高校信息化建设中云存储系统应用的思考与测试

张程 马武

洛阳师范学院网络与电化教育中心，河南 洛阳 471022

引言

互联网技术正快速发展，云计算、云存储、云服务等各种云技术给各行各业带来新的发展契机。特别是在教育领域，不可否认的是近20多年来，信息技术的发展给教育技术的发展带来极其重要的影响。当信息技术发展到“云时代”的如今，它在教育信息化的建设和发展中有哪些方面的应用呢？

1 高校教育信息化建设面临的问题

当前，我国的教育信息化发展主要是靠高等院校来带动的，而高等院校的信息化建设均以信息系统（包括软件系统和硬件系统）为基础。大多数高等院校的信息系统建立的模式如图1所示。

图1 教育信息化的信息系统结构

随着高等院校教育信息化建设的不断发展，传统的、应用较广的数据存储及访问模式已不能满足教育信息化快速发展的需要。这是因为，多媒体教育资源（如文本、图片、flash、音视频）和管理数据（如师生个人信息、教学信息、一卡通胀务信息、办公自动化信息等）迅速累积，以几何数据增长；而且由于信息化的日益普及，用户在线并发访问教育教学网站或其他各种应用信息系统等数据越来越频繁，这就不可避免地造成网络资源和数据存储资源日益紧张。因此，就必然要求教育信息化系统能有一个大容量、高数据访问性能的存储系统。

2 云存储

云存储是基于云计算（cloud computing）延伸出的一个新的概念，它是指通过应用网格技术、集群应用和分布式文件系统等功能，将大量不同类型的存储设备通过应用软件集合起来并协同工作，共同对外提供一个数据存储和数据访问功能的系统[1]。当云计算系统需要处理（包括存储、管理和应用等）大量的数据时，就必须要配置一个海量的存储设备以供系统使用，此时它就转变成为云存储系统。从这种意义上来说，云存储系统实际上就是一个以数据存储和数据管理为基础的云计算系统[2]。

云存储系统是由存储层、基础管理层、应用接口层与访问层四层组成，其结构如图2所示。

图2 云存储系统结构图

3 云存储在教育信息化中的应用

笔者试提出以云存储为基础来构建大规模的教育信息化系统。在系统中，云存储主要为教育信息化的应用系统提供易于管理、高可靠性、高访问响应性的存储基础支撑，其体系架构如图3 所示。

图3 基于云存储的教育信息化系统体系架构

这种架构是以存储为中心的信息系统体系架构。系统在存储层实现数据资源的分配、整合、共享、容错与监控等功能；而对于应用层来说，系统拥有一个海量存储，所有的应用服务器均可充分共享这个海量的存储空间。因此，它的优势在于存储与应用相对分离，从而避免了多存储系统带来的信息孤岛现象，很大程度上提高了数据的管理与访问效率。

4 HepyCloud云存储系统验证

可以通过实际测试HepyCloud存储系统来验证云存储对于教育信息化系统的支撑。HepyCloud是一个大尺度文件系统，能够支持海量数据存储，轻松管理数百TB的存储空间；HepyCloud存储系统体系结构如图4所示。系统底层是基于开放架构的存储服务器，面向应用进行针对性优化。这些存储服务器组成对等网络，向客户端提供统一命名空间。客户端可以通过多种协议访问HepyCloud，包括基于FUSE实现的Linux本地文件系统，完全兼容POSIX语义；传统的NFS文件系统；CIFS、FTP、HTTP等数据访问协议，实现Windows、Linux、Mac等跨平台的数据共享。服务器或客户端之间通过高速网络（千兆以太网、万兆以太网或InfinBand等）进行互连[3]。

图4 HepyCloud云存储系统体系结构

5 性能测试

5.1 小文件访问测试

小文件的测试环境选用实际应用小文件的信息化网站，Web 网站上存储都是几十k的小文件,当文件存储数量达到亿级的时候，传统存储系统对文件的管理性能下降，数据的访问和读写的速度不高，这使目前是造成Web服务器性能下降，响应慢得主要原因。HepyCloud的海量存储系统对海量文件的管理和高聚合贷款访问功能能够满足海量小文件访问的需要。

测试环境：

4台内核2.6.18存储服务器，13 块用于存储web数据的sas盘，共3.4T；

测试说明：

-p ：并发的用户进程数；

-s ： 持续访问时间列表里URL random方式遍历；

fetches/sec 服务器每秒能够响应的查询次数；

msecs/connect每连接的平均响应时间这个选项；

1000个用户持续60s并发访问访问web网站的页面。107066次访问，服务器每秒能够响应的查询次数1784.43次，每个连接的平均响应时间为159.372毫秒；

从上面的测试结果来看服务器反应及应用性能是足够的，能够满足大并发的持续访问。

5.2 大文件传输测试

测试环境由两台存储服务器组成的HepyCloud存储系统通过mount点web-vol挂载在ftp服务器。通过ftp下载大文件，测试存储系统的扩展性和数据传输能力；

同过ftp并发上传下载1GB的大文件进行测试大文件的并发传输能力；

1个ftp下载1个1GB大小的文件，下载速度为91.6711MB/s。

47个ftp并发下载47个1GB大小文件的速度如下图。

图5 测试速度图

平均一个连接的下载速度3.79021MB/s，总下载速度178.14MB/s。

从测试的结果来看，当大量数据并发传输时，两台存储系统的下载速度能够达到线性增长。这适用于多任务，多并发，大数据访问的应用。

6 小结

测试结果证明云存储可以为教育信息化系统带来一种新的存储方式。通过对HepyCloud云存储系统的测试，验证了以云存储系统为数据存储平台的教育信息化系统能够满足大型的数据和海量的数据存储，而其聚合带宽的优异性能可以满足教育信息化系统高并发访问的要求，具有较高的可行性。

[1]张程，马武.云存储在精品课程网络服务平台中的应用探究. 中国科技信息,2013年第7期

[2]赵志峰，张卫. 一种云存储目录元数据管理系统 .广播与电视技术, 2013年第2期

[3]程耀东，刘宝旭，孙功星，陈刚. 高能物理与云计算. 核电子学与探测技术,2011年第31卷第11期