高校信息化建設中云存儲系統應用的思考與測試

張程 馬武

洛陽師范學院網絡與電化教育中心，河南 洛陽 471022

引言

互聯網技術正快速發展，云計算、云存儲、云服務等各種云技術給各行各業帶來新的發展契機。特別是在教育領域，不可否認的是近20多年來，信息技術的發展給教育技術的發展帶來極其重要的影響。當信息技術發展到“云時代”的如今，它在教育信息化的建設和發展中有哪些方面的應用呢？

1 高校教育信息化建設面臨的問題

當前，我國的教育信息化發展主要是靠高等院校來帶動的，而高等院校的信息化建設均以信息系統（包括軟件系統和硬件系統）為基礎。大多數高等院校的信息系統建立的模式如圖1所示。

圖1 教育信息化的信息系統結構

隨著高等院校教育信息化建設的不斷發展，傳統的、應用較廣的數據存儲及訪問模式已不能滿足教育信息化快速發展的需要。這是因為，多媒體教育資源（如文本、圖片、flash、音視頻）和管理數據（如師生個人信息、教學信息、一卡通脹務信息、辦公自動化信息等）迅速累積，以幾何數據增長；而且由于信息化的日益普及，用戶在線并發訪問教育教學網站或其他各種應用信息系統等數據越來越頻繁，這就不可避免地造成網絡資源和數據存儲資源日益緊張。因此，就必然要求教育信息化系統能有一個大容量、高數據訪問性能的存儲系統。

2 云存儲

云存儲是基于云計算（cloud computing）延伸出的一個新的概念，它是指通過應用網格技術、集群應用和分布式文件系統等功能，將大量不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來并協同工作，共同對外提供一個數據存儲和數據訪問功能的系統[1]。當云計算系統需要處理（包括存儲、管理和應用等）大量的數據時，就必須要配置一個海量的存儲設備以供系統使用，此時它就轉變成為云存儲系統。從這種意義上來說，云存儲系統實際上就是一個以數據存儲和數據管理為基礎的云計算系統[2]。

云存儲系統是由存儲層、基礎管理層、應用接口層與訪問層四層組成，其結構如圖2所示。

圖2 云存儲系統結構圖

3 云存儲在教育信息化中的應用

筆者試提出以云存儲為基礎來構建大規模的教育信息化系統。在系統中，云存儲主要為教育信息化的應用系統提供易于管理、高可靠性、高訪問響應性的存儲基礎支撐，其體系架構如圖3 所示。

圖3 基于云存儲的教育信息化系統體系架構

這種架構是以存儲為中心的信息系統體系架構。系統在存儲層實現數據資源的分配、整合、共享、容錯與監控等功能；而對于應用層來說，系統擁有一個海量存儲，所有的應用服務器均可充分共享這個海量的存儲空間。因此，它的優勢在于存儲與應用相對分離，從而避免了多存儲系統帶來的信息孤島現象，很大程度上提高了數據的管理與訪問效率。

4 HepyCloud云存儲系統驗證

可以通過實際測試HepyCloud存儲系統來驗證云存儲對于教育信息化系統的支撐。HepyCloud是一個大尺度文件系統，能夠支持海量數據存儲，輕松管理數百TB的存儲空間；HepyCloud存儲系統體系結構如圖4所示。系統底層是基于開放架構的存儲服務器，面向應用進行針對性優化。這些存儲服務器組成對等網絡，向客戶端提供統一命名空間。客戶端可以通過多種協議訪問HepyCloud，包括基于FUSE實現的Linux本地文件系統，完全兼容POSIX語義；傳統的NFS文件系統；CIFS、FTP、HTTP等數據訪問協議，實現Windows、Linux、Mac等跨平臺的數據共享。服務器或客戶端之間通過高速網絡（千兆以太網、萬兆以太網或InfinBand等）進行互連[3]。

圖4 HepyCloud云存儲系統體系結構

5 性能測試

5.1 小文件訪問測試

小文件的測試環境選用實際應用小文件的信息化網站，Web 網站上存儲都是幾十k的小文件,當文件存儲數量達到億級的時候，傳統存儲系統對文件的管理性能下降，數據的訪問和讀寫的速度不高，這使目前是造成Web服務器性能下降，響應慢得主要原因。HepyCloud的海量存儲系統對海量文件的管理和高聚合貸款訪問功能能夠滿足海量小文件訪問的需要。

測試環境：

4臺內核2.6.18存儲服務器，13 塊用于存儲web數據的sas盤，共3.4T；

測試說明：

-p ：并發的用戶進程數；

-s ： 持續訪問時間列表里URL random方式遍歷；

fetches/sec 服務器每秒能夠響應的查詢次數；

msecs/connect每連接的平均響應時間這個選項；

1000個用戶持續60s并發訪問訪問web網站的頁面。107066次訪問，服務器每秒能夠響應的查詢次數1784.43次，每個連接的平均響應時間為159.372毫秒；

從上面的測試結果來看服務器反應及應用性能是足夠的，能夠滿足大并發的持續訪問。

5.2 大文件傳輸測試

測試環境由兩臺存儲服務器組成的HepyCloud存儲系統通過mount點web-vol掛載在ftp服務器。通過ftp下載大文件，測試存儲系統的擴展性和數據傳輸能力；

同過ftp并發上傳下載1GB的大文件進行測試大文件的并發傳輸能力；

1個ftp下載1個1GB大小的文件，下載速度為91.6711MB/s。

47個ftp并發下載47個1GB大小文件的速度如下圖。

圖5 測試速度圖

平均一個連接的下載速度3.79021MB/s，總下載速度178.14MB/s。

從測試的結果來看，當大量數據并發傳輸時，兩臺存儲系統的下載速度能夠達到線性增長。這適用于多任務，多并發，大數據訪問的應用。

6 小結

測試結果證明云存儲可以為教育信息化系統帶來一種新的存儲方式。通過對HepyCloud云存儲系統的測試，驗證了以云存儲系統為數據存儲平臺的教育信息化系統能夠滿足大型的數據和海量的數據存儲，而其聚合帶寬的優異性能可以滿足教育信息化系統高并發訪問的要求，具有較高的可行性。

[1]張程，馬武.云存儲在精品課程網絡服務平臺中的應用探究. 中國科技信息,2013年第7期

[2]趙志峰，張衛. 一種云存儲目錄元數據管理系統 .廣播與電視技術, 2013年第2期

[3]程耀東，劉寶旭，孫功星，陳剛. 高能物理與云計算. 核電子學與探測技術,2011年第31卷第11期