云存储技术及其应用研究

陈一明

(广东石油化工学院 实验教学部,广东茂名，525000)

0 引言

云计算给教育信息化建设带来新的发展思路；云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统；云存储技术应用于智慧教学环境，有利于资源的聚类、共享、升级、推送，解决教育资源分布不均，更新速度慢，共享程度低等问题，从而促进教育资源的均衡发展。

1 云计算与云存储技术

云计算是并行计算、分布式计算和网络计算的发展，是IT基础设施的交付与使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。

云计算的工作原理是用户所处理的数据并不存储在本地，而是保存在互联网上的数据中心里。提供云计算服务的企业负责管理和维护数据中心的正常运转，保证足够强的计算能力和足够大的存储空间供用户使用。用户只需要在任何时间、任何地点、用任何可以连接至互联网的终端设备访问这些服务，而不必担心电脑上数据丢失、病毒入侵、存储空间不够、硬件是否陈旧、软件是否需要更新等问题。

云计算具有可靠性、通用性、共享性和低成本投入的特点和优势，旨在让用户从繁琐的存储资源和计算资源管理中解脱出来，尽可能让服务器端承担尽量多的计算机功能，以实现真正的“瘦客户机”模式。

云计算与云存储间存在如下关系。

（1）云存储是在云计算基础上延伸和发展出来。对于云计算，云存储是重点，也是基础。

（2）与云计算相比，云存储优势主要是配置了大容量存储空间的云计算系统，实现不同类型的云存储运营商对企业或个人提供不同的服务。另外，它不受地理位置限制具有无限扩展性、基于商业组件等。

（3）在结构模型上看云存储相比云计算多一个存储层，同时也多很多与数据管理和安全有关的基础管理功能，访问层和应用接口层两者完全相同。

2 基于“云”的智慧教学环境——云教学平台设计

2.1 智慧教学环境概述

目前，课程资源建设存在一些突出问题，比如，课程没有统一的网络建设标准，建设者要花很大的人力、物力在网站的设计与制作上，还要担心各种教学资源的存储问题。建设具有“海量”存储功能的智慧教学环境，是进行“智慧性”教学活动、实现教育公平目标的关键所在。

智慧教学环境狭义上讲是一个智能化的教学场所，广义上说是支持四个象限（校内的课内课外、校外的课内课外）、三种对象（教师、学生、管理人员）、三种场景（探究试、情景式、远程协作式）、多种层次（本科生、研究生、留学生、继教生）、混合式教学模式（虚拟与现实、在线与录播）的信息化教学系统。直观上理解，智慧教学环境是指能感知学习情境，识别学习者特征，提供合适的学习资源与便利的互动工具，自动记录学习过程和测评学习成果，以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。实现物理环境与虚拟环境的融合，能更好地提供适应学习者个性特征的学习支持和服务。

智慧教学环境的“智慧性”涉及教学内容的优化呈现、学习资源的便利性获取、课堂教学的深度互动、情境感知与检测、教室布局与电气管理等多个方面的内容，可概括为：内容呈现、环境管理、资源获取、及时互动、情境感知五个维度。智慧教学环境中，没有“中心”的概念，老师与各种学习者之间是一种平等的、交互的关系。教学资源是一种动态组织，由老师与学习者共同构建与使用，可以保存在实验室局域网中或校园网的平台上，甚至保存于“云”上。

智慧教学环境建设是教育信息化的内在诉求，能在一定程度上缓解目前数字校园、多媒体教学面临的困境。而把资源存于“云”上，使课程教学资源建设中存在的存储空间不足、自主学习缺乏互动等问题迎刃而解。

一般来说，智慧教学环境应由如下几部分组成：教学资源（包括互联网上具有的信息资源和“云”资源（即应用各种“云平台”所建设的教学资源），以及校园网上的资源）、应用模块、云业务管理、服务器集群组与交互管理、基础设施、学习终端（包括计算机、笔记本、智能手机、平板电脑）。

