李可風(fēng)

(南昌大學(xué)管理學(xué)院，江西 南昌 330031)

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大數(shù)據(jù)環(huán)境下《信息存儲(chǔ)技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

李可風(fēng)

(南昌大學(xué)管理學(xué)院，江西 南昌 330031)

大數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)帶來了極大的挑戰(zhàn)，也給大規(guī)模信息存儲(chǔ)技術(shù)帶來了巨大的人才需求。因此急需開展信息存儲(chǔ)類的課程建設(shè)，尤其是與信息存儲(chǔ)技術(shù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程。本文探討了信息存儲(chǔ)技術(shù)課程在理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)，尤其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上給出了詳細(xì)的教學(xué)方案和教學(xué)內(nèi)容，并探討了這種形象直觀的存儲(chǔ)模擬實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效果。

海量數(shù)據(jù) 信息存儲(chǔ) 教學(xué)方案 存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)訓(xùn)

1 引言

各行各業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程使社會(huì)中的數(shù)據(jù)巨量增長，信息數(shù)據(jù)已經(jīng)成為各類機(jī)構(gòu)、企業(yè)和組織一項(xiàng)不可或缺的財(cái)產(chǎn)。面對(duì)越來越有價(jià)值的數(shù)據(jù)，不僅需要安全可靠的信息存儲(chǔ)架構(gòu)，而且需要有條不紊的信息管理策略[1-2]。如何管理好、存儲(chǔ)好這些越來越有價(jià)值的數(shù)據(jù)，是當(dāng)今社會(huì)中各類組織、企業(yè)亟待解決的重要問題[3]。除了擁有強(qiáng)大的軟硬件架構(gòu)，很顯然，他們更需要掌握信息存儲(chǔ)技術(shù)的綜合性技術(shù)人才。

目前，在國內(nèi)，北京大學(xué)，上海交通大學(xué)，復(fù)旦大學(xué)，清華大學(xué)，浙江大學(xué)，東南大學(xué)，中山大學(xué)、深圳大學(xué)、國防科技大學(xué)，華中科技大學(xué)都已經(jīng)開設(shè)了這門課程，但在課程建設(shè)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的開設(shè)方面由于各高校的重視程度不同，都存在不同程度的教學(xué)開展問題。與國際社會(huì)相比，在中國高校中與之相關(guān)的課程體系建設(shè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，造成這類技術(shù)人才儲(chǔ)備的缺口巨大。為有效解決信息存儲(chǔ)技術(shù)這門課在實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)上的教學(xué)問題，不僅需要關(guān)注國內(nèi)頂尖高校的課程建設(shè)情況，借鑒國外高校的實(shí)施情況，還要提高信息存儲(chǔ)類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)水平，以適應(yīng)國內(nèi)在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的人才需求[4-6]。

本文以國內(nèi)頂尖高校在信息存儲(chǔ)技術(shù)課程方面開設(shè)的現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，結(jié)合南昌大學(xué)信息存儲(chǔ)課程在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的開設(shè)情況，從理論課程和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)兩個(gè)方面對(duì)信息存儲(chǔ)技術(shù)課程的建設(shè)情況進(jìn)行介紹和論述，重點(diǎn)探討信息存儲(chǔ)技術(shù)課程在實(shí)踐環(huán)節(jié)方面的課程安排、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方式以及實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)方案。

2 信息存儲(chǔ)課程理論教學(xué)體系

信息存儲(chǔ)課程是目前大規(guī)模存儲(chǔ)領(lǐng)域內(nèi)可幫助學(xué)生了解傳統(tǒng)和虛擬環(huán)境中各種不同存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)組件的為數(shù)不多的幾門課程之一。在學(xué)習(xí)這門課程的理論部分后，學(xué)生能夠在今后日益復(fù)雜、發(fā)展迅猛的數(shù)字環(huán)境中獲得足夠的競爭優(yōu)勢。理論課不僅會(huì)深入介紹多種底層存儲(chǔ)技術(shù)，而且還使學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中接觸當(dāng)前與存儲(chǔ)管理有關(guān)的先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品。課程將介紹智能存儲(chǔ)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、功能和優(yōu)勢，如 FC SAN(Fibre Channel Storage Area Network，光纖通道存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)或光纖存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò))、IP SAN(Internet Protocol Storage Area Network，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)或IP存儲(chǔ)局域網(wǎng))、NAS(Network Attached Storage，網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ))以及基于對(duì)象的存儲(chǔ)和統(tǒng)一存儲(chǔ)等網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)；同時(shí)向?qū)W生介紹基于備份和復(fù)制的業(yè)務(wù)連續(xù)性解決方案；并結(jié)合目前越來越受重視的數(shù)據(jù)安全性，討論在信息安全和管理領(lǐng)域、以及新興的云計(jì)算領(lǐng)域的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理。

