教育云服務應用建設探索

王海峰

摘 要 結合教育信息中心虛擬化云服務運用經(jīng)驗及對教育教學管理的了解，從教育實際應用出發(fā)，對傳統(tǒng)建設和云服務建設進行一一對比。

關鍵詞 教育云；服務器；教育系統(tǒng)

中圖分類號：G434 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）05-0055-04

教師在傳統(tǒng)教學的過程中一般采用紙質文件、膠片、黑板等媒介作為教學的工具。隨著多媒體技術的發(fā)展，傳統(tǒng)教學的方式已經(jīng)發(fā)生了變革，紙質文件被電子化文件取代；膠片被Flash、視頻、音頻取代；黑板被電子白板取代。同時，移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，令教師的教學電腦從傳統(tǒng)的臺式機或筆記本電腦，全面向平板電腦轉變?；谄桨咫娔X、電子書包、電子白板及全面移動互聯(lián)的新一代教育信息化時代已經(jīng)來臨。

但目前情況下，一些早期規(guī)劃配置的文件服務器，并沒有為教育電子化、信息化做好準備。有的學校采用了簡單的PC電腦作為文件服務器，有的學校雖然部署了文件服務器，卻也只作為FTP服務器使用。面對平板電腦、電子書包等移動終端所需要、所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的文件服務器束手無策。大部分文件服務器甚至連兼容平板電腦等移動終端上傳、下載數(shù)據(jù)的最基本需求都無法達到。

如圖1所示，中小學目前最需要的是一臺文件服務器。在能夠解決傳統(tǒng)桌面電腦訪問的同時，能夠方便快捷地為各類移動終端，包括三星、蘋果、聯(lián)想等不同品牌，包括Windows、iOS、安卓、MAC、Linux等不同操作系統(tǒng)，包括有線、無線、3G等網(wǎng)絡接入方式，提供數(shù)據(jù)存儲、訪問及保護的功能。存儲市場上出現(xiàn)以云文件服務器的新型方案，以海量存儲為基礎，靈活便捷的訪問接入，并提供多重可靠的數(shù)據(jù)保護，是當前教育向新一代教育信息化升級轉型的新型解決方案。

1 充分利用平板、手機

終端應用的不斷發(fā)展，終端的操作系統(tǒng)已經(jīng)不僅僅是Windows平臺，Apple Mac OS、Linux平臺的使用越來越頻繁，云文件服務器可針對教育行業(yè)的這種需求（如圖2所示）為用戶提供多種協(xié)議支持。

SMB：Server Message Blocks，針對Windows平臺的文件共享服務。

AFP：AppleTalk File Protocol，針對Apple Mac OS平臺的文件共享服務。

NFS：Net File System，針對Linux平臺的文件共享服務。

FTP：File Transfer Protocol，文件傳輸協(xié)議。

當前市場主流的任何硬件設備、任何操作系統(tǒng)軟件，均可通過網(wǎng)絡接入，輕松訪問云文件服務器上的數(shù)據(jù)。想在iPad上演示PPT？想在Galaxy上看教學視頻？想扔掉沉重的筆記本電腦？云文件服務器，讓這一切實現(xiàn)起來變得簡單快捷。部署前后對比如表1所示。

2 隨時、隨地訪問數(shù)據(jù)

出差、在家時需要訪問學校的數(shù)據(jù)，特別是需要通過移動終端進行數(shù)據(jù)訪問，對傳統(tǒng)文件服務器而言，是一個難以實現(xiàn)的要求。傳統(tǒng)一般通過VPN技術來解決一部分的訪問需求，但其技術門檻對于用戶來說使用難度過高，操作煩瑣。云文件服務器采用了專利的通道技術，通過APP的方式，無論是在酒店、在家、在路上，均可通過APP直接訪問云文件服務器上的數(shù)據(jù)，無須經(jīng)過任何VPN設置。而校園端的云文件服務器亦無須進行任何額外的設置（如圖3所示）。部署前需要專門的VPN線路、DDN專線來實現(xiàn)遠程的訪問，運用復雜、成本高；部署后通過APP方式，只需上Internet即可，連接方便、簡單、節(jié)省成本。

3 無限快照

云文件服務器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過日積月累，其重要性不斷增強。而對云文件服務器中數(shù)據(jù)的誤操作，如誤刪除、誤改動、感染病毒等事件的發(fā)生，會嚴重影響到整個云文件服務器中的數(shù)據(jù)。為應對這類突發(fā)狀況，云文件服務器可針對各個歷史時點進行全數(shù)據(jù)備份，稱為快照。

如圖4所示，云文件服務器不僅可以進行快照，更可以高密度、可以支持周期性（每小時、每天或每周）的快照，也可隨時手工創(chuàng)建快照，無次數(shù)限制。當出現(xiàn)誤操作時，可在當前時間恢復至歷史上的任意時間點。可以說，云文件服務器不僅保存了數(shù)據(jù)，也保存了歷史。部署前對數(shù)據(jù)無保護能力，當數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤刪除、病毒等因素的破壞時，無法找回原有的數(shù)據(jù)；部署后對數(shù)據(jù)進行了快照，很好地保護了數(shù)據(jù)的安全，可以以每小時為單位，對數(shù)據(jù)恢復到任意歷史時間點。

4 適用于虛擬化應用

在教育系統(tǒng)也有學校已經(jīng)采用了服務器虛擬化及桌面虛擬化的技術為教學應用提供服務，這樣的需求會逐步被學校采用。但是，由于中小學的存儲容量普遍不高，若文件服務器可以同時兼任服務器虛擬化和桌面虛擬化的存儲空間，無疑是幫助學校解決了一個難點問題。

