù)會在本機上的臨時文件夾中緩存這些數(shù)據(jù)，當(dāng)臨時文件夾中的數(shù)據(jù)塊達(dá)到了設(shè)定的Block值(默認(rèn)是64M)時，Portlet便會通知云中的名稱節(jié)點，名稱節(jié)點便響應(yīng)Portlet的請求，將資源的文件名插入云中的文件系統(tǒng)層次中并且在數(shù)據(jù)節(jié)點中找到一塊空間存放該數(shù)據(jù)塊，同時將該數(shù)據(jù)節(jié)點和對應(yīng)的存儲空間信息告訴Portlet，Portlet便將本地臨時文件夾中的數(shù)據(jù)塊寫入指定的數(shù)據(jù)節(jié)點，一個數(shù)據(jù)塊存儲完畢后，當(dāng)臨時文件夾中的數(shù)據(jù)塊再次達(dá)到了設(shè)定的Block值時，Portlet會向名稱節(jié)點申請下一個數(shù)據(jù)塊的存儲空間。由于Hadoop擁有副本備份功能，每塊數(shù)據(jù)塊可以存在多個副本并存儲在云中的其它節(jié)點上，起到改善服務(wù)伸縮性和容錯的目的。

用戶訪問云環(huán)境中教學(xué)資源的步驟為:用戶通過Web瀏覽器訪問教學(xué)資源的Portal頁面并且通過身份認(rèn)證。在資源訪問的Portlet中選擇自己感興趣的資源，然后Portlet將資源讀取請求發(fā)送給名稱節(jié)點，名稱節(jié)點返回該資源的所有數(shù)據(jù)塊所在的數(shù)據(jù)節(jié)點以及各個數(shù)據(jù)節(jié)點的當(dāng)前負(fù)載情況。Portlet從數(shù)據(jù)節(jié)點選取合適的節(jié)點并且并行地發(fā)出讀請求，并行的讀請求可以是針對不同的塊也可以是同一個塊的不同部分，但是不會是同一個塊的同一個部分。不同的請求一般會發(fā)送到不同的數(shù)據(jù)節(jié)點。Portlet從不同的數(shù)據(jù)節(jié)點接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行內(nèi)容匯聚，然后顯示給用戶。

3 性能分析

下面我們將對云存儲系統(tǒng)讀取和寫入教學(xué)資源的速度進(jìn)行測試。在系統(tǒng)的實際運行中將包含幾百臺的數(shù)據(jù)節(jié)點存儲教學(xué)資源，而且擁有大量的用戶對資源進(jìn)行訪問。但是為了便于測試，我們使用19臺電腦構(gòu)建云存儲環(huán)境，其中1臺設(shè)置為名稱節(jié)點，18臺為數(shù)據(jù)節(jié)點。并且另外使用16臺電腦作為客戶端。名稱節(jié)點和數(shù)據(jù)節(jié)點的配置均為雙核CPU，2GB內(nèi)存，320G硬盤，一塊100M全雙工網(wǎng)卡，并以一臺交換機相連。16臺客戶端都配備一塊100M全雙工網(wǎng)卡，并以另一臺交換機相連。兩臺交換機之間使用1 Gbps的鏈路相連。

我們分別在19臺電腦上部署Hadoop-0.18.3構(gòu)建云存儲環(huán)境。其中操作系統(tǒng)為FC10，Java版本為jdk1.5。首先修改19臺電腦Hadoop目錄下的conf/hadoop-site.xml文件，其中fs.default.name為NameNode的IP地址和端口號;mapred.job.tracker為JobTracker的IP地址和端口號;fds.replication為HDFS中每個Block被復(fù)制的次數(shù)，起到數(shù)據(jù)冗余備份的作用，我們設(shè)置為3。其次配置SSH，因為Hadoop啟動以后，名稱節(jié)點通過SSH(Secure Shell)來啟動和停止各個數(shù)據(jù)節(jié)點上的各種守護(hù)進(jìn)程的，這就需要在節(jié)點之間執(zhí)行指令的時候不需要輸入密碼，所以需要配置SSH使用無密碼公鑰認(rèn)證的方式。

(1) 數(shù)據(jù)讀取

分別測試1到16個客戶端從云中讀取教學(xué)資源的速度。每一個客戶端從云中讀取1G的數(shù)據(jù)。

圖6展示了客戶端的合計讀取速度和理論上限。合計的理論上限是在兩個交換機之間的1 Gbps鏈路飽和的情況下達(dá)到，即125MB/s的速度，或者當(dāng)客戶端的100M網(wǎng)卡飽和的情況下，即12.5MB/s的速度。當(dāng)只有一個客戶端讀取的時候，觀測到的讀取速度是10MB/s，為理論上限的80%。16個客戶端的合計讀取速度達(dá)到了94MB/s，大約是理論上限的75%。由80%降低到75%的原因是由于讀取者的增多，導(dǎo)致多個讀取者同時從相同數(shù)據(jù)節(jié)點讀取得可能性增加，導(dǎo)致的讀取性能有所下降。

(2) 數(shù)據(jù)寫入

分別測試1到16個客戶端向云中寫入教學(xué)資源的速度，每一個客戶端向云中寫入1G的數(shù)據(jù)，如圖7所示。因為每一個數(shù)據(jù)塊有3個副本，需寫入云中的3個數(shù)據(jù)節(jié)點，所以理論上總的寫入速度的上限為67MB/s。

因為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的原因，每一個客戶端的寫入速度是6.3MB/s。而且數(shù)據(jù)從一個副本傳輸?shù)搅硪粋€副本產(chǎn)生了延時，導(dǎo)致了整個寫入速度降低。16個客戶端的合計寫入速度差不多是35MB/s(每個客戶端大概2.2MB/s)，差不多是理論極限的一半。和讀取情況比較類似，這樣的情況多半發(fā)生于多個客戶端同步寫入同一個數(shù)據(jù)節(jié)點時導(dǎo)致的性能下降。此外，16個寫入者要比16個讀取者更容易產(chǎn)生沖突，這是因為每一個寫入要寫入三份副本的原因，寫入速度比我們預(yù)期的要慢一點。在實際情況下，這并不是一個大問題，因為即使在單個客戶端上能夠感受到延時，也不會對大量客戶端的情況下，對整個寫入帶寬造成明顯的影響。

五 結(jié)束語

教學(xué)資源的建設(shè)是遠(yuǎn)程教育發(fā)展的重要的環(huán)節(jié)，對教學(xué)資源進(jìn)行整合有利于教學(xué)資源的共享，減少教學(xué)的成本，提高教學(xué)的質(zhì)量。而云存儲作為一種新的服務(wù)形式，能夠很好地解決教學(xué)資源整合中產(chǎn)生的問題。云存儲作為教育資源整合的有力手段，對教育資源的建設(shè)和發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。隨著云存儲的不斷發(fā)展和完善，必然會在高等院校和教育網(wǎng)絡(luò)中有著越來越多的應(yīng)用。

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Research and Implementation of Educational Resources Integration based on Cloud

GAO Hong-qingWANG Hao

(Department of Educational Technology， Henan Normal University， Xinxiang，Henan，453007，China)

Abstract: The rapid development of Internet has promoted the rise of the modern distance education. And the construction of educational resources is the foundation for the development of the modern distance education. This paper analyses the status of educational resources and the problems it faced， introduces the basic concepts and structure models of cloud storage and the tools to build cloud storage. Finally， the framework of educational resources integration based on cloud storage is designed， implemented and tested.

Keywords: Cloud Storage; Educational Resource; Integration

編輯:山石