教育云服务应用建设探索

王海峰

摘 要 结合教育信息中心虚拟化云服务运用经验及对教育教学管理的了解，从教育实际应用出发，对传统建设和云服务建设进行一一对比。

关键词 教育云；服务器；教育系统

中图分类号：G434 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）05-0055-04

教师在传统教学的过程中一般采用纸质文件、胶片、黑板等媒介作为教学的工具。随着多媒体技术的发展，传统教学的方式已经发生了变革，纸质文件被电子化文件取代；胶片被Flash、视频、音频取代；黑板被电子白板取代。同时，移动互联网时代的到来，令教师的教学电脑从传统的台式机或笔记本电脑，全面向平板电脑转变。基于平板电脑、电子书包、电子白板及全面移动互联的新一代教育信息化时代已经来临。

但目前情况下，一些早期规划配置的文件服务器，并没有为教育电子化、信息化做好准备。有的学校采用了简单的PC电脑作为文件服务器，有的学校虽然部署了文件服务器，却也只作为FTP服务器使用。面对平板电脑、电子书包等移动终端所需要、所产生的大量数据，传统的文件服务器束手无策。大部分文件服务器甚至连兼容平板电脑等移动终端上传、下载数据的最基本需求都无法达到。

如图1所示，中小学目前最需要的是一台文件服务器。在能够解决传统桌面电脑访问的同时，能够方便快捷地为各类移动终端，包括三星、苹果、联想等不同品牌，包括Windows、iOS、安卓、MAC、Linux等不同操作系统，包括有线、无线、3G等网络接入方式，提供数据存储、访问及保护的功能。存储市场上出现以云文件服务器的新型方案，以海量存储为基础，灵活便捷的访问接入，并提供多重可靠的数据保护，是当前教育向新一代教育信息化升级转型的新型解决方案。

1 充分利用平板、手机

终端应用的不断发展，终端的操作系统已经不仅仅是Windows平台，Apple Mac OS、Linux平台的使用越来越频繁，云文件服务器可针对教育行业的这种需求（如图2所示）为用户提供多种协议支持。

SMB：Server Message Blocks，针对Windows平台的文件共享服务。

AFP：AppleTalk File Protocol，针对Apple Mac OS平台的文件共享服务。

NFS：Net File System，针对Linux平台的文件共享服务。

FTP：File Transfer Protocol，文件传输协议。

当前市场主流的任何硬件设备、任何操作系统软件，均可通过网络接入，轻松访问云文件服务器上的数据。想在iPad上演示PPT？想在Galaxy上看教学视频？想扔掉沉重的笔记本电脑？云文件服务器，让这一切实现起来变得简单快捷。部署前后对比如表1所示。

2 随时、随地访问数据

出差、在家时需要访问学校的数据，特别是需要通过移动终端进行数据访问，对传统文件服务器而言，是一个难以实现的要求。传统一般通过VPN技术来解决一部分的访问需求，但其技术门槛对于用户来说使用难度过高，操作烦琐。云文件服务器采用了专利的通道技术，通过APP的方式，无论是在酒店、在家、在路上，均可通过APP直接访问云文件服务器上的数据，无须经过任何VPN设置。而校园端的云文件服务器亦无须进行任何额外的设置（如图3所示）。部署前需要专门的VPN线路、DDN专线来实现远程的访问，运用复杂、成本高；部署后通过APP方式，只需上Internet即可，连接方便、简单、节省成本。

3 无限快照

云文件服务器中的数据经过日积月累，其重要性不断增强。而对云文件服务器中数据的误操作，如误删除、误改动、感染病毒等事件的发生，会严重影响到整个云文件服务器中的数据。为应对这类突发状况，云文件服务器可针对各个历史时点进行全数据备份，称为快照。

如图4所示，云文件服务器不仅可以进行快照，更可以高密度、可以支持周期性（每小时、每天或每周）的快照，也可随时手工创建快照，无次数限制。当出现误操作时，可在当前时间恢复至历史上的任意时间点。可以说，云文件服务器不仅保存了数据，也保存了历史。部署前对数据无保护能力，当数据出现误删除、病毒等因素的破坏时，无法找回原有的数据；部署后对数据进行了快照，很好地保护了数据的安全，可以以每小时为单位，对数据恢复到任意历史时间点。

4 适用于虚拟化应用

在教育系统也有学校已经采用了服务器虚拟化及桌面虚拟化的技术为教学应用提供服务，这样的需求会逐步被学校采用。但是，由于中小学的存储容量普遍不高，若文件服务器可以同时兼任服务器虚拟化和桌面虚拟化的存储空间，无疑是帮助学校解决了一个难点问题。

