基于云存儲的教學(xué)資源共享平臺設(shè)計與實現(xiàn)

呂太之，張子恒（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院，南京 211170）

基于云存儲的教學(xué)資源共享平臺設(shè)計與實現(xiàn)

呂太之，張子恒
（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院，南京 211170）

云存儲技術(shù)基于低成本、高效率等優(yōu)勢已得到了廣泛的應(yīng)用。將云存儲技術(shù)應(yīng)用到高職院校教學(xué)中，能夠有效地促進學(xué)生自主學(xué)習。基于江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)資源管理的現(xiàn)狀，設(shè)計并實現(xiàn)了基于私有云的云存儲系統(tǒng)，實現(xiàn)了教學(xué)資源的信息化管理和共享。私有云平臺基于OpenStack開源框架搭建而成，提供了Web和Android客戶端兩種訪問方式。系統(tǒng)開發(fā)采用MVC模式，Web服務(wù)器開發(fā)通過Spring4+Hibernate實現(xiàn)MVC模式。

云存儲；OpenStack；Android；MVC

0　引言

云計算技術(shù)是大型機到CS（Client Server客戶端-服務(wù)器）模式，再到BS（Browser Server瀏覽器-服務(wù)器）模式巨變之后的IT領(lǐng)域的又一次革命性的創(chuàng)新［1］。智慧國家、智慧城市、智慧校園的建設(shè)都離不開“云”［2］。

在學(xué)習和生活中經(jīng)常會用到百度、網(wǎng)易等云盤系統(tǒng)，而這些云盤無疑給學(xué)習和生活帶來了很大的便利。但是這些公共云盤只適合存儲個人信息，并不適合教育資源的共享和使用。江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)字化校園建設(shè)已開展多年，但是由于各種原因，到目前為止還沒有構(gòu)建一個類似百度云盤的私有云存儲平臺。當教師和學(xué)生需要共享數(shù)字信息和教學(xué)資料，需要傳送文件時，只能使用移動存儲設(shè)備、FTP、郵件等方式。云存儲的教學(xué)資源共享平臺是基于此背景而開發(fā)的，是江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院“互聯(lián)網(wǎng)+時代下數(shù)字化校園建設(shè)”項目的子課題，為學(xué)院內(nèi)部師生共享教學(xué)資源提供了一種解決方案。

1　需求分析

1.1功能需求

當前的功能需求將云存儲平臺用戶分為普通用戶和管理員用戶。管理員用戶主要實現(xiàn)日志管理、參數(shù)設(shè)置、用戶管理等功能。普通用戶主要有個人用戶管理和存儲管理兩個功能模塊。根據(jù)推廣使用的反饋，系統(tǒng)將會提供更多級別的用戶和功能。當前功能需求如圖1所示。

圖1　云存儲平臺用例圖

1.2其他需求

對于UI（User Interface用戶界面）要求，云存儲平臺將參照江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園信息門戶網(wǎng)站的布局和色調(diào)。安全性方面要求用戶的存儲空間是私密的，未經(jīng)授權(quán)的訪問都是無效的，即使管理員也無法獲取任何用戶的存儲信息，同時要防止用戶短時間內(nèi)多次操作等。性能需求要滿足1 000人同時在線操作，大部分的操作控制在5秒以內(nèi)。

2　系統(tǒng)設(shè)計

2.1技術(shù)架構(gòu)

云存儲平臺技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2　技術(shù)架構(gòu)圖

Bootstrap是一款前端框架，基于Html、CSS和JavaScript，比傳統(tǒng)前端框架更加靈活，使得Web客戶端開發(fā)更加快捷。JQuery是一個兼容性良好的輕量級JavaScript庫［3］。volley是Android一款網(wǎng)絡(luò)操作開源框架，簡化了網(wǎng)絡(luò)操作。XUtils框架類似于Java開發(fā)中的Hibernate框架，是Android中的ORM（Object Relation Mapping時態(tài)關(guān)系映射）框架，簡化了對數(shù)據(jù)庫的操作［4］。ThinkAndroid是一款A(yù)ndroid實現(xiàn)MVC的開源框架。Spring是一款輕量級的開源框架，云盤平臺使用該框架完成Restful Web Service和MVC框架，通過Hibernate簡化數(shù)據(jù)庫操作［5］。MySQL是Oracle旗下的一款關(guān)系型DBMS（Database Management System數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)），分為社區(qū)版和商業(yè)版。云存儲平臺使用的是社區(qū)版，降低了開發(fā)和運行成本［6］。Restful服務(wù)接口（Restful Web service Interface）是一種運用與客戶端和服務(wù)器交互的軟件架構(gòu)方式［7］。OpenStack是一款開源云計算平臺，由若干組件合作完成相關(guān)工作［8］。PaaS（Platform-as-a-Service），即平臺即服務(wù)。IaaS（Infrastructure as a Service），即基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。Swift開源項目提供了高可用性的分布式對象存儲服務(wù)。

2.2功能設(shè)計

云存儲平臺為普通用戶使用提供的基本功能包括新建文件夾、上傳文件、下載、刪除、重命名、復(fù)制、移動、搜索、登錄、注冊、注銷、分享等。普通用戶的系統(tǒng)功能模塊如圖3所示。

圖3　普通用戶功能模塊圖

3　技術(shù)難點

3.1OpenStack平臺的搭建

云存儲平臺的搭建采用源代碼安裝的方式，源代碼來自GitHub開源網(wǎng)站。受資金限制，云存儲平臺的所有服務(wù)部署在一臺浪潮服務(wù)器上，即采用了All-in-one的方式。平臺搭建包括了操作系統(tǒng)安裝、網(wǎng)絡(luò)配置、Keystone、Swift等服務(wù)的安裝。平臺安裝過程中遇到了很多問題，如網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計，環(huán)境變量的設(shè)置，Keystone數(shù)據(jù)庫配置等問題。