課程的理論部分主要分三部分介紹。

第一部分，存儲(chǔ)基本概念介紹。

信息和數(shù)據(jù)在當(dāng)前的社會(huì)中對(duì)任何組織和個(gè)人都是至關(guān)重要的。掌握了數(shù)據(jù)，不僅能把握無限的機(jī)會(huì)，同時(shí)也能在競爭中立于不敗之地。本部分從信息的作用和基本概念開始討論，介紹了在海量信息管理需求下的存儲(chǔ)解決方案與數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)構(gòu)架，從而建立起存儲(chǔ)的基本概念。同時(shí)還介紹了存儲(chǔ)架構(gòu)的各個(gè)組成部分。從主機(jī)與存儲(chǔ)的連接關(guān)系，以及磁盤的基本概念出發(fā)，介紹了磁盤陣列和磁盤的RAID(Redundant Arrays of Independent Disks，磁盤陣列)數(shù)據(jù)保護(hù)等概念。最后，本部分還介紹了磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并深入說明了如何將智能存儲(chǔ)系統(tǒng)高效地應(yīng)用于系統(tǒng)環(huán)境。具體分如下幾部分講授：(1)信息存儲(chǔ)與管理介紹；(2)存儲(chǔ)系統(tǒng)環(huán)境；(3)數(shù)據(jù)保護(hù)與RAID磁盤陣列技術(shù)；(4)智能存儲(chǔ)系統(tǒng)。

第二部分，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬化。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷地發(fā)展，滲透到各行各業(yè)的各個(gè)方面，因此網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)越來越受到業(yè)界的重視。本部分介紹了網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)環(huán)境下的直連存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)、光纖存儲(chǔ)局域網(wǎng)、IP存儲(chǔ)局域網(wǎng)和內(nèi)容尋址存儲(chǔ)，并深入介紹了這些網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的概念、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本原理以及應(yīng)用環(huán)境等方面的知識(shí)。同時(shí)，對(duì)未來存儲(chǔ)的發(fā)展趨勢，如存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，云計(jì)算技術(shù)也進(jìn)行了講授介紹。具體分如下幾部分講授：(1)直連存儲(chǔ)；(2)網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)；(3)光纖存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)；(4)IP存儲(chǔ)局域網(wǎng)；(5)內(nèi)容尋址存儲(chǔ)；(6)存儲(chǔ)虛擬化。

第三部分，業(yè)務(wù)連續(xù)性。

由于一些不可避免的緊急事故和災(zāi)難會(huì)在不可預(yù)料的情況下突發(fā)性地發(fā)生，為了能給企業(yè)和組織提供不間斷的數(shù)據(jù)服務(wù)，數(shù)據(jù)的抗毀性和恢復(fù)日益成為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理中一項(xiàng)不能回避的環(huán)節(jié)。因此在理論課程的講解中也介紹了數(shù)據(jù)的備份、恢復(fù)等基本概念，講解了在業(yè)務(wù)連續(xù)性的需求下，存儲(chǔ)解決方案應(yīng)該如何滿足苛刻的業(yè)務(wù)連續(xù)性要求。另一方面，本部分還重點(diǎn)介紹了，發(fā)生緊急事故時(shí)，災(zāi)難損毀數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的要求。具體分如下幾部分講解：(1)業(yè)務(wù)連續(xù)性概述；(2)備份與恢復(fù)；(3)業(yè)務(wù)連續(xù)性：本地復(fù)制；(4)業(yè)務(wù)連續(xù)性：遠(yuǎn)程復(fù)制。

3 信息存儲(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系設(shè)計(jì)

經(jīng)過前面的分析和介紹，可以看出，信息存儲(chǔ)課程的理論教學(xué)體系已經(jīng)很完善。但是如果沒有與理論教學(xué)相結(jié)合的配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，學(xué)生是無法真正掌握和體會(huì)信息存儲(chǔ)與管理的本質(zhì)。

在本課程的實(shí)踐教學(xué)過程中，不僅要逐步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)抽象問題的概括能力、邏輯推理能力和自學(xué)能力。同時(shí)，還要通過實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用能力以及一些實(shí)用技術(shù)的使用與技巧。

在節(jié)省教學(xué)成本的前提下，為了使學(xué)生更形象地理解理論知識(shí)，本課程采用存儲(chǔ)模擬器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。模擬器能模擬時(shí)間實(shí)現(xiàn)RAID劃分，快照，遷移，統(tǒng)一管理等與存儲(chǔ)管理相關(guān)的大部分業(yè)界主流操作環(huán)節(jié)。本課程主要采用兩個(gè)模擬器，實(shí)現(xiàn)了兩套存儲(chǔ)管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。一是基于SAN應(yīng)用管理模擬器：EMC Navisphere的SAN應(yīng)用管理；一是基于統(tǒng)一存儲(chǔ)管理模擬器：EMC Unisphere的統(tǒng)一存儲(chǔ)管理模擬。

