（教育技术学专业论文）教育领域数据存储问题研究.pdf

学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经 发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：签垄 日期 学位论文使用授权声明 o o 、6 ) 本人冤全7 解华东师范太学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权 将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅有 权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要 蹴蝴篡嚣攀繁般臌：l 稀虱 学位论文作者签名：硷乞导师签名：i 戈尸f 矿o x 、 日期： 2 。b 弓。厶日期：缈；占2 占 摘要 摘要 随着教育信息化基础设施建设的逐步开展以及教育信息资源的日渐丰富，教 育领域的数据存储问题逐渐引起研究人员的关注。教育信息化过程中存在哪些数 据存储问题? 这些数据存储问题产生的原因是什么? 如何解决这些问题? 本文 将围绕上述问题展开探讨。 首先，基于对教育领域数据存储现状的调研，笔者总结了教育领域存在的主 要数据存储问题，分析了产生这些问题的原因，并在此基础上提出了本文的三个 研究重点： 1 新技术新产品的特性研究； 2 新产品评估体系的构建； 3 新技术产品的具体应用研究。 围绕第一个研究重点，笔者引入了一种适合解决教育领域数据存储问题的新 技术n a s 。并基于对n a s 的功能特性以及教育用户技术需求的分析，论证了 “为什么n a $ 是解决教育领域数据存储问题的理想技术? ” 围绕第二个研究重点，笔者构建了套反映用户需求的n a s 评估体系，协助 用户对n a s 产品进行选择，以实现用户的选择“相对需求最优”而非“产品最优”。 围绕第三个研究重点，笔者针对教育领域存在的主要数据存储问题，提出 了相应的n a s 存储解决方案，并对n a s 存储解决方案与传统的解决方案的优 缺点进行了比较。这些n a s 存储解决方案，教育单位可以结合自身的应用环 境加以变通使用。 本文的研究成果，有助于教育领域数据存储问题的解决，为信息化建设提供 有益的参考。 【关键字】网络附加存储磁盘阵列产品评估教育信息化n a s 垒! ! 堡型一 t i t l e ：r e s e a r c ho ns t o r a g ep r o b l e m si ne d u c a t i o n 。_ _ _ _ 。t h ee d u c a t i o n a la p p l i c a t i o no f n a s a b s t r a c t w i t ht h ei m p r o v e m e n to ft h eb a s i ci n f o 姗a t i o nf a c i l i t i e sa n dt h ee n r i c h m e n to f t h ei n f o - m a t e r i a l s t h e r e a p p e a r t h e s t o r a g ep r o b l e m s i 1 1t h ee d u c a t i o n a l i 删i z m i o np r o c e s s ，w h i c ha r en o wc a t c h i n gt h er e s e a r c h e r s a t t e n t i o n r e c o g n i z i n gt h er e a l i s t i cs i g n i f i c a n c e o no p t i m i z i n gt h ec o m p u t e rs t o r a g ei n e d u c a t i o n a lf i e l d ，t h ea u t h o rm a k e sas u r v e yt of i n do u t t h es t o r a g es t a t u si n e d u c a t i o nf i e l d a c c o r d i n gt ot h er e s u l tf r o mt h es u r v e ya n dt h el i t e r a t u r e t h ea u t h o r f i r s t l yi n t r o d u c e sn a s an e wt e c h n o l o g ya v a i l a b l et os o l v et h ec o m p u t e rs t o r a g e p r o b l e m s ，a n dt h e nm a k e sad e t a i l e da n a l y s i so i lh o w t os e l e c ta n du t i l i z et h en a s p r o d u c t st of a c i l i t a t et h ec o m p u t e rs t o r a g ei ne d u c a t i o nf i e l d t h ed i s s e r t a t i o ni n v o