董啟雄，穆道生，唐清安

（中國人民解放軍裝備學(xué)院 訓(xùn)練部數(shù)字校園工程建設(shè)中心，北京 101416）

數(shù)字校園是教育信息化發(fā)展的必然趨勢，隨著數(shù)字校園的建設(shè)，學(xué)校的管理、教學(xué)將會步入一個全新的網(wǎng)絡(luò)信息化時代。數(shù)字校園包括很多業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如：門戶系統(tǒng)、迎新系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、數(shù)字圖書系統(tǒng)、校園監(jiān)控系統(tǒng)、教學(xué)資源系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)存儲了學(xué)校里最重要的信息資源，它們是應(yīng)用的核心和基礎(chǔ)，如何科學(xué)、有效地存儲、管理、利用這些信息資源是當(dāng)前數(shù)字校園建設(shè)中面臨的一個重要課題。

1 數(shù)字校園的存儲需求

當(dāng)前數(shù)字校園中的主要應(yīng)用及數(shù)據(jù)存儲需求主要有以下5種情況。

（1）門戶網(wǎng)站

包括學(xué)院的統(tǒng)一門戶網(wǎng)站，各部系的網(wǎng)站以及專題網(wǎng)站等，其特點為網(wǎng)站數(shù)目眾多、訪問量大、存儲的內(nèi)容絕大多數(shù)為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，表現(xiàn)為htm l等格式的小文件，負(fù)載主要為遠(yuǎn)程用戶對W eb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(shù)）性能。

（2）網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)

如網(wǎng)盤、FTP等為用戶提供網(wǎng)絡(luò)存儲空間，其特點為訪問量小、實時性不高，要存儲的絕大多數(shù)為文檔、圖片、軟件等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，對存儲的主要需求是便于擴展。

（3）業(yè)務(wù)系統(tǒng)

如：教務(wù)管理系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)和一卡通系統(tǒng)、迎新系統(tǒng)等，其范圍涵蓋了學(xué)校各部門的主要業(yè)務(wù)。與門戶網(wǎng)站不同，業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要存放在數(shù)據(jù)庫中，很少生成htm l等格式的靜態(tài)網(wǎng)頁，所以，業(yè)務(wù)系統(tǒng)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(jiān)控存儲等，其特點為單一文件大、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）性能并易于擴展。

（5）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

如SQL Server、Oracle以及MySQL等，存儲的是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其特點為數(shù)據(jù)量相對不大、冗余度低、共享性高、獨立性強、數(shù)據(jù)讀寫頻率高、并發(fā)請求數(shù)量大，對存儲的主要需求是良好的IOPS性能。

2 存儲現(xiàn)狀及問題

在以往，由于存儲系統(tǒng)的建設(shè)往往是業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的附屬內(nèi)容，因此，在學(xué)校信息化建設(shè)的不同時期、不同單位、不同項目中建設(shè)的存儲系統(tǒng)基本上是分別建設(shè)，而且很多采用了異構(gòu)技術(shù)及設(shè)備，目前的主要存儲技術(shù)有以下3種：

（1）網(wǎng)絡(luò)連接存儲（NAS）

NAS（Network Attached Storage）使用以太網(wǎng)作為存儲的基礎(chǔ)，利用網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議 （NFS，CIFS）實現(xiàn)對存儲設(shè)備中的文件級存儲。結(jié)構(gòu)簡單，配置管理方便，可實現(xiàn)跨平臺的數(shù)據(jù)共享，但是NAS架構(gòu)下，數(shù)據(jù)存儲和正常的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)同時使用網(wǎng)絡(luò)帶寬，因此其Throughout和IOPS性能較差，難以承載關(guān)鍵應(yīng)用。

（2）基于光纖通道的存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（FC－SAN）

SAN（Storage Area Network）是一個獨立的存儲網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了直接對物理硬件的塊級存儲訪問，存儲數(shù)據(jù)流不占用業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)帶寬?；诠饫w通道的FC－SAN傳輸帶寬高，性能穩(wěn)定可靠，但是造價高，維護(hù)及配置復(fù)雜，管理成本高。