另一方面，在传统的存储系统中，当某项应用需要一部分存储空间的时候，往往是预先从后端存储系统中划分出一部分足够大的空间预先分配给该项应用，即使这项应用暂时不需要使用这么大的存储空间，但由于这部分存储空间已经被预留了出来，其他应用程序无法利用这些已经部署但闲置的存储容量。这种分配模式一方面使闲置的存储数量不断增加，系统总体拥有成本升高；也使用户不得不购买更大的存储容量，才能适应环境，成本进一步加大。

精简数据供给（Thin Provisioning，TP）是一项新的容量分配的技术，是先进的、智能的、高效的容量分配和管理技术。在实际中，由于对数据应用规模的估计不准确，会造成容量分配的浪费，比如为一个应用系统预分配了3 TB

的空间，但该应用却只需要1 TB的容量，这就造成了2 TB的容量浪费，而且这2 TB容量被分配了之后，很难再被别的应用系统使用。通过精简数据供给技术，可以轻松解决容量分配难题，提高资源利用率。采用精简数据供给技术的数据卷分配给用户的是一个逻辑的虚拟容量，而不是一个固定的物理空间，只有当用户向该逻辑资源真正写数据时，才按照预先设定好的策略从物理空间分配实际容量，如图5所示。

在采用了云文件服务器同时具备了IP-SAN功能和精简数据供给功能，为服务器、桌面虚拟化的服务器提供高效数据管理功能。部署前，不支持服务器虚拟化，存储空间利用率低，成本高；部署后，支持服务器虚拟化（IP-SAN），存储空间利用率高，成本低。

5 视频监控数据存储

教育系统的视频监控，通常采用以数字硬盘录像设备（DVR）为核心的视频监控系统。此系统需要独立构建一套系统，包括布线（BNC铜缆）设备等。需花费更多的成本和人力。

随着网络技术的高速发展，传统的视频监控网络发生了变革，模拟摄像机被IP高清数字摄像机所取代，由于基础网络现在越来越普及，不管是远程网络还是被监控单位内部的局域网目前都非常普及和成熟。

云文件服务器，在为用户提供文件服务器应用的同时，也在产品平台上开发了视频监控系统NVR（Network Video Recorder，网络硬盘录像机）的功能。

随着教育系统对安全要求愈加严格，对监控的网络化需求日益突出，不仅要在本地实现监控，还希望能够通过远程，甚至通过无线方式进行监控，而这些只有进行网络化才能满足用户的需求。

在云文件服务器的基础上，基于Surveillance技术，实现了替代原有独立的硬盘录像机的角色，统一管理前端的高清数字监控摄像机，并做到监控视频数据的统一存储，如图6所示。

在整体的网络架构的过程中，前端高清数字监控摄像机通过POE供电交换机为其供电和数据传输，后端原有的硬盘录像机被NVR系统产品所取代，通过安装PC端、智能移动终端APP应用，来实现视频监控网络的统一管理、策略下发，并且能通过智能移动终端实现本地、远程的实时回看监控视频，为用户提供更加便捷的管理和使用。部署前，采用模拟监控系统；只能本地监控平台实时监控，不能远程访问；图像必须存储在录像磁带机上，所以需要不断更换以保持足够存储空间；部署复杂。部署后，基于IP网络，高清的视频监控系统；远程实时监控和管理，同时支持移动终端的实时监控；存储空间扩展性强，方便灵活；部署简易。

6 实时防病毒功能

教师教学工作需要使用到大量多媒体教学课件，这些大量的多媒体课件通过NAS（Network Attached Storage，网络附属存储）网络存储技术来存放文件级的数据。教师在使用的过程中会把需要存储的文件直接复制到所属的文件夹内，如何检测复制到存储内的文件是否含有病毒将是传统存储设备面临的问题。

传统的解决方案是采用在服务器安装杀毒软件对NAS内的文件进行病毒检测的工作，而在NAS访问的过程中，会有大量的并发用户，当多数用户同时完成存储的工作时，服务器端的杀毒软件会引发多个进程对多个文件进行病毒检测的工作，该过程会占用设备大量的内存和进程。

作为云文件服务器NAS设备上提供了存储设备自带防病毒功能，来实现在文件写入的过程中完成病毒检测的工作，节省了大量的时间、设备内存的损耗。且内置的防病毒功能的病毒库可以直接在线升级，保持病毒库的更新。实时保护了云文件服务器的内容。部署前，传统NAS设备无法支持防病毒功能；部署后支持病毒的实时防护，保护云文件服务器免受病毒的破坏。