i v e si nf i v ep a r t s ： i nt h ef i r s tp a r t ，t h ea l l t h o ro v e r v i e w st h es t o r a g es t a t u si ne d u c a t i o nf i e l d ， a n a l y z e st h er e l e v a n tp r o b l e m sa n dt h ep o s s i b l er e a s o n sa t t r i b u t i n gt ot h eh i n d r a n c e o ft h ei n f o r m a l i z a t i o n b a s e do nt h ea n a l y s i s ，t h ea u t h o rg i y e so u tt h r e er e s e a r c h a p p r o a c h e si nt h ed i s s e r t a t i o n ；e m p h a s e sw i l lb ep l a c e do nt h et h r e ep o i n t si nt h e f o l l o w i n gp a r t s i nt h es e c o n dp a r t ，t h ea u t h o ri n t r o d u c e sn a s ，an e wt e c h n o l o g ya v a i l a b l et o s o l v et h ec o m p u t e rs t o r a g ep r o b l e m si ne d u c a t i o nf i e l d b ya n a l y z i n gt h ef e a t u r e so f n a sa n dt h et e c h n o l o g yr e q u i r e m e n t sf r o mt h ee d u c a t i o n a la p p l i c a t i o n s ，t h ea u t h o r f i n d st h a tn a si sai d e a lt e c h n o l o g yt om e e tt h en e e df r o mt h ep r a c t i c a lf i e l di n e d u c a t i o n i nt h et h i r dp a r t t h ea u t h o rm a k e sad e t a i l e de x p l o r a t i o no nh o w t oe v a l u a t ea n d s e l e c tt h en a s p r o d u c t s e v a l u a t i o nf o rt h en a sp r o d u c t si sh e l p f u lf o r c u s t o m e r st o s e l e c tt h eb e s tp e r f o r m a n c e p r i c er a t ep r o d u c t sa c c o r d i n gt ot h e i ro w nr e q u i r e m e n t s f r o mt h i sp o i n t ，t h ea u t h o rd e v e l o p san a se v a l u a t i o ns y s t e mt h a tr e f l e c t st h e r e q u i r e m e n t sf r o mt h ec u s t o m e r st oh e l pt h e ms e l e c t i n gt h ea p p r o p r i a t ep r o d u c t s i nt h ef o r t hp a r t ，o nt h eb a s i so ft h ep r e v i o u sa n a l y s i s ，t h ea u t h o rd e v e l o p st h e n a ss o l u t i o nt ot h ec o m p u t e rs t o r a g ep r o b l e m s t h ec o m p a r i s o nb e t w e e nn a s s o l u t i o na n dt r a d i t i o n a ls o l u t i o n si sa l s om a d et oi l l u m i n a t et h es t r o n g p o i n to ft h e n a ss o l u t i o n i nt h ef i n a lp a r t t h ea u t h o rg e n e r a l i z e sb o t ht h ef r u i t sa n dt h el i m i t a t i o n so ft h e r e s e a r c h ；d i r e c t i o n so f t h el a t e rr e l e v a n tr e s e a r c h e sa r ea l