張程 馬武

洛陽師范學(xué)院網(wǎng)絡(luò)與電化教育中心，河南 洛陽 471022

引言

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正快速發(fā)展，云計算、云存儲、云服務(wù)等各種云技術(shù)給各行各業(yè)帶來新的發(fā)展契機。特別是在教育領(lǐng)域，不可否認(rèn)的是近20多年來，信息技術(shù)的發(fā)展給教育技術(shù)的發(fā)展帶來極其重要的影響。當(dāng)信息技術(shù)發(fā)展到“云時代”的如今，它在教育信息化的建設(shè)和發(fā)展中有哪些方面的應(yīng)用呢？

1 高校教育信息化建設(shè)面臨的問題

當(dāng)前，我國的教育信息化發(fā)展主要是靠高等院校來帶動的，而高等院校的信息化建設(shè)均以信息系統(tǒng)（包括軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)）為基礎(chǔ)。大多數(shù)高等院校的信息系統(tǒng)建立的模式如圖1所示。

圖1 教育信息化的信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

隨著高等院校教育信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的、應(yīng)用較廣的數(shù)據(jù)存儲及訪問模式已不能滿足教育信息化快速發(fā)展的需要。這是因為，多媒體教育資源（如文本、圖片、flash、音視頻）和管理數(shù)據(jù)（如師生個人信息、教學(xué)信息、一卡通脹務(wù)信息、辦公自動化信息等）迅速累積，以幾何數(shù)據(jù)增長；而且由于信息化的日益普及，用戶在線并發(fā)訪問教育教學(xué)網(wǎng)站或其他各種應(yīng)用信息系統(tǒng)等數(shù)據(jù)越來越頻繁，這就不可避免地造成網(wǎng)絡(luò)資源和數(shù)據(jù)存儲資源日益緊張。因此，就必然要求教育信息化系統(tǒng)能有一個大容量、高數(shù)據(jù)訪問性能的存儲系統(tǒng)。

2 云存儲

云存儲是基于云計算（cloud computing）延伸出的一個新的概念，它是指通過應(yīng)用網(wǎng)格技術(shù)、集群應(yīng)用和分布式文件系統(tǒng)等功能，將大量不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來并協(xié)同工作，共同對外提供一個數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)訪問功能的系統(tǒng)[1]。當(dāng)云計算系統(tǒng)需要處理（包括存儲、管理和應(yīng)用等）大量的數(shù)據(jù)時，就必須要配置一個海量的存儲設(shè)備以供系統(tǒng)使用，此時它就轉(zhuǎn)變成為云存儲系統(tǒng)。從這種意義上來說，云存儲系統(tǒng)實際上就是一個以數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)管理為基礎(chǔ)的云計算系統(tǒng)[2]。

云存儲系統(tǒng)是由存儲層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層與訪問層四層組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 云存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 云存儲在教育信息化中的應(yīng)用

筆者試提出以云存儲為基礎(chǔ)來構(gòu)建大規(guī)模的教育信息化系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，云存儲主要為教育信息化的應(yīng)用系統(tǒng)提供易于管理、高可靠性、高訪問響應(yīng)性的存儲基礎(chǔ)支撐，其體系架構(gòu)如圖3 所示。

圖3 基于云存儲的教育信息化系統(tǒng)體系架構(gòu)

這種架構(gòu)是以存儲為中心的信息系統(tǒng)體系架構(gòu)。系統(tǒng)在存儲層實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的分配、整合、共享、容錯與監(jiān)控等功能；而對于應(yīng)用層來說，系統(tǒng)擁有一個海量存儲，所有的應(yīng)用服務(wù)器均可充分共享這個海量的存儲空間。因此，它的優(yōu)勢在于存儲與應(yīng)用相對分離，從而避免了多存儲系統(tǒng)帶來的信息孤島現(xiàn)象，很大程度上提高了數(shù)據(jù)的管理與訪問效率。

