云存儲技術及其應用研究

陳一明

(廣東石油化工學院 實驗教學部,廣東茂名，525000)

0 引言

云計算給教育信息化建設帶來新的發展思路；云存儲是一個以數據存儲和管理為核心的云計算系統；云存儲技術應用于智慧教學環境，有利于資源的聚類、共享、升級、推送，解決教育資源分布不均，更新速度慢，共享程度低等問題，從而促進教育資源的均衡發展。

1 云計算與云存儲技術

云計算是并行計算、分布式計算和網絡計算的發展，是IT基礎設施的交付與使用模式，通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源。

云計算的工作原理是用戶所處理的數據并不存儲在本地，而是保存在互聯網上的數據中心里。提供云計算服務的企業負責管理和維護數據中心的正常運轉，保證足夠強的計算能力和足夠大的存儲空間供用戶使用。用戶只需要在任何時間、任何地點、用任何可以連接至互聯網的終端設備訪問這些服務，而不必擔心電腦上數據丟失、病毒入侵、存儲空間不夠、硬件是否陳舊、軟件是否需要更新等問題。

云計算具有可靠性、通用性、共享性和低成本投入的特點和優勢，旨在讓用戶從繁瑣的存儲資源和計算資源管理中解脫出來，盡可能讓服務器端承擔盡量多的計算機功能，以實現真正的“瘦客戶機”模式。

云計算與云存儲間存在如下關系。

（1）云存儲是在云計算基礎上延伸和發展出來。對于云計算，云存儲是重點，也是基礎。

（2）與云計算相比，云存儲優勢主要是配置了大容量存儲空間的云計算系統，實現不同類型的云存儲運營商對企業或個人提供不同的服務。另外，它不受地理位置限制具有無限擴展性、基于商業組件等。

（3）在結構模型上看云存儲相比云計算多一個存儲層，同時也多很多與數據管理和安全有關的基礎管理功能，訪問層和應用接口層兩者完全相同。

2 基于“云”的智慧教學環境——云教學平臺設計

2.1 智慧教學環境概述

目前，課程資源建設存在一些突出問題，比如，課程沒有統一的網絡建設標準，建設者要花很大的人力、物力在網站的設計與制作上，還要擔心各種教學資源的存儲問題。建設具有“海量”存儲功能的智慧教學環境，是進行“智慧性”教學活動、實現教育公平目標的關鍵所在。

智慧教學環境狹義上講是一個智能化的教學場所，廣義上說是支持四個象限（校內的課內課外、校外的課內課外）、三種對象（教師、學生、管理人員）、三種場景（探究試、情景式、遠程協作式）、多種層次（本科生、研究生、留學生、繼教生）、混合式教學模式（虛擬與現實、在線與錄播）的信息化教學系統。直觀上理解，智慧教學環境是指能感知學習情境，識別學習者特征，提供合適的學習資源與便利的互動工具，自動記錄學習過程和測評學習成果，以促進學習者有效學習的學習場所或活動空間。實現物理環境與虛擬環境的融合，能更好地提供適應學習者個性特征的學習支持和服務。

智慧教學環境的“智慧性”涉及教學內容的優化呈現、學習資源的便利性獲取、課堂教學的深度互動、情境感知與檢測、教室布局與電氣管理等多個方面的內容，可概括為：內容呈現、環境管理、資源獲取、及時互動、情境感知五個維度。智慧教學環境中，沒有“中心”的概念，老師與各種學習者之間是一種平等的、交互的關系。教學資源是一種動態組織，由老師與學習者共同構建與使用，可以保存在實驗室局域網中或校園網的平臺上，甚至保存于“云”上。

智慧教學環境建設是教育信息化的內在訴求，能在一定程度上緩解目前數字校園、多媒體教學面臨的困境。而把資源存于“云”上，使課程教學資源建設中存在的存儲空間不足、自主學習缺乏互動等問題迎刃而解。