(1)SAN應(yīng)用管理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

Navisphere模擬器套件可以讓學(xué)生直觀地模擬和觀察安裝在大型組織和企業(yè)中的SAN陣列資源。如圖1所示。

該模擬器使用Windows資源管理器風(fēng)格的用戶界面，模擬實(shí)現(xiàn)跨多臺(tái)異構(gòu)主機(jī)在分布式存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)中對(duì)數(shù)據(jù)的訪問，不僅簡化了存儲(chǔ)資源調(diào)配，更直觀的讓學(xué)生感受到現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)?zāi)M驗(yàn)證內(nèi)容安排如表1。本實(shí)驗(yàn)的目的旨在讓學(xué)生體會(huì)RAID組的功能，了解不同RAID級(jí)別之間的區(qū)別；體驗(yàn)LUN(Logical Unit Number，邏輯單元號(hào))分配和創(chuàng)建的策略。熟悉磁盤備份技術(shù)，掌握本地和遠(yuǎn)程備份和復(fù)制的方法。

表1 SAN應(yīng)用管理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

SAN應(yīng)用管理實(shí)驗(yàn)主要分三部分進(jìn)行。1、配置存儲(chǔ)管理環(huán)境。2、配置RAID陣列和LUN。3、磁盤備份和復(fù)制實(shí)驗(yàn)。

配置存儲(chǔ)管理環(huán)境的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為：配置用戶權(quán)限，使不同的用戶具有不同的存儲(chǔ)管理權(quán)限。

配置RAID陣列的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為：綁定LUN，創(chuàng)建RAID組以及創(chuàng)建存儲(chǔ)組。

當(dāng)激活時(shí)，磁盤快照是一個(gè)虛擬的LUN，它允許二級(jí)服務(wù)器查看即時(shí)復(fù)制的源LUN?；钴S的快照由源LUN和LUN數(shù)據(jù)組合構(gòu)成，每一個(gè)快照鏈接到一個(gè)源LUN。如果存儲(chǔ)系統(tǒng)突然斷電，而此時(shí)快照會(huì)話正在運(yùn)行，則快照將會(huì)保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不丟失。因此如何有效率地分配源LUN給快照是存儲(chǔ)管理里一項(xiàng)不可或缺的技能。為此，本課程設(shè)計(jì)了磁盤備份和復(fù)制實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。主要包括：根據(jù)LUN配置和創(chuàng)建本地快照，有策略地移除快照以及遠(yuǎn)程配置快照和移除快照。

(2)統(tǒng)一存儲(chǔ)管理-EMC Unisphere

EMC Unisphere Simulator是統(tǒng)一存儲(chǔ)管理平臺(tái)模擬器。不僅直觀地模擬了統(tǒng)一存儲(chǔ)平臺(tái)的用戶界面，更將SAN，NAS及多種存儲(chǔ)技術(shù)融合在一個(gè)統(tǒng)一界面管理，顯示了簡潔性、靈活性、自助能力和自動(dòng)化，這些模擬功能都是實(shí)現(xiàn)私有云的關(guān)鍵要求。實(shí)驗(yàn)?zāi)M驗(yàn)證內(nèi)容安排如表2所示。

表2 統(tǒng)一存儲(chǔ)管理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在學(xué)生了解了統(tǒng)一存儲(chǔ)管理方案后，本課程設(shè)計(jì)并給出了幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)內(nèi)容后進(jìn)行更加形象的具有應(yīng)用背景的實(shí)訓(xùn)練習(xí)。主要的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)如表3所示。

表3 存儲(chǔ)管理實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

4 總結(jié)和展望

本文探討了大數(shù)據(jù)環(huán)境下如何設(shè)計(jì)《信息存儲(chǔ)技術(shù)》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。具體描述了該課程在理論上的教學(xué)安排以及實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方面的教學(xué)方案設(shè)計(jì)。重點(diǎn)描述了如何使用模擬器完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及結(jié)合具體應(yīng)用實(shí)例的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)。在教學(xué)過程中，學(xué)生無疑非常形象直觀地學(xué)習(xí)和掌握了存儲(chǔ)管理技術(shù)。下一步的研究將著重探討以這種教學(xué)方案展開教學(xué)后，如何有效評(píng)估這門課程的教學(xué)效果，進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)和提高。

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ExperimentalTeaching Design of “Information Storage Technology” in the Big Data Environment

LI Ke-feng
(ManagementSchoolofNanchangUniversity，JiangxiNanchang330031)

Big data storage has brought a great challenge to data storage，but also brought great demand to the large scale of information storage technology talent.Therefore，it is urgent to carry out the curriculum construction of the information storage，especially the experiment course related to the information storage technology.This paper discussed the teaching design of the course of information storage technology in theory and experiment，especially in the experimental teaching aspect，the teaching scheme and teaching contents are given in detail，and the teaching effect of this kind of image storage simulation is discussed.

Massive Data Information Storage Teaching Strategy Storage Technology Training

2015國家青年科學(xué)基金項(xiàng)目“圖嵌入方法在大規(guī)模數(shù)據(jù)密集型系統(tǒng)中的應(yīng)用研究”(編號(hào)：61402217)，2012年教育部人文社會(huì)科學(xué)規(guī)劃基金項(xiàng)目(編號(hào)：12YJAZH165)。