3.2OpenStack API調(diào)用

通過HTTP的Restful服務(wù)接口調(diào)用Open－Stack Swift服務(wù)，實現(xiàn)對賬號、容器和對象的增刪改查等操作。在訪問之前，首先需要通過Keystone認證服務(wù)器獲取訪問令牌，然后在請求頭加入X-Auth-Token信息。由于通過Restful服務(wù)接口調(diào)用Swift服務(wù)器方式繁瑣，并且容易出錯，云存儲系統(tǒng)開發(fā)中使用了JOSS（Java OpenStack storage component）開源工具包來調(diào)用Restful服務(wù)接口，簡化了開發(fā)工作。

3.3用戶映射

云存儲平臺通過Keystone服務(wù)完成Swift的身份驗證。Web服務(wù)器連接到Swift服務(wù)器需要在Keystone中使用Keystone用戶名和密碼。將云存儲平臺客戶登錄名稱和Keystone的租戶關(guān)聯(lián)起來，通過該租戶信息獲取Swift服務(wù)的容器信息。為了簡化操作，云存儲平臺的登錄名即Keystone的租戶名，新用戶注冊的同時會在Keystone服務(wù)器上創(chuàng)建一個租戶，Keystone創(chuàng)建成功以后才提示用戶注冊成功，并將租戶ID更新到云存儲平臺數(shù)據(jù)庫。云存儲平臺用戶信息表主要包括用戶ID、登錄名稱（租戶名稱）、真實姓名、用戶郵箱、最后訪問日期、容量、角色ID等信息。

3.4頁面美化

為了與學(xué)院信息門戶的界面風格一致，同時減輕瀏覽器負荷，提高運行效率，提升用戶體驗水平，在頁面的渲染方面，使用了JQuery，JavaScript等腳本，并且運用Ajax技術(shù)，刷新局部頁面模塊來顯示信息，從而讓用戶感受到更快的響應(yīng)速度，降低了系統(tǒng)崩潰的概率［9］。云存儲平臺也使用Flat UI工具包來美化界面。

4　結(jié)束語

云計算作為一種新的資源使用方式，已得到了廣泛的應(yīng)用。本文基于OpenStack搭建了一個供學(xué)院內(nèi)部教學(xué)資源管理和共享的私有云存儲平臺，通過開源框架完成了OpenStack API的調(diào)用。開發(fā)過程中使用了MVC模式，提高了開發(fā)效率，使得系統(tǒng)易于擴展。通過Ajax、JQuery、Bootstrap Flat-UI等技術(shù)美化了頁面，改進了用戶體驗。但是已實現(xiàn)的基于云存儲的教學(xué)資源共享平臺還存在不足，仍需要進一步改進。雖然數(shù)據(jù)庫設(shè)計中已經(jīng)考慮到權(quán)限的問題，但是平臺對于用戶的空間大小和權(quán)限還沒有實現(xiàn)，同時也沒有提供IOS和Window Mobile兩個移動平臺。

［1］何清.大數(shù)據(jù)與云計算［J］.科技促進發(fā)展，2014（1）：35-40.

［2］胡欽太，鄭凱，林南暉.教育信息化的發(fā)展轉(zhuǎn)型：從“數(shù)字校園”到“智慧校園”［J］.中國電化教育，2014（1）：35-39.

［3］潘杰，周傳生.基于jQuery框架的Web研究與實現(xiàn)［J］.沈陽師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，33（1）：96-99.

［4］孟遠.Android網(wǎng)絡(luò)通信框架Volley的解析和比較［J］.軟件，2014（12）：66-68.

［5］韓曉霞，梁曉輝，李彩霞.基于MVC模式的銷售管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］.河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2013 （1）：58-60.

［6］張曉孿.基于MySQL的小型數(shù)據(jù)庫管理工具實現(xiàn)［J］.微處理機，2015（2）：48-52.

［7］李凱凱.基于REST的云存儲服務(wù)接口的研究與實現(xiàn)［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2014.

［8］孫寒玉，顧春華，萬鋒，等.一種基于OpenStack的云應(yīng)用開發(fā)框架［J］.華東理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，41（2）：272-276.

［8］王亞楠，吳華瑞，黃鋒.高并發(fā)Web應(yīng)用系統(tǒng)的性能優(yōu)化分析與研究［J］.計算機工程與設(shè)計，2014（8）：2976-2980.

Development and Realization of Teach Resource Management System Based on Cloud Storage Technology

LV Tai-zhi，ZHANG Zi-heng
（Jiangsu Maritime Institute，School of Information Technology，Nanjing 211170，China）

Cloud storage technology has been widely applied for its low cost，high efficiency and other advantages. Applying the cloud storage technology in the teaching of high vocation institute can promote students'autonomous learning.The cloud storage platform is designed and implemented based on the teach resources management situation of Jiangsu Maritime Institute.This platform can implement the management and sharing of teaching resources.This platform is implemented by OpenStack，and provides two methods to access，including Web and Android Application. Its development uses MVC pattern，and MVC pattern of Web application is implemented by Spring4+Hibernate.

Cloud Computing；Cloud Storage；OpenStack；Android；MVC；Swift

TP312

A

1673-2022（2016）03-0040-03

2016-06-13

第二屆江蘇省高校中青年骨干教師和校長境外研修項目（201121）；江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院千帆團隊建設(shè)項目（20156001）

呂太之（1979-），男，江蘇南京人，高級工程師，研究方向為職業(yè)教育、云計算及人工智能；張子恒（1994-），男，江蘇南京人，程序員，研發(fā)方向為軟件開發(fā)和云計算。