混合云存储在高校中的应用研究与分析

吴旨竞

摘要：为了把云存储技术很好的运用到高等教育信息化建设过程中。充分发挥云存储技术的可靠性、易管理性和数据安全性，调取速度快等方面的优点。从而推动高校教育资源信息化建设。本文首先给出了目前学校教育信息化进程中存储系统现状，指出了他目前存在的问题。然后给出了运用混合云存储技术部署数据中心的系统架构和方案，着重分析了混合云存储技术在学校教育信息化建设中能够解决的问题。

关键词：云存储;混合云;教学资源;教育信息化;云数据中心

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）28-0246-02

Abstract： In order to make good use of cloud storage technology in higher education information construction process. Give full play to the cloud storage technology reliability， ease of management， data security， fast access and other advantages. Promoting information construction of educational resources in colleges and universities. This paper first gives the current situation of the storage system in the process of school education informatization， and points out the existing problems. The system architecture and scheme of deploying data center with hybrid cloud storage technology are given.This paper mainly analyzes the problems that hybrid cloud storage technology can solve in the school education information construction.

Key words： cloud storage; mixed cloud; teaching resources; education Informatization; cloud data center

在进行教育信息化的建設过程里，教学资源的信息化是教育信息化建设的重要内容。教学资源多指一些能被教学过程所利用的素材，通常指电子教材、教学影片、ppt课件和教具等。教学资源管理系统是促进主动式学习、协作式研究，形成高效新型教育教学模式的重要途径和手段。用传统的多级分布式存储技术手段来制作教学资源管理系统，在新时代的今天会暴露出很多缺点和不足，特别是运维成本高和操作不够人性化。

随着信息技术和计算机技术不断发展以及云计算技术的产生，云存储技术被提出来了。其中的混合云存储更适用于在线事务处理、关键业务应用，满足教育教学领域对数据安全性和系统可用性的要求。混合云存储提供了海量数据和文档的集中存储和管理、文档协作和在线预览等多种功能，并且能够建立可控制的学校资源库，推动协同办公，实现了对各种资源的整合和优化集成，同时也实现了资源有效配置和充分利用。因此，混合云存储必将会是教育教学领域数据中心建设的最好的选择方案，也是我们未来研究的主要方向[1]。

1 云存储的定义

“云”的概念最早被提出是基于互联网的，随着互联网的广泛使用云技术也得到了大量的运用。实际上“云”是一个比喻的说法，一般指的是后端。我们不能看见他，因此把他称为“云”。最早的时候是在2006年谷歌提出的“Google101计划”中，“云”的概念及理论正式被提出来。随后“云计划”、云存储、云技术和云安全等云概念也相继诞生。

云存储他是基于互联网的一种在线存储方式。数据中心运营商根据使用的用户具体需求制定存储虚拟化资源。在云端进行存储操作时，我们不需要维护存储数据的服务器。存储操作是通过应用程序接口来完成的，用户只需掌握web化的用户界面就可以随时随地的在有网络的场所实现数字资源的存取非常的高效和快捷。因此，越来越多的学校用户也选择云存储作为自己数据的存储方式[2]。

2  混合云存储系统架构

建设基于云存储技术的教育教学资源管理系统的总体目标是将异构的、分散的、种类非常多的教育教学资源实现数字化存储，并且能够实现资源在存储管理系统中统一管理。

混合云是私有云和公有云功能的叠加和优势的互补。混合云系统架构一般可分为六大层，其中包括数据层、缓存层、服务层、网关层、入口层和最外层客户端。其中基础层数据层，主要进行数据双活操作把数据存储在mysql数据库中，并且保持数据的一致性。其中的缓存层主要是对热点数据进行加速。其中的服务层是核心业务层主要负责各种业务逻辑包括服务注册和服务调用等。其中的网关层主要负责安全问题和流控等。其中的入口层主要涉及智能dns和负载均衡等。最外层客户端主要是提供可视化的用户界面来完成用户各种操作。以下我们给出混合云总的系统架构如图1所示。从图示的这个系统架构，我们可以看到通常用户访问混合云是先访问私有云，如果不能满足需求之后再去访问公有云完成相关用户操作。在整个操作过程中私有云执行数据的完整性、真实性、保密性等方面的操作，而公有云执行数据存储、查询等功能[3]。

3 混合云存储系统部署

云存储系统的核心是数据中心，而数据中心的基本设施和相关服务则是云存储的支撑点。数据中心的节点结构会直接影响建设云存储系统的高效性和安全性。学校用户对数据的存储有安全可控制性的要求，而不是全部的教育信息资源都可以放置到公有云上，所以多数的学校必会采用混合云模式构建数据中心，学校用户可以将私密的文件存放在学校内部服务器中其他的放到公有云服务器上方便管理。在学校信息化中心搭建混合云操作平台进，服务器中要安装学校的内部存储插件，通过专线与每个部门的老师和员工客户端进行连接。

混合云存储系统中有多个存储设备，他们相互之间通过集群功能和分布式文件系统等实现协同工作，利用一定的应用接口或者应用软件来为用户提供具体的存储和访问服务。在操作过程中，混合云存储系统中包含的所有设备对用户来说都是透明的，用户只需通过授权就可利用线缆来连接云存储系统对系统中的信息资源进行访问和相关操作。当用户通过云存储接口进行统一身份认证后，就可以利用终端访问数据中心。用户不仅可以查询、下载和修改云存储系统中的数据，还可以海量存入新的数据。这些新存入的数据首先要在云存储网点服务器中保存，随后系统会对同一用户和其他用户存入的重复数据进行筛选和删除，最后系统在有空闲的时间把筛选后的相关数据在云存储数据中心中进行存储和备份。

