淺析基于云存儲的數字校園存儲架構論文
數字校園是教育信息化發(fā)展的必然趨勢， 隨著(zhù)數字校園的建設，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。數字校園包括很多業(yè)務(wù)系統，如：門(mén)戶(hù)系統、迎新系統、教務(wù)系統、一卡通系統、數字圖書(shū)系統、校園監控系統、教學(xué)資源系統等等，這些系統存儲了學(xué)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(xué)、有效地存儲、管理、利用這些信息資源是當前數字校園建設中面臨的一個(gè)重要課題。
1 數字校園的存儲需求
當前數字校園中的主要應用及數據存儲需求主要有以下5種情況。
(1)站
包括學(xué)院的統一站，各部系的網(wǎng)站以及專(zhuān)題網(wǎng)站等，其特點(diǎn)為網(wǎng)站數目眾多、訪(fǎng)問(wèn)量大、存儲的內容絕大多數為非結構化數據，表現為html 等格式的小文件，負載主要為遠程用戶(hù)對Web 頁(yè)面的訪(fǎng)問(wèn)，對存儲的主要需求是具有較高的IOPS(每秒讀寫(xiě)次數)性能。
(2)網(wǎng)絡(luò )存儲系統
如網(wǎng)盤(pán)、FTP 等為用戶(hù)提供網(wǎng)絡(luò )存儲空間， 其特點(diǎn)為訪(fǎng)問(wèn)量小、實(shí)時(shí)性不高，要存儲的絕大多數為文檔、圖片、軟件等非結構化數據，對存儲的主要需求是便于擴展。
(3)業(yè)務(wù)系統
如：教務(wù)管理系統、資產(chǎn)管理系統和一卡通系統、迎新系統等，其范圍涵蓋了學(xué)校各部門(mén)的主要業(yè)務(wù)。與站不同，業(yè)務(wù)系統的數據主要存放在數據庫中， 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、視頻監控存儲等，其特點(diǎn)為單一文件大、資源總量大、增長(cháng)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)數據庫系統
如SQL Server、Oracle 以及MySQL 等， 存儲的是結構化數據，其特點(diǎn)為數據量相對不大、冗余度低、共享性高、獨立性強、數據讀寫(xiě)頻率高、并發(fā)請求數量大，對存儲的主要需求是良好的IOPS 性能。
2 存儲現狀及問(wèn)題
在以往，由于存儲系統的建設往往是業(yè)務(wù)系統建設的附屬內容，因此，在學(xué)校信息化建設的不同時(shí)期、不同單位、不同項目中建設的存儲系統基本上是分別建設，而且很多采用了異構技術(shù)及設備，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，利用網(wǎng)絡(luò )文件協(xié)議(NFS，CIFS) 實(shí)現對存儲設備中的文件級存儲。結構簡(jiǎn)單，配置管理方便，可實(shí)現跨平臺的數據共享，但是NAS 架構下，數據存儲和正常的網(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)鍵應用。
(2)基于光纖通道的存儲區域網(wǎng)絡(luò )(FC-SAN)
SAN(Storage Area Network)是一個(gè)獨立的存儲網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現了直接對物理硬件的塊級存儲訪(fǎng)問(wèn)，存儲數據流不占用業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )帶寬�；诠饫w通道的FC-SAN 傳輸帶寬高，性能穩定可靠，但是造價(jià)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(luò )(IP-SAN)
IP-SAN 是在FA-SAN 基礎上發(fā)展起來(lái)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(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(cháng)，但是它們有一個(gè)共同的不足，即這些存儲模式中的每一個(gè)業(yè)務(wù)系統都有獨立的磁盤(pán)使用空間和預留空間，其他業(yè)務(wù)系統無(wú)法利用其預留空間，形成了一個(gè)個(gè)的“存儲孤島”，必然會(huì )造成存儲資源的.浪費;同時(shí)，這些存儲系統彼此獨立，也增加了管理和維護的難度。
3 云存儲結構設計
云存儲是在云計算(cloud computing)概念上延伸和發(fā)展出來(lái)的新技術(shù)，它通過(guò)集群應用、分布式文件系統等，使網(wǎng)絡(luò )中的異構存儲設備協(xié)同工作， 共同對外提供數據存儲和業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)功能，實(shí)現了從提供存儲設備向提供存儲服務(wù)的根本性變革。
數字校園云存儲結構模型共分4 層，分別承擔物理存儲設備管理、提供存儲服務(wù)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(guò)統一的存儲設備管理系統實(shí)現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(guò)集群存儲、分布式存儲和網(wǎng)格存儲等技術(shù)，實(shí)現眾多存儲設備之間的協(xié)同工作，對外提供統一的存儲訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)， 而多個(gè)存儲設備的并發(fā)處理則能夠顯著(zhù)提高云存儲系統的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(chǎng)商提供的插件層�？梢岳脩媒涌诳焖匍_(kāi)發(fā)各類(lèi)數字校園業(yè)務(wù)系統， 如在云存儲基礎上的視頻監控應用、視頻點(diǎn)播應用、網(wǎng)絡(luò )存儲的硬盤(pán)、遠程數據備份應用等。
(4)訪(fǎng)問(wèn)層
任何一個(gè)授權用戶(hù)都可以按照標準的公共應用接口，在任何地方訪(fǎng)問(wèn)云存儲平臺，享受云存儲服務(wù)。
傳統存儲NAS / SAN 目前仍是數字校園存儲領(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據傳輸能力，安全、靈活的存儲擴容能力，統一、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(mǎn)足數字校園各類(lèi)應用的存儲需求。
4 結束語(yǔ)
本文通過(guò)對數字校園存儲需求和現有存儲系統進(jìn)行分析，提出了建立基于云存儲技術(shù)的數字校園的高效、可靠、安全、跨平臺的存儲架構，以滿(mǎn)足數字校園中迅猛增長(cháng)、類(lèi)型復雜、需求各異的個(gè)人及單位數據存儲需要。同時(shí)，云存儲的利用還將為學(xué)校進(jìn)一步挖掘大數據價(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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