基于云存儲的教學資源共享研究與實現

藍慶青 胡萍

摘 ?要： 教學資源的有效保存是教學資源共享的基礎保障，必須建設安全可靠的存儲環境，才能保障信息服務的正常進行。結合本校實際，研究開發了一個基于七牛云存儲的教學資源共享系統。考察云計算在教育領域的實際應用效果，為將來教育信息化的大規模云計算應用積累經驗。該系統的測試和使用情況表明，云存儲可以有效降低購置硬件和維護的成本，而且運行更穩定，數據更安全。

關鍵詞： 云計算; 云存儲; 七牛; 教學資源共享

中圖分類號：TP391 ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1006-8228（2015）07-33-03

Research and implementation of education resource sharing based on cloud storage

Lan Qingqing， Hu Ping

（School of Science and Art， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou， Zhejiang 311121， China）

Abstract： Effective preservation of educational resources is the guarantee of the sharing of educational resources. We must construct safe and reliable storage environment to guarantee the normal information service. Combined with the actual situation of the school， we discussed and developed an educational resources sharing system based on Qiniu cloud storage in this paper. We investigated the practical application of cloud computing in the field of education， and summarized experience for prospective large-scale application of cloud in the field of education. The test and use of the system shows that cloud storage can effectively reduce the cost of hardware purchase and maintenance， and run more stable， data more secure.

Key words： cloud computing; cloud storage; Qiniu; educational resources sharing

0 引言

隨著多媒體技術和互聯網技術在教育領域的廣泛應用，教育信息化得到了迅速發展。教學課件、文檔、案例等教育信息資源作為構成教育系統的基本因素，在提高教育教學質量、挖掘教育的發展潛力方面發揮著重要的作用。為了保證用戶能正常的、及時的訪問到最新信息，教學資源的有效保存是一項非常重要的工作，是教學資源共享的基礎，必須建設安全可靠的存儲環境，才能使信息服務正常開展。

1 教學資源保存中的問題

為了保持數據的連續性和完整性，必須對教學資源進行維護和更新，但在具體實現過程中存在著很多問題，可能會影響教學資源存儲環境的安全性和可靠性[1]。

1.1 擴容問題

為了存儲越來越多的數據，需要投入資金進行存儲設備的擴容。擴容的方式一般是直接在原有的存儲系統中添加新的磁盤，這種方式比較方便，也是最常用的方式，但是必須購買與現有存儲系統完全兼容的磁盤。計算機硬件的更新速度很快，一般幾年之后原有的存儲系統可能在傳輸速度以及接口方式上就落伍了，甚至可能無法購買到與原有存儲系統兼容的磁盤。如果購買新的存儲系統，會需要更大的資金投入，并且在數據的遷移過程中可能引起數據的丟失。

1.2 數據安全問題

存儲系統置身于網絡之中，隨時都會受到網絡病毒以及網絡黑客的攻擊。病毒和網絡攻擊可能會導致數據讀取緩慢甚至丟失，嚴重時會導致服務器死機或系統崩潰。所以必須專門購買防火墻、防病毒軟件，產生額外的開銷。

1.3 系統維護問題

必須要有專門的系統管理員對服務器、存儲系統進行日常管理和維護，由此帶來資金和人員成本。

云存儲模式的出現能夠很好地解決這些問題，將云存儲運用到高校教學資源管理中，能夠極大地降低學校信息系統建設的成本，將復雜的設置和管理任務簡單化，而且將教學資源放在云存儲系統中可以將資源利用最大化，通過云平臺可以訪問更多的資源，實現教學資源的高度共享[2]。

2 云存儲平臺的選擇

目前國內外的IT企業都爭相研發推出了各自的云計算產品，應用比較多的有Amazon系列、Google套件、微軟的Windows Azure、阿里云、又拍云、七牛云存儲等。這些云計算產品的服務模式、技術特點和費用各不相同[3]。經過多方比較，我們選擇了國內的七牛云存儲作為系統的云存儲平臺。七牛云存儲具有如下特點[4]。

⑴ 安全存儲

針對用戶上傳的數據，會創建至少三副本并跨IDC存儲到多個數據中心，保證數據的高可用性和可靠性。另外，用戶可以通過七牛的身份驗證機制設置不同的訪問權限和訪問級別。七牛云存儲系統支持彈性擴容，無需擔心存儲空間不足，并且讀寫性能不會隨著數據量增長而降低。

⑵ 全網加速

七牛擁有遍布全球的500多個加速節點，自動選擇離用戶最近的節點，使得數據的上傳/下載速度得到最優化。相較傳統IDC，其訪問速度提升數倍。并且對上傳和下載的雙向斷點續傳支持，即使在極差的移動網絡中照樣可以讀寫數據，從而保障用戶體驗。

⑶ 提供豐富的數據處理

對接上七牛云存儲的圖像處理接口后，可以使用豐富的圖片處理服務，大大減少企業帶寬消耗，提高開發效率。例如縮略圖、圖文混排水印、旋轉、調整圖片質量、防盜鏈等。

可以對音視頻和流媒體進行在線處理，支持常見的ffmpeg音視頻格式互轉，比如mp3、aac、m4a、mp4、avi、flv等。支持視頻幀提取，可以取視頻任意時間點的截圖。支持流媒體傳輸協議（HLS）。