（3）基于 IP 協(xié)議的存儲網(wǎng)絡(luò)（IP－SAN）

IP－SAN是在FA－SAN基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種存儲技術(shù)，它采用iSCSI協(xié)議，利用以太網(wǎng)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(yè)務(wù)系統(tǒng)都有獨立的磁盤使用空間和預(yù)留空間，其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)無法利用其預(yù)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(tǒng)彼此獨立，也增加了管理和維護(hù)的難度。

3 云存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計

云存儲是在云計算（cloud computing）概念上延伸和發(fā)展出來的新技術(shù)，它通過集群應(yīng)用、分布式文件系統(tǒng)等，使網(wǎng)絡(luò)中的異構(gòu)存儲設(shè)備協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能，實現(xiàn)了從提供存儲設(shè)備向提供存儲服務(wù)的根本性變革。數(shù)字校園云存儲結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

數(shù)字校園云存儲結(jié)構(gòu)模型共分4層，分別承擔(dān)物理存儲設(shè)備管理、提供存儲服務(wù)等功能。

（1）存儲層

云存儲設(shè)備可以是FC－SAN，也可以是IP－SAN或NAS。通過統(tǒng)一的存儲設(shè)備管理系統(tǒng)實現(xiàn)對不同物理存儲設(shè)備的邏輯化和虛擬化管理、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)。

圖1 數(shù)字校園云存儲結(jié)構(gòu)模型

（2）基礎(chǔ)管理層

基礎(chǔ)管理層是云存儲的核心部分。該層通過集群存儲、分布式存儲和網(wǎng)格存儲等技術(shù)，實現(xiàn)眾多存儲設(shè)備之間的協(xié)同工作，對外提供統(tǒng)一的存儲訪問服務(wù)，而多個存儲設(shè)備的并發(fā)處理則能夠顯著提高云存儲系統(tǒng)的IOPS和Throughout性能。

（3）應(yīng)用接口層

應(yīng)用接口層是由眾多的第三方軟硬件廠商提供的插件層。可以利用應(yīng)用接口快速開發(fā)各類數(shù)字校園業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如在云存儲基礎(chǔ)上的視頻監(jiān)控應(yīng)用、視頻點播應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)存儲的硬盤、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份應(yīng)用等。

（4）訪問層

任何一個授權(quán)用戶都可以按照標(biāo)準(zhǔn)的公共應(yīng)用接口，在任何地方訪問云存儲平臺，享受云存儲服務(wù)。

傳統(tǒng)存儲NAS／SAN目前仍是數(shù)字校園存儲領(lǐng)域的主流，但其自身存在難以解決的缺陷。云存儲是行業(yè)的最新發(fā)展，具有傳統(tǒng)存儲所不具備的諸多優(yōu)勢，包括海量的存儲能力，快速的響應(yīng)能力和數(shù)據(jù)傳輸能力，安全、靈活的存儲擴容能力，統(tǒng)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(shù)字校園各類應(yīng)用的存儲需求。

4 結(jié)束語

本文通過對數(shù)字校園存儲需求和現(xiàn)有存儲系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出了建立基于云存儲技術(shù)的數(shù)字校園的高效、可靠、安全、跨平臺的存儲架構(gòu)，以滿足數(shù)字校園中迅猛增長、類型復(fù)雜、需求各異的個人及單位數(shù)據(jù)存儲需要。同時，云存儲的利用還將為學(xué)校進(jìn)一步挖掘大數(shù)據(jù)價值，在教學(xué)、科研、管理方面進(jìn)行科學(xué)決策提供有力支撐。

［1］王崢．云存儲在圖書館數(shù)字化中的應(yīng)用研究［J］.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，28（3）．

［2］孫小雁．云存儲技術(shù)及發(fā)展［J］．玉林師范學(xué)院學(xué)報，2014，35（2）.