4 HepyCloud云存儲系統(tǒng)驗證

可以通過實際測試HepyCloud存儲系統(tǒng)來驗證云存儲對于教育信息化系統(tǒng)的支撐。HepyCloud是一個大尺度文件系統(tǒng)，能夠支持海量數(shù)據(jù)存儲，輕松管理數(shù)百TB的存儲空間；HepyCloud存儲系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。系統(tǒng)底層是基于開放架構(gòu)的存儲服務(wù)器，面向應(yīng)用進(jìn)行針對性優(yōu)化。這些存儲服務(wù)器組成對等網(wǎng)絡(luò)，向客戶端提供統(tǒng)一命名空間?？蛻舳丝梢酝ㄟ^多種協(xié)議訪問HepyCloud，包括基于FUSE實現(xiàn)的Linux本地文件系統(tǒng)，完全兼容POSIX語義；傳統(tǒng)的NFS文件系統(tǒng)；CIFS、FTP、HTTP等數(shù)據(jù)訪問協(xié)議，實現(xiàn)Windows、Linux、Mac等跨平臺的數(shù)據(jù)共享。服務(wù)器或客戶端之間通過高速網(wǎng)絡(luò)（千兆以太網(wǎng)、萬兆以太網(wǎng)或InfinBand等）進(jìn)行互連[3]。

圖4 HepyCloud云存儲系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

5 性能測試

5.1 小文件訪問測試

小文件的測試環(huán)境選用實際應(yīng)用小文件的信息化網(wǎng)站，Web 網(wǎng)站上存儲都是幾十k的小文件,當(dāng)文件存儲數(shù)量達(dá)到億級的時候，傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)對文件的管理性能下降，數(shù)據(jù)的訪問和讀寫的速度不高，這使目前是造成Web服務(wù)器性能下降，響應(yīng)慢得主要原因。HepyCloud的海量存儲系統(tǒng)對海量文件的管理和高聚合貸款訪問功能能夠滿足海量小文件訪問的需要。

測試環(huán)境：

4臺內(nèi)核2.6.18存儲服務(wù)器，13 塊用于存儲web數(shù)據(jù)的sas盤，共3.4T；

測試說明：

-p ：并發(fā)的用戶進(jìn)程數(shù)；

-s ： 持續(xù)訪問時間列表里URL random方式遍歷；

fetches/sec 服務(wù)器每秒能夠響應(yīng)的查詢次數(shù)；

msecs/connect每連接的平均響應(yīng)時間這個選項；

1000個用戶持續(xù)60s并發(fā)訪問訪問web網(wǎng)站的頁面。107066次訪問，服務(wù)器每秒能夠響應(yīng)的查詢次數(shù)1784.43次，每個連接的平均響應(yīng)時間為159.372毫秒；

從上面的測試結(jié)果來看服務(wù)器反應(yīng)及應(yīng)用性能是足夠的，能夠滿足大并發(fā)的持續(xù)訪問。

5.2 大文件傳輸測試

測試環(huán)境由兩臺存儲服務(wù)器組成的HepyCloud存儲系統(tǒng)通過mount點web-vol掛載在ftp服務(wù)器。通過ftp下載大文件，測試存儲系統(tǒng)的擴展性和數(shù)據(jù)傳輸能力；

同過ftp并發(fā)上傳下載1GB的大文件進(jìn)行測試大文件的并發(fā)傳輸能力；

1個ftp下載1個1GB大小的文件，下載速度為91.6711MB/s。

47個ftp并發(fā)下載47個1GB大小文件的速度如下圖。

圖5 測試速度圖

平均一個連接的下載速度3.79021MB/s，總下載速度178.14MB/s。

從測試的結(jié)果來看，當(dāng)大量數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸時，兩臺存儲系統(tǒng)的下載速度能夠達(dá)到線性增長。這適用于多任務(wù)，多并發(fā)，大數(shù)據(jù)訪問的應(yīng)用。

6 小結(jié)

測試結(jié)果證明云存儲可以為教育信息化系統(tǒng)帶來一種新的存儲方式。通過對HepyCloud云存儲系統(tǒng)的測試，驗證了以云存儲系統(tǒng)為數(shù)據(jù)存儲平臺的教育信息化系統(tǒng)能夠滿足大型的數(shù)據(jù)和海量的數(shù)據(jù)存儲，而其聚合帶寬的優(yōu)異性能可以滿足教育信息化系統(tǒng)高并發(fā)訪問的要求，具有較高的可行性。

[1]張程，馬武.云存儲在精品課程網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺中的應(yīng)用探究. 中國科技信息,2013年第7期

[2]趙志峰，張衛(wèi). 一種云存儲目錄元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) .廣播與電視技術(shù), 2013年第2期

[3]程耀東，劉寶旭，孫功星，陳剛. 高能物理與云計算. 核電子學(xué)與探測技術(shù),2011年第31卷第11期