一般來說，智慧教學環境應由如下幾部分組成：教學資源（包括互聯網上具有的信息資源和“云”資源（即應用各種“云平臺”所建設的教學資源），以及校園網上的資源）、應用模塊、云業務管理、服務器集群組與交互管理、基礎設施、學習終端（包括計算機、筆記本、智能手機、平板電腦）。

2.2 云教學平臺設計

“云”是今后各領域、各行業數字化、智慧化應用支撐的必要條件，它涵蓋著今后應用虛擬服務、虛擬存儲、虛擬桌面以及物聯網等發展技術。將計算機、多媒體和網絡及云計算等現代信息技術應用到教學領域，開發教育資源，優化教育環節，建設具有教、學兼備和互動交流等功能的智慧教學環境——云教學平臺，是高校信息資源應用的一種新型模式。將教學資源建設在“云”上，將繁重的網絡信息平臺建設、服務器的配備、教學資源的存儲與管理等工作都交給云服務提供商，可以令現有分散的、自成一體、本地化的網絡信息平臺轉變成一個以成千上萬的云服務器為依托，擁有著極其強大的計算功能、海量的網絡資源的統一通用信息平臺，使現有的教學系統建設中存在的軟、硬件資源重復投入、虛擬化教學設備運行能力支持等問題將迎刃而解，真正實現“智慧教學”的目標。

云教學平臺分別由服務器系統、存儲系統、桌面端、軟件系統及實驗室管理系統5部分組成。其中服務器系統包括HP、Dell、IBM服務器；存儲系統由EMC存儲服務器與存儲管理平臺構成；桌面端主要用作顯示相關內容用，包括PC、瘦客戶機；軟件系統包括VMware的ESXI、Red Hat的RHEV 和Microsoft的System Center套件；實驗室管理系統為整個實驗室的管理流程軟件，學生可以通過實驗室管理系統獲取服務器學習資源。如圖1所示。

圖1 云教學平臺邏輯拓撲圖

虛擬化是表示計算機資源的抽象方法。虛擬化可以簡化基礎設施、系統和軟件等計算資源的表示、訪問和管理，并為這些資源提供標準的接口來接收輸入和提供輸出。

系統虛擬化是IaaS（基礎設施即服務）的核心技術，通過該技術實現計算資源的按需分配。系統虛擬化的核心思想是使用虛擬化軟件在一臺物理機上虛擬了同臺或多臺虛擬計算機，每個虛擬計算機可以看作一個物理主機的副本，各虛擬計算機相互隔離，能同時運行獨立的操作系統，這些客戶操作系統（guest os）通過虛擬化軟件訪問實際的物理資源。

云教學平臺具有計算資源集中，通過虛擬化技術提高IT硬件設備的利用率，低碳環保而且降低硬件投資成本等價值。平臺一般由專業人員建設和維護，具有更好的穩定性和安全性。平臺具有很強的可擴展性和可伸縮性，可以實現按需分配計算資源。平臺以服務為導向，其服務接口基于互聯網技術與標準，具有很好的開放性，便于系統集成及應用的互聯互通。

云教學平臺上，各高校之間可以構筑共同的信息共享空間，并通過云平臺統一共享進一步實現教學資源的整合、統一教學的目的。對于學習者來講，其信息需求將獲得極大的滿足，通過網絡連接他們可以隨時隨地從存儲在“云”中的教學資源里獲取自己所需要的學習資源和服務，甚至可以和老師就某方面的問題進行實時的互動交流，從而實現虛擬化的教與學。對于教師，可以通過學習者的實時視頻，判斷學習者是否為真實身份，通過拍攝學習者學習狀態，實現學習者注意力監測。

3 結束語

基于“云”的教學平臺，可以實現智慧教學。但作為一項新興的技術，云教學平臺也存在一些問題。如互操作性和標準化問題，數據安全與保密問題，基礎設施和性能問題等。另外，很多高校都有校園網與互聯網使用的不同限制，對于掛在校園網的課程，互聯網較難訪問，這影響課程的共享?？梢姡趯嶋H教學中充分應用“云”所帶來的種種好處，還有很多問題需要解決。

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