基于云存儲的教學資源共享研究與實現(xiàn)

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(chǔ)保障，必須建設(shè)安全可靠的存儲環(huán)境，才能保障信息服務(wù)的正常進行。結(jié)合本校實際，研究開發(fā)了一個基于七牛云存儲的教學資源共享系統(tǒng)?？疾煸朴嬎阍诮逃I(lǐng)域的實際應(yīng)用效果，為將來教育信息化的大規(guī)模云計算應(yīng)用積累經(jīng)驗。該系統(tǒng)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(wěn)定，數(shù)據(jù)更安全。

關(guān)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(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，教育信息化得到了迅速發(fā)展。教學課件、文檔、案例等教育信息資源作為構(gòu)成教育系統(tǒng)的基本因素，在提高教育教學質(zhì)量、挖掘教育的發(fā)展?jié)摿Ψ矫姘l(fā)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(chǔ)，必須建設(shè)安全可靠的存儲環(huán)境，才能使信息服務(wù)正常開展。

1 教學資源保存中的問題

為了保持數(shù)據(jù)的連續(xù)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(xiàn)過程中存在著很多問題，可能會影響教學資源存儲環(huán)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(shù)據(jù)，需要投入資金進行存儲設(shè)備的擴容。擴容的方式一般是直接在原有的存儲系統(tǒng)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(xiàn)有存儲系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)兼容的磁盤。如果購買新的存儲系統(tǒng)，會需要更大的資金投入，并且在數(shù)據(jù)的遷移過程中可能引起數(shù)據(jù)的丟失。

1.2 數(shù)據(jù)安全問題

存儲系統(tǒng)置身于網(wǎng)絡(luò)之中，隨時都會受到網(wǎng)絡(luò)病毒以及網(wǎng)絡(luò)黑客的攻擊。病毒和網(wǎng)絡(luò)攻擊可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)讀取緩慢甚至丟失，嚴重時會導(dǎo)致服務(wù)器死機或系統(tǒng)崩潰。所以必須專門購買防火墻、防病毒軟件，產(chǎn)生額外的開銷。

1.3 系統(tǒng)維護問題

必須要有專門的系統(tǒng)管理員對服務(wù)器、存儲系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)建設(shè)的成本，將復(fù)雜的設(shè)置和管理任務(wù)簡單化，而且將教學資源放在云存儲系統(tǒng)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(xiàn)教學資源的高度共享[2]。

2 云存儲平臺的選擇

目前國內(nèi)外的IT企業(yè)都爭相研發(fā)推出了各自的云計算產(chǎn)品，應(yīng)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(chǎn)品的服務(wù)模式、技術(shù)特點和費用各不相同[3]。經(jīng)過多方比較，我們選擇了國內(nèi)的七牛云存儲作為系統(tǒng)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(shù)據(jù)，會創(chuàng)建至少三副本并跨IDC存儲到多個數(shù)據(jù)中心，保證數(shù)據(jù)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(shè)置不同的訪問權(quán)限和訪問級別。七牛云存儲系統(tǒng)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(shù)據(jù)量增長而降低。

⑵ 全網(wǎng)加速

七牛擁有遍布全球的500多個加速節(jié)點，自動選擇離用戶最近的節(jié)點，使得數(shù)據(jù)的上傳/下載速度得到最優(yōu)化。相較傳統(tǒng)IDC，其訪問速度提升數(shù)倍。并且對上傳和下載的雙向斷點續(xù)傳支持，即使在極差的移動網(wǎng)絡(luò)中照樣可以讀寫數(shù)據(jù)，從而保障用戶體驗。

⑶ 提供豐富的數(shù)據(jù)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(wù)，大大減少企業(yè)帶寬消耗，提高開發(fā)效率。例如縮略圖、圖文混排水印、旋轉(zhuǎn)、調(diào)整圖片質(zhì)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(zhuǎn)，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(xié)議（HLS）。

內(nèi)置了豐富的數(shù)據(jù)分析功能，記錄文件存儲、下載量及API請求數(shù)的詳細數(shù)據(jù)，供使用者進行數(shù)據(jù)的分析和挖掘用戶的行為。

⑷ 友好的開發(fā)者支持

開發(fā)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(jiān)控文件同步工具Qiniu AutoSync、輔助調(diào)試工具qboxrsctl以及各類常用插件。

3 教學資源共享系統(tǒng)實現(xiàn)

本教學資源共享系統(tǒng)利用了基于七牛云存儲官方API構(gòu)建的C# SDK開發(fā)，使用了Visual Studio和ASP.NET創(chuàng)建Web應(yīng)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(tǒng)采用了私有資源下載方式，對空間內(nèi)資源的訪問都必須獲得授權(quán)。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(shù)，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(shù)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(shù)token攜帶下載憑證。下載憑證是對資源訪問的授權(quán)，不帶下載憑證或下載憑證不合法都會導(dǎo)致401錯誤，表示驗證失敗。

構(gòu)建下載URL的關(guān)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(yīng)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(shù)據(jù)塊，每個小數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)塊并發(fā)上傳。為了保證不同網(wǎng)絡(luò)條件下的上傳成功率，本系統(tǒng)采用了分片上傳的方式。上傳的關(guān)鍵代碼如下：

3.3 系統(tǒng)演示

資源共享模塊用于發(fā)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(yè)分類，方便查找。如圖1所示。

3.4 功能和性能測試

本系統(tǒng)主要服務(wù)對象為浙江理工大學科技與藝術(shù)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(tǒng)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(xù)研究中解決。

為了模擬在大規(guī)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(fā)數(shù)按10、30、50、70、100等分別進行測試，并穩(wěn)定運行15分鐘，測試結(jié)果表明系統(tǒng)在50個用戶同時操作沒有任何問題，說明系統(tǒng)可以滿足教學中的正常使用;當并發(fā)用戶量在70和100時，偶爾出現(xiàn)上傳/下載失敗和超時錯誤，但不影響正常使用，體現(xiàn)出了云計算在性能方面的優(yōu)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(jīng)測試，300M以內(nèi)的文件可以在2分鐘內(nèi)成功上傳，系統(tǒng)可以基本滿足各類資源的發(fā)布。

4 結(jié)束語

云存儲技術(shù)在教學資源共享方面具有傳統(tǒng)技術(shù)無法比擬的優(yōu)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(jié)合本校實際情況，設(shè)計和開發(fā)了基于七牛云存儲的教學資源共享系統(tǒng)。對系統(tǒng)的測試和使用情況表明，使用云存儲可以實現(xiàn)成本的節(jié)約，并且系統(tǒng)更穩(wěn)定，數(shù)據(jù)更安全。七牛云存儲所提供的服務(wù)功能強大，使用簡單和人性化，充分體現(xiàn)了國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在信息技術(shù)研發(fā)方面緊跟國際前沿，并且在本土化、服務(wù)、價格等方面更勝一籌。下一步的研究是完善系統(tǒng)的各項功能，在更大范圍考察云存儲的應(yīng)用效果，破解院系之間、學校之間的資源孤島效應(yīng)，為提高教育質(zhì)量、減少重復(fù)建設(shè)及浪費做出貢獻。

參考文獻：

[1] 莊科君.基于云存儲技術(shù)的高校優(yōu)質(zhì)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(shè)計與實現(xiàn)[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.