按照使用功能的不同，云储存网点被分为存储接口层、用户接口层、存储管理层三层。存储接口层是用来实现云存储数据中心与云存储各个网点之间数据交换，并且他还要负责维护数据的一致性。在数据进行存取访问时，我们为了提高数据安全性会采用数据加密与存取访问控制相结合的技术。数据加密的功能是通过数据加解密模块实现的，存取访问控制则是通过用户统一身份认证和授权等相关方式来实现的。用户接口层则是用来管理云存储各个网点与存储用户之间进行数据操作的。这个接口可以对用户信息进行维护，包括用户权限的级别、账号和密码等。他还可以实现iSCSI网络无盘启动为用户提供透明访问接口。如果云存储网点中包含很多个存储服务器，则混合云存储系统中的高可用模块能够实现多个存储服务器之间数据的高可用[4]。

4 云存储关键技术分析

学校云存储系统建设是否能够达到信息化建设以及网络安全的要求，主要看信息安全问题、数据的存储与检索和数据的容错性这几方面。

（1）信息安全方面要处理好用户权限问题

单向指针是云存储技术中用来分离不同用户的技术方法中的一种。这种技术可以把用户权限和用户自己能够访问的层级映像起来，然后根据用户的不同层级给予不同权限，最后访问系统的用户根据自己的权限访问要使用的数据。进行数据访问时先要进行身份统一认证来确保数据的安全性。存储系统与学校自有的认证系统对接实现统一身份认证登录系统，不用再注册其他的用户名。利用云存储系统把本地私有云和公有云划分开。所有数据的下载、使用和共享指令通过网盘云端调度系统发送给客户端，然后现由客户端把文件存放到学校内部服务器从而保证学校数据的安全性[5]。

（2）数据存储与检索方面要保护好用户的隐私

学校教师有些学术研究成果是不公开的这时就需要进行加密存储。这种加密技术要求保护教师研究成果的隐私性、安全性，又能够具有快速的检索和信息提取能力。这种技术关键在于要找出适用于数据共享机制的。我们在通过加密技术对数据进行存储和加密的同时又要能够提供端到端加密长期存储共享，这样才能够保证用户数据能够被精确、高效的存取。

检索采用线性检索算法其中的对称加密算法。该算法可以通过关键词来进行对应加密，他可以用一个词的一段密文信息合成一串伪随机的加密序列，然后再由密文信息及伪随机序列合成校验序列，最后通过合成的一串校验序列结合伪随机序列重新对存储数据进行加密。用该方法进行加密处理之后的数据就隐藏了最终的内容，而全部通过信息序列来体现。当执行搜索操作时，我们就可以将提供的信息转化为相应的密文信息序列来进行线性搜索[5]。

（3）数据容错技术方面要保护好用户的数据

数据的容错技术是通过增加数据冗余来保证数据在时效和丢失的时候仍然能够进行查询。但这种技术操作过程中会增加数据冗余，所以就导致出现了大量多余的数据量，而这些数据量会消耗非常多的存储资源。所以目前数据容错技术急需解决的是怎样在降低大量多余数据侵占存储空间问题的同时来保证数据本身的容错性。纠删码容错技术是一种基于信道传输的编码技术，他能够利用多个数据对象进行编码，当数据生成相对应的编码之后就可以不再需要进行完全数据复制，从而能够大量减少存储空间的占用。

在学校数据共享的过程中，经常会出现数据资料遗失的问题。由于在云存储系统中数据存储在云端，因此当发生数据遗失后，我们能够从云端快速地对数据进行及时恢复。另外数据在存储的过程中能够自行完成数据更新，这也进一步保障了数据稳定性。最为重要的是，云存储的网络访问层能够及时地对云存储数据的安全性能进行加固，从而高级别的保障数据信息安全。除此之外我们在云端还可以架设防病毒系统及时有效地对病毒进行查杀来预防病毒攻击导致数据丢失事件的发生[6]。

5 结束语

基于上述这种技术的教学资源数据中心的开发是充满挑战的，我们简单地用一些代码是不能将私有服务器与公有云连接起来的，其中必然会涉及潜在的数据迁移和建立应用与混合云架构映射等问题。在计算机科学技术发展的不断带动下，云存储技术也会不断发展和完善，所有问题也会被解决，最终他会把教育信息化建设推向更高的層次，促使我国整体教育信息化水平的进步。

参考文献：

[1] 杨田贵，林菡.高等教育信息化云存储技术的应用研究[J].电脑知识与技术，2018，14（6）：46-48.

[2] 田由辉.高校混合云存储的研究与实践[J].电脑知识与技术，2015，11（26）：35-36，38.

[3] 吴鲲.基于物联网的高职“智慧校园”的设计与研究[J].电脑知识与技术，2015，11（4）：234-235，244.

[4] 王意洁，孙伟东，周松，等.云计算环境下的分布存储关键技术[J].软件学报，2012，23（4）：962-986.

[5] 张卓奇，郭卫斌.混合云存储环境下的数据访问隐私保护方案[J].计算机工程与设计，2014，35（7）：2317-2320，2355.

[6] 查杨.分析云计算环境下的分布存储关键技术[J].电子技术与软件工程，2016（2）：190.

【通联编辑：王力】