另一方面，在傳統(tǒng)的存儲系統(tǒng)中，當某項應用需要一部分存儲空間的時候，往往是預先從后端存儲系統(tǒng)中劃分出一部分足夠大的空間預先分配給該項應用，即使這項應用暫時不需要使用這么大的存儲空間，但由于這部分存儲空間已經(jīng)被預留了出來，其他應用程序無法利用這些已經(jīng)部署但閑置的存儲容量。這種分配模式一方面使閑置的存儲數(shù)量不斷增加，系統(tǒng)總體擁有成本升高；也使用戶不得不購買更大的存儲容量，才能適應環(huán)境，成本進一步加大。

精簡數(shù)據(jù)供給（Thin Provisioning，TP）是一項新的容量分配的技術，是先進的、智能的、高效的容量分配和管理技術。在實際中，由于對數(shù)據(jù)應用規(guī)模的估計不準確，會造成容量分配的浪費，比如為一個應用系統(tǒng)預分配了3 TB

的空間，但該應用卻只需要1 TB的容量，這就造成了2 TB的容量浪費，而且這2 TB容量被分配了之后，很難再被別的應用系統(tǒng)使用。通過精簡數(shù)據(jù)供給技術，可以輕松解決容量分配難題，提高資源利用率。采用精簡數(shù)據(jù)供給技術的數(shù)據(jù)卷分配給用戶的是一個邏輯的虛擬容量，而不是一個固定的物理空間，只有當用戶向該邏輯資源真正寫數(shù)據(jù)時，才按照預先設定好的策略從物理空間分配實際容量，如圖5所示。

在采用了云文件服務器同時具備了IP-SAN功能和精簡數(shù)據(jù)供給功能，為服務器、桌面虛擬化的服務器提供高效數(shù)據(jù)管理功能。部署前，不支持服務器虛擬化，存儲空間利用率低，成本高；部署后，支持服務器虛擬化（IP-SAN），存儲空間利用率高，成本低。

5 視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲

教育系統(tǒng)的視頻監(jiān)控，通常采用以數(shù)字硬盤錄像設備（DVR）為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)需要獨立構建一套系統(tǒng)，包括布線（BNC銅纜）設備等。需花費更多的成本和人力。

隨著網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡發(fā)生了變革，模擬攝像機被IP高清數(shù)字攝像機所取代，由于基礎網(wǎng)絡現(xiàn)在越來越普及，不管是遠程網(wǎng)絡還是被監(jiān)控單位內(nèi)部的局域網(wǎng)目前都非常普及和成熟。

云文件服務器，在為用戶提供文件服務器應用的同時，也在產(chǎn)品平臺上開發(fā)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)NVR（Network Video Recorder，網(wǎng)絡硬盤錄像機）的功能。

隨著教育系統(tǒng)對安全要求愈加嚴格，對監(jiān)控的網(wǎng)絡化需求日益突出，不僅要在本地實現(xiàn)監(jiān)控，還希望能夠通過遠程，甚至通過無線方式進行監(jiān)控，而這些只有進行網(wǎng)絡化才能滿足用戶的需求。

在云文件服務器的基礎上，基于Surveillance技術，實現(xiàn)了替代原有獨立的硬盤錄像機的角色，統(tǒng)一管理前端的高清數(shù)字監(jiān)控攝像機，并做到監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲，如圖6所示。

在整體的網(wǎng)絡架構的過程中，前端高清數(shù)字監(jiān)控攝像機通過POE供電交換機為其供電和數(shù)據(jù)傳輸，后端原有的硬盤錄像機被NVR系統(tǒng)產(chǎn)品所取代，通過安裝PC端、智能移動終端APP應用，來實現(xiàn)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡的統(tǒng)一管理、策略下發(fā)，并且能通過智能移動終端實現(xiàn)本地、遠程的實時回看監(jiān)控視頻，為用戶提供更加便捷的管理和使用。部署前，采用模擬監(jiān)控系統(tǒng)；只能本地監(jiān)控平臺實時監(jiān)控，不能遠程訪問；圖像必須存儲在錄像磁帶機上，所以需要不斷更換以保持足夠存儲空間；部署復雜。部署后，基于IP網(wǎng)絡，高清的視頻監(jiān)控系統(tǒng)；遠程實時監(jiān)控和管理，同時支持移動終端的實時監(jiān)控；存儲空間擴展性強，方便靈活；部署簡易。

6 實時防病毒功能

教師教學工作需要使用到大量多媒體教學課件，這些大量的多媒體課件通過NAS（Network Attached Storage，網(wǎng)絡附屬存儲）網(wǎng)絡存儲技術來存放文件級的數(shù)據(jù)。教師在使用的過程中會把需要存儲的文件直接復制到所屬的文件夾內(nèi)，如何檢測復制到存儲內(nèi)的文件是否含有病毒將是傳統(tǒng)存儲設備面臨的問題。

傳統(tǒng)的解決方案是采用在服務器安裝殺毒軟件對NAS內(nèi)的文件進行病毒檢測的工作，而在NAS訪問的過程中，會有大量的并發(fā)用戶，當多數(shù)用戶同時完成存儲的工作時，服務器端的殺毒軟件會引發(fā)多個進程對多個文件進行病毒檢測的工作，該過程會占用設備大量的內(nèi)存和進程。

作為云文件服務器NAS設備上提供了存儲設備自帶防病毒功能，來實現(xiàn)在文件寫入的過程中完成病毒檢測的工作，節(jié)省了大量的時間、設備內(nèi)存的損耗。且內(nèi)置的防病毒功能的病毒庫可以直接在線升級，保持病毒庫的更新。實時保護了云文件服務器的內(nèi)容。部署前，傳統(tǒng)NAS設備無法支持防病毒功能；部署后支持病毒的實時防護，保護云文件服務器免受病毒的破壞。