淺析基于云存儲(chǔ)的數(shù)字校園存儲(chǔ)架構(gòu)論文

　　數(shù)字校園是教育信息化發(fā)展的必然趨勢(shì)， 隨著數(shù)字校園的建設(shè)，學(xué)校的管理、教學(xué)將會(huì)步入一個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)信息化時(shí)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(chǔ)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(chǔ)、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(gè)重要課題。

　　1 數(shù)字校園的存儲(chǔ)需求

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

　　(1)站

　　包括學(xué)院的統(tǒng)一站，各部系的網(wǎng)站以及專題網(wǎng)站等，其特點(diǎn)為網(wǎng)站數(shù)目眾多、訪問量大、存儲(chǔ)的內(nèi)容絕大多數(shù)為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，表現(xiàn)為html 等格式的小文件，負(fù)載主要為遠(yuǎn)程用戶對(duì)Web 頁(yè)面的訪問，對(duì)存儲(chǔ)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(chǔ)系統(tǒng)

　　如網(wǎng)盤、FTP 等為用戶提供網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間， 其特點(diǎn)為訪問量小、實(shí)時(shí)性不高，要存儲(chǔ)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(duì)存儲(chǔ)的主要需求是便于擴(kuò)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(kù)中， 很少生成html 等格式的靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)，所以，業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)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(chǔ)等，其特點(diǎn)為單一文件大、資源總量大、增長(zhǎng)速度快。對(duì)存儲(chǔ)的主要需求是具有較好的Throughout(傳輸帶寬)性能并易于擴(kuò)展。

　　(5)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

　　如SQL Server、Oracle 以及MySQL 等， 存儲(chǔ)的是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其特點(diǎn)為數(shù)據(jù)量相對(duì)不大、冗余度低、共享性高、獨(dú)立性強(qiáng)、數(shù)據(jù)讀寫頻率高、并發(fā)請(qǐng)求數(shù)量大，對(duì)存儲(chǔ)的主要需求是良好的IOPS 性能。

　　2 存儲(chǔ)現(xiàn)狀及問題

　　在以往，由于存儲(chǔ)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(shí)期、不同單位、不同項(xiàng)目中建設(shè)的存儲(chǔ)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(chǔ)技術(shù)有以下3 種：

　　(1)網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)(NAS)

　　NAS(Network Attached Storage)使用以太網(wǎng)作為存儲(chǔ)的基礎(chǔ)，利用網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議(NFS，CIFS) 實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備中的文件級(jí)存儲(chǔ)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，配置管理方便，可實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享，但是NAS 架構(gòu)下，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和正常的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)同時(shí)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(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(FC-SAN)

　　SAN(Storage Area Network)是一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了直接對(duì)物理硬件的塊級(jí)存儲(chǔ)訪問，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)流不占用業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)帶寬。基于光纖通道的'FC-SAN 傳輸帶寬高，性能穩(wěn)定可靠，但是造價(jià)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(chǔ)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(chǔ)技術(shù)，它采用iSCSI 協(xié)議，利用以太網(wǎng)組建相對(duì)廉價(jià)的SAN，部署簡(jiǎn)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(zhǎng)，但是它們有一個(gè)共同的不足，即這些存儲(chǔ)模式中的每一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)都有獨(dú)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(gè)個(gè)的“存儲(chǔ)孤島”，必然會(huì)造成存儲(chǔ)資源的浪費(fèi);同時(shí)，這些存儲(chǔ)系統(tǒng)彼此獨(dú)立，也增加了管理和維護(hù)的難度。

　　3 云存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　云存儲(chǔ)是在云計(jì)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(chǔ)設(shè)備協(xié)同工作， 共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問功能，實(shí)現(xiàn)了從提供存儲(chǔ)設(shè)備向提供存儲(chǔ)服務(wù)的根本性變革。

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

　　(1)存儲(chǔ)層

　　云存儲(chǔ)設(shè)備可以是FC-SAN，也可以是IP-SAN 或NAS。通過統(tǒng)一的存儲(chǔ)設(shè)備管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物理存儲(chǔ)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)。

　　(2)基礎(chǔ)管理層

　　基礎(chǔ)管理層是云存儲(chǔ)的核心部分。該層通過集群存儲(chǔ)、分布式存儲(chǔ)和網(wǎng)格存儲(chǔ)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)眾多存儲(chǔ)設(shè)備之間的協(xié)同工作，對(duì)外提供統(tǒng)一的存儲(chǔ)訪問服務(wù)， 而多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備的并發(fā)處理則能夠顯著提高云存儲(chǔ)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?？梢岳脩?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(chǔ)基礎(chǔ)上的視頻監(jiān)控應(yīng)用、視頻點(diǎn)播應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的硬盤、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份應(yīng)用等。

　　(4)訪問層

　　任何一個(gè)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(chǔ)平臺(tái)，享受云存儲(chǔ)服務(wù)。

　　傳統(tǒng)存儲(chǔ)NAS / SAN 目前仍是數(shù)字校園存儲(chǔ)領(lǐng)域的主流，但其自身存在難以解決的缺陷。云存儲(chǔ)是行業(yè)的最新發(fā)展，具有傳統(tǒng)存儲(chǔ)所不具備的諸多優(yōu)勢(shì)，包括海量的存儲(chǔ)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(chǔ)擴(kuò)容能力，統(tǒng)一、方便的集中管理方式，相對(duì)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(chǔ)需求。

　　4 結(jié)束語

　　本文通過對(duì)數(shù)字校園存儲(chǔ)需求和現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出了建立基于云存儲(chǔ)技術(shù)的數(shù)字校園的高效、可靠、安全、跨平臺(tái)的存儲(chǔ)架構(gòu)，以滿足數(shù)字校園中迅猛增長(zhǎng)、類型復(fù)雜、需求各異的個(gè)人及單位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要。同時(shí)，云存儲(chǔ)的利用還將為學(xué)校進(jìn)一步挖掘大數(shù)據(jù)價(jià)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。

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