2.2 云教学平台设计

“云”是今后各领域、各行业数字化、智慧化应用支撑的必要条件，它涵盖着今后应用虚拟服务、虚拟存储、虚拟桌面以及物联网等发展技术。将计算机、多媒体和网络及云计算等现代信息技术应用到教学领域，开发教育资源，优化教育环节，建设具有教、学兼备和互动交流等功能的智慧教学环境——云教学平台，是高校信息资源应用的一种新型模式。将教学资源建设在“云”上，将繁重的网络信息平台建设、服务器的配备、教学资源的存储与管理等工作都交给云服务提供商，可以令现有分散的、自成一体、本地化的网络信息平台转变成一个以成千上万的云服务器为依托，拥有着极其强大的计算功能、海量的网络资源的统一通用信息平台，使现有的教学系统建设中存在的软、硬件资源重复投入、虚拟化教学设备运行能力支持等问题将迎刃而解，真正实现“智慧教学”的目标。

云教学平台分别由服务器系统、存储系统、桌面端、软件系统及实验室管理系统5部分组成。其中服务器系统包括HP、Dell、IBM服务器；存储系统由EMC存储服务器与存储管理平台构成；桌面端主要用作显示相关内容用，包括PC、瘦客户机；软件系统包括VMware的ESXI、Red Hat的RHEV 和Microsoft的System Center套件；实验室管理系统为整个实验室的管理流程软件，学生可以通过实验室管理系统获取服务器学习资源。如图1所示。

图1 云教学平台逻辑拓扑图

虚拟化是表示计算机资源的抽象方法。虚拟化可以简化基础设施、系统和软件等计算资源的表示、访问和管理，并为这些资源提供标准的接口来接收输入和提供输出。

系统虚拟化是IaaS（基础设施即服务）的核心技术，通过该技术实现计算资源的按需分配。系统虚拟化的核心思想是使用虚拟化软件在一台物理机上虚拟了同台或多台虚拟计算机，每个虚拟计算机可以看作一个物理主机的副本，各虚拟计算机相互隔离，能同时运行独立的操作系统，这些客户操作系统（guest os）通过虚拟化软件访问实际的物理资源。

云教学平台具有计算资源集中，通过虚拟化技术提高IT硬件设备的利用率，低碳环保而且降低硬件投资成本等价值。平台一般由专业人员建设和维护，具有更好的稳定性和安全性。平台具有很强的可扩展性和可伸缩性，可以实现按需分配计算资源。平台以服务为导向，其服务接口基于互联网技术与标准，具有很好的开放性，便于系统集成及应用的互联互通。

云教学平台上，各高校之间可以构筑共同的信息共享空间，并通过云平台统一共享进一步实现教学资源的整合、统一教学的目的。对于学习者来讲，其信息需求将获得极大的满足，通过网络连接他们可以随时随地从存储在“云”中的教学资源里获取自己所需要的学习资源和服务，甚至可以和老师就某方面的问题进行实时的互动交流，从而实现虚拟化的教与学。对于教师，可以通过学习者的实时视频，判断学习者是否为真实身份，通过拍摄学习者学习状态，实现学习者注意力监测。

3 结束语

基于“云”的教学平台，可以实现智慧教学。但作为一项新兴的技术，云教学平台也存在一些问题。如互操作性和标准化问题，数据安全与保密问题，基础设施和性能问题等。另外，很多高校都有校园网与互联网使用的不同限制，对于挂在校园网的课程，互联网较难访问，这影响课程的共享。可见，要在实际教学中充分应用“云”所带来的种种好处，还有很多问题需要解决。

[1]张程,马武.云存储在精品课程网络服务平台中的应用研究[J].中国科技信息,2013(7):2020

[2]黄荣怀,胡永斌,杨俊锋等.智慧教室的概念及特征[J].开放教育研究，2012，18（2）：22-27

[3]伍琦,万常选,李国林.一个改进型云存储共享方案[J].计算机科学，2012,39(8)：99-103

[4]杨岳湘等.基于云存储的网盘系统架构及关键技术研究[J].电信科学，2011（10）：68-72

[5]徐苑苑,张际平.基于云架构的网络教学平台设计与实现[J].远程教育杂志，2013,216(3):71-76

[6]王意洁等.云计算环境下的分布存储关键技术[J]，软件学报，2012,23(4):962-986