內置了豐富的數據分析功能，記錄文件存儲、下載量及API請求數的詳細數據，供使用者進行數據的分析和挖掘用戶的行為。

⑷ 友好的開發者支持

開發包幾乎覆蓋了所有主流語言和平臺，包括JAVA，C， C++，C#，PHP，Python，ruby，ios，android，go，node.js等。并且提供了遷移同步工具鏡像存儲、增量上傳工具qrsync、自動監控文件同步工具Qiniu AutoSync、輔助調試工具qboxrsctl以及各類常用插件。

3 教學資源共享系統實現

本教學資源共享系統利用了基于七牛云存儲官方API構建的C# SDK開發，使用了Visual Studio和ASP.NET創建Web應用程序。

3.1 資源下載

七牛云存儲提供了公開資源下載和私有資源下載兩種方式。本系統采用了私有資源下載方式，對空間內資源的訪問都必須獲得授權。私有資源下載通過以HTTP GET方式訪問一個特定URL完成。私有資源的下載需要e和token兩個參數，分別表示過期時間和下載憑證。一個完整的私有資源URL如下所示：http：///？e=&token=。參數e表示URL的過期時間，采用UNIX Epoch時間戳格式，單位為秒，超時的訪問將返回401錯誤。參數token攜帶下載憑證。下載憑證是對資源訪問的授權，不帶下載憑證或下載憑證不合法都會導致401錯誤，表示驗證失敗。

構建下載URL的關鍵代碼如下：

3.2 資源上傳

上傳類型分為表單上傳和分片上傳兩種模式。表單上傳是在一個單一的HTTP POST請求中完成一個文件的上傳，比較適合于簡單的應用場景和尺寸較小的文件。分片上傳是將一個文件分為多個尺寸相同的小數據塊，每個小數據塊以一個獨立的HTTP請求分別上傳，適合于尺寸較大的文件傳輸，并且可以多個數據塊并發上傳。為了保證不同網絡條件下的上傳成功率，本系統采用了分片上傳的方式。上傳的關鍵代碼如下：

3.3 系統演示

資源共享模塊用于發布公開的資源。非注冊用戶可以瀏覽下載資源，注冊用戶可以上傳資源，管理員可以刪除資源。資源按系、專業分類，方便查找。如圖1所示。

3.4 功能和性能測試

本系統主要服務對象為浙江理工大學科技與藝術學院的師生。為了得到用戶在實際使用效果的反饋，首先在機電系進行了小范圍的功能測試和試運行。測試人員測試了文件下載、文件上傳、保存至個人資料等功能。測試表明，系統所提供的功能可以基本滿足資源共享的需求，但有一些模塊還需要進一步完善，例如大部分用戶希望能添加資源分類、資源搜索、資源在線查看等功能，這有待后續研究中解決。

為了模擬在大規模用戶訪問情況下的平臺性能，我們使用了LoadRunner軟件模擬多個用戶同時在線操作。測試并發數按10、30、50、70、100等分別進行測試，并穩定運行15分鐘，測試結果表明系統在50個用戶同時操作沒有任何問題，說明系統可以滿足教學中的正常使用;當并發用戶量在70和100時，偶爾出現上傳/下載失敗和超時錯誤，但不影響正常使用，體現出了云計算在性能方面的優勢。針對部分資源占空間較大的問題，我們也有針對性的進行了大文件上傳測試。經測試，300M以內的文件可以在2分鐘內成功上傳，系統可以基本滿足各類資源的發布。

4 結束語

云存儲技術在教學資源共享方面具有傳統技術無法比擬的優勢，為教學資源共享帶來了全新的思路和方法。本文對當前教育信息化中教學資源保存和共享存在的問題進行了研究，結合本校實際情況，設計和開發了基于七牛云存儲的教學資源共享系統。對系統的測試和使用情況表明，使用云存儲可以實現成本的節約，并且系統更穩定，數據更安全。七牛云存儲所提供的服務功能強大，使用簡單和人性化，充分體現了國內互聯網企業在信息技術研發方面緊跟國際前沿，并且在本土化、服務、價格等方面更勝一籌。下一步的研究是完善系統的各項功能，在更大范圍考察云存儲的應用效果，破解院系之間、學校之間的資源孤島效應，為提高教育質量、減少重復建設及浪費做出貢獻。

參考文獻：

[1] 莊科君.基于云存儲技術的高校優質教育資源共享探析[J].高教論

壇，2013.8：32，35

[2] 王婧.基于云計算的教育資源共享管理研究[J].計算機教育，

2012.13：58-60

[3] 李海勇.基于Windows Azure實驗室資源平臺設計與實現[D].上海師

范大學碩士論文，2010.

[4] 七牛云存儲使用指南[EB/OL].http：//developer.qiniu.com/，

2015-02-10.