淺析基於雲端儲存的數字校園儲存架構論文

　　數字校園是教育資訊化發展的必然趨勢，隨著數字校園的建設，學校的管理、教學將會步入一個全新的網路資訊化時代。數字校園包括很多業務系統，如：門戶系統、迎新系統、教務系統、一卡通系統、數字圖書系統、校園監控系統、教學資源系統等等，這些系統儲存了學校裡最重要的資訊資源，它們是應用的核心和基礎，如何科學、有效地儲存、管理、利用這些資訊資源是當前數字校園建設中面臨的一個重要課題。

　　1 數字校園的儲存需求

　　當前數字校園中的主要應用及資料儲存需求主要有以下5種情況。

　　(1)站

　　包括學院的統一站，各部系的網站以及專題網站等，其特點為網站數目眾多、訪問量大、儲存的內容絕大多數為非結構化資料，表現為html 等格式的小檔案，負載主要為遠端使用者對Web 頁面的訪問，對儲存的主要需求是具有較高的IOPS(每秒讀寫次數)效能。

　　(2)網路儲存系統

　　如網盤、FTP 等為使用者提供網路儲存空間，其特點為訪問量小、實時性不高，要儲存的絕大多數為文件、圖片、軟體等非結構化資料，對儲存的主要需求是便於擴充套件。

　　(3)業務系統

　　如：教務管理系統、資產管理系統和一卡通系統、迎新系統等，其範圍涵蓋了學校各部門的主要業務。與站不同，業務系統的資料主要存放在資料庫中，很少生成html 等格式的靜態網頁，所以，業務系統對儲存的壓力非常小。

　　(4)多媒體資源

　　如：精品課程、聲像教材、影片監控儲存等，其特點為單一檔案大、資源總量大、增長速度快。對儲存的主要需求是具有較好的Throughout(傳輸頻寬)效能並易於擴充套件。

　　(5)資料庫系統

　　如SQL Server、Oracle 以及MySQL 等，儲存的是結構化資料，其特點為資料量相對不大、冗餘度低、共享性高、獨立性強、資料讀寫頻率高、併發請求數量大，對儲存的主要需求是良好的IOPS 效能。

　　2 儲存現狀及問題

　　在以往，由於儲存系統的建設往往是業務系統建設的附屬內容，因此，在學校資訊化建設的不同時期、不同單位、不同專案中建設的儲存系統基本上是分別建設，而且很多采用了異構技術及裝置，目前的主要儲存技術有以下3 種：

　　(1)網路連線儲存(NAS)

　　NAS(Network Attached Storage)使用乙太網作為儲存的基礎，利用網路檔案協議(NFS，CIFS) 實現對儲存裝置中的檔案級儲存。結構簡單，配置管理方便，可實現跨平臺的資料共享，但是NAS 架構下，資料儲存和正常的網路業務同時使用網路頻寬，因此其Throughout 和IOPS 效能較差，難以承載關鍵應用。

　　(2)基於光纖通道的儲存區域網路(FC-SAN)

　　SAN(Storage Area Network)是一個獨立的儲存網路，實現了直接對物理硬體的塊級儲存訪問，儲存資料流不佔用業務網路頻寬。基於光纖通道的FC-SAN 傳輸頻寬高，效能穩定可靠，但是造價高，維護及配置複雜，管理成本高。

　　(3)基於IP 協議的儲存網路(IP-SAN)

　　IP-SAN 是在FA-SAN 基礎上發展起來的一種儲存技術，它採用iSCSI 協議，利用乙太網組建相對廉價的SAN，部署簡單，管理方便，但其效率、效能和安全性均不如FC-SAN。

　　NAS、FC-SAN 和IP-SAN 各有所長，但是它們有一個共同的不足，即這些儲存模式中的每一個業務系統都有獨立的磁碟使用空間和預留空間，其他業務系統無法利用其預留空間，形成了一個個的“儲存孤島”，必然會造成儲存資源的.浪費;同時，這些儲存系統彼此獨立，也增加了管理和維護的難度。

　　3 雲端儲存結構設計

　　雲端儲存是在雲計算(cloud computing)概念上延伸和發展出來的新技術，它透過叢集應用、分散式檔案系統等，使網路中的異構儲存裝置協同工作，共同對外提供資料儲存和業務訪問功能，實現了從提供儲存裝置向提供儲存服務的根本性變革。

　　數字校園雲端儲存結構模型共分4 層，分別承擔物理儲存裝置管理、提供儲存服務等功能。

　　(1)儲存層

　　雲端儲存裝置可以是FC-SAN，也可以是IP-SAN 或NAS。透過統一的儲存裝置管理系統實現對不同物理儲存裝置的邏輯化和虛擬化管理、多鏈路冗餘管理，以及硬體裝置的狀態監控和故障維護。

　　(2)基礎管理層

　　基礎管理層是雲端儲存的核心部分。該層透過叢集儲存、分散式儲存和網格儲存等技術，實現眾多儲存裝置之間的協同工作，對外提供統一的儲存訪問服務，而多個儲存裝置的併發處理則能夠顯著提高雲儲存系統的IOPS 和Throughout 效能。

　　(3)應用介面層

　　應用介面層是由眾多的第三方軟硬體廠商提供的外掛層。可以利用應用介面快速開發各類數字校園業務系統，如在雲端儲存基礎上的影片監控應用、影片點播應用、網路儲存的硬碟、遠端資料備份應用等。

　　(4)訪問層

　　任何一個授權使用者都可以按照標準的公共應用介面，在任何地方訪問雲端儲存平臺，享受雲端儲存服務。

　　傳統儲存NAS / SAN 目前仍是數字校園儲存領域的主流，但其自身存在難以解決的缺陷。雲端儲存是行業的最新發展，具有傳統儲存所不具備的諸多優勢，包括海量的儲存能力，快速的響應能力和資料傳輸能力，安全、靈活的儲存擴容能力，統一、方便的集中管理方式，相對低廉的總體擁有成本，能夠很好地滿足數字校園各類應用的儲存需求。

　　4 結束語

　　本文透過對數字校園儲存需求和現有儲存系統進行分析，提出了建立基於雲端儲存技術的數字校園的高效、可靠、安全、跨平臺的儲存架構，以滿足數字校園中迅猛增長、型別複雜、需求各異的個人及單位資料儲存需要。同時，雲端儲存的利用還將為學校進一步挖掘大資料價值，在教學、科研、管理方面進行科學決策提供有力支撐。