淺析基于云存儲的數(shù)字校園存儲架構(gòu)論文
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，學校的管理、教學將會步入一個全新的網(wǎng)絡信息化時代。數(shù)字校園包括很多業(yè)務系統(tǒng)，如：門戶系統(tǒng)、迎新系統(tǒng)、教務系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、數(shù)字圖書系統(tǒng)、校園監(jiān)控系統(tǒng)、教學資源系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)存儲了學校里最重要的信息資源，它們是應用的核心和基礎，如何科學、有效地存儲、管理、利用這些信息資源是當前數(shù)字校園建設中面臨的一個重要課題。
1 數(shù)字校園的存儲需求
當前數(shù)字校園中的主要應用及數(shù)據(jù)存儲需求主要有以下5種情況。
(1)站
包括學院的統(tǒng)一站，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html 等格式的小文件，負載主要為遠程用戶對Web 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)絡存儲系統(tǒng)
如網(wǎng)盤、FTP 等為用戶提供網(wǎng)絡存儲空間， 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)務系統(tǒng)
如：教務管理系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)和一卡通系統(tǒng)、迎新系統(tǒng)等，其范圍涵蓋了學校各部門的主要業(yè)務。與站不同，業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要存放在數(shù)據(jù)庫中， 很少生成html 等格式的靜態(tài)網(wǎng)頁，所以，業(yè)務系統(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)的建設往往是業(yè)務系統(tǒng)建設的附屬內(nèi)容，因此，在學校信息化建設的不同時期、不同單位、不同項目中建設的存儲系統(tǒng)基本上是分別建設，而且很多采用了異構(gòu)技術及設備，目前的主要存儲技術有以下3 種：
(1)網(wǎng)絡連接存儲(NAS)
NAS(Network Attached Storage)使用以太網(wǎng)作為存儲的基礎，利用網(wǎng)絡文件協(xié)議(NFS，CIFS) 實現(xiàn)對存儲設備中的文件級存儲。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)絡業(yè)務同時使用網(wǎng)絡帶寬，因此其Throughout 和IOPS 性能較差，難以承載關鍵應用。
(2)基于光纖通道的存儲區(qū)域網(wǎng)絡(FC-SAN)
SAN(Storage Area Network)是一個獨立的存儲網(wǎng)絡，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)務網(wǎng)絡帶寬。基于光纖通道的FC-SAN 傳輸帶寬高，性能穩(wěn)定可靠，但是造價高，維護及配置復雜，管理成本高。
(3)基于IP 協(xié)議的存儲網(wǎng)絡(IP-SAN)
IP-SAN 是在FA-SAN 基礎上發(fā)展起來的一種存儲技術，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)務系統(tǒng)都有獨立的磁盤使用空間和預留空間，其他業(yè)務系統(tǒng)無法利用其預留空間，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的難度。
3 云存儲結(jié)構(gòu)設計
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，它通過集群應用、分布式文件系統(tǒng)等，使網(wǎng)絡中的異構(gòu)存儲設備協(xié)同工作， 共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務訪問功能，實現(xiàn)了從提供存儲設備向提供存儲服務的根本性變革。
數(shù)字校園云存儲結(jié)構(gòu)模型共分4 層，分別承擔物理存儲設備管理、提供存儲服務等功能。
(1)存儲層
云存儲設備可以是FC-SAN，也可以是IP-SAN 或NAS。通過統(tǒng)一的存儲設備管理系統(tǒng)實現(xiàn)對不同物理存儲設備的邏輯化和虛擬化管理、多鏈路冗余管理，以及硬件設備的狀態(tài)監(jiān)控和故障維護。
(2)基礎管理層
基礎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，實現(xiàn)眾多存儲設備之間的協(xié)同工作，對外提供統(tǒng)一的存儲訪問服務， 而多個存儲設備的并發(fā)處理則能夠顯著提高云存儲系統(tǒng)的IOPS 和Throughout 性能。
(3)應用接口層
應用接口層是由眾多的第三方軟硬件廠商提供的插件層�？梢岳脩媒涌诳焖匍_發(fā)各類數(shù)字校園業(yè)務系統(tǒng)， 如在云存儲基礎上的視頻監(jiān)控應用、視頻點播應用、網(wǎng)絡存儲的硬盤、遠程數(shù)據(jù)備份應用等。
(4)訪問層
任何一個授權用戶都可以按照標準的公共應用接口，在任何地方訪問云存儲平臺，享受云存儲服務。
傳統(tǒng)存儲NAS / SAN 目前仍是數(shù)字校園存儲領域的主流，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)進行分析，提出了建立基于云存儲技術的數(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校進一步挖掘大數(shù)據(jù)價值，在教學、科研、管理方面進行科學決策提供有力支撐。
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