s op o i n t e d o u t k e yw o r d s i n e t w o r ks t o r a g e ，n e t w o r ka t t a c h e ds t o r a g e 州a s ) ，r e d u n d a n t a r r a y o f i n e x p e n s i v e d i s k s ( r a i d ) ，p r o d u c t e v a l u a t i o n ， e d u c a t i o n a l i n f o r m a t i o n a l i z a t i o n v i d e oo nd e m a n d ，o f f i c ea u t o m a t i o n ( o a ) 前言 一、研究背景 前言 笔者2 0 0 1 年开始接触到网络附加存储( n a s ，n e t w o r ka t t a c h e ds t o r a g e ) 技术，接触过程中发现n a s 具有一些不同于传统存储技术的特性，这些特性完 全可以用来解决以前了解到的一些教育单位在机房管理过程中出现的问题。笔 者意识到，n a s 技术在教育领域必将有广阔的应用前景。基于这种认识，笔者 对n a s 技术及其应用开始了长时间的追踪。 教育科研领域是n a s 技术的一个重要行业应用领域。随着教育信息化进程 的推进，国家在教育信息基础设施上的投入逐年加大。商业利益驱使各存储设 备厂商开始关注教育领域的数据存储问题。业界的分析预测以及厂商的宣传资 料表明，教育领域存在很大的存储需求。教育领域数据存储需求是商家的炒作 还是确实存在，教育系统自身必须对此有清醒的认识。为了印证存储产品厂商 对教育领域数据存储问题的预测，笔者通过问卷调杳、访谈等多种方式，针对 教育领域的数据存储现状开展了调研活动。 根据对调查数据的分析汇总，可以得出以下结论： 1 、 教育领域的数据存储问题确实存在 调查发现的问题可以归结为两类：一类是数据容量性能问题，这类问题在 网络应用开展得比较好的学校反映较多：另一类问题属于数据管理问题，绝大 多数的教育单位都有反映，普教系统问题反映尤为严重。 2 、 从业技术人员普遍倾向于采用技术手段解决所存在的问题 在被调查者中，倾向于采用技术手段解决问题的比例高达8 0 ，这个比率远 远高于选取“加强相关规章制度的制定和执行”的比率( 占5 0 ) 和“提高使 用者素质”的比率( 占2 5 ) 。 3 、 采用新技术存在两大制约因素 一个制约因素是从业人员对新的存储技术缺乏了解；另一个制约因素是从 业人员对存储产品缺乏判断力。这两个因素直接导致技术选择面临两大困境： 一是不知道如何选择新的技术。j 是不知道如何利用新技术开展应用。如何在 这两大制约因素下对新技术进行选择和应用是一个值得探讨的课题。 二、研究的意义以及目的 从宏观教育信息化的角度来讲，信息化进程的顺利进行，很大程度上依赖 于对现有问题的正确把握和及时矫正，以及对未来可能出现问题的准确预测及 有效预防。 基于以上认识，笔者认为对教育信息化过程中存在什么存储问题? 产生这 些问题的原因是什么? 如何解决所存在的问题? 对一系列的问题进行深入探讨 有其必要性。通过对这类问题的深入研究，我们可以针对教育领域已经产生的数 据存储问题，提出有效的应对方案；同时，因为我国的信息化建设程度并非同步， 而晨呈现出由沿海到内地，由城市到农村的逐步推进的格局。因此，对信息化进 程较快的区域所发现的问题的进行研究，对指导落后地区的信息化建设具有现实 的指导意：义。 三、本文的研究框架 本文的研究定位于“如何利用新技术解决教育领域存在的存储容量性能问 题以及数据管理问题”上。以此为中心本文分血部分展开： 第一部分：据调查结果，总结和反思了教育领域数据存储的现状，分析了 教育领域的存储问题及产生这些问题的原因并针对教育领域的数据存储问题提 出了本文的j 个研究重点。本部分阐述的鼋点在于“教育领域数据存储中存在的 问题”。 第二部分：围绕第部分提出的问题，引入了n a s 一种比较适合于解决 教育领域数据存储问题的新技术。笔者通过对满足教育用户需求的存储产品应该 具有的基本技术特征的分析以及对n a s 的功能特性的分析，发现两者之问可以找 到理想的结合点，基于这种契合，笔者认为，n a s 是能够解决教育领域数据存储 问题的一种比较理想的技术。本部分主要论述“为什么n a s 是解决教育领域数据 存储问题的理想技术”。 第三部分：在第：部分充分论述n a s 这种新型的技术的基础卜- ，分析如何评 估与选择n a s 产品。在市场卜同类产品中选择具有最佳性价比产品的过程，实质 前言 上是依据定的需求标准对产品进行评估的过程，为此，作者在第三部分构建了 一套完整的可以反映教育用户需求的n a s 产品评估体系，帮助教育用户对n a s 产 品进行合理选择。本部分主要论述“如何评估与选择n a s 产品”。 第四部分：围绕教育应用环境中存在的存储问题，提出了n a s 存储解决方案， 并通过将n a s 存储解决方案与传统的存储解决方案之间进行比较分析来进一步论 证n a s 技术在解决教育领域存储问题方面所具有的优势。本部分主要论述“如何 利用n a s 产品解决教育应用环境中存在的存储问题”。 第五部分：总结本研究的成果以及不足之处，提出本论文后续研究的方向。 第一章教育领域数据存储问题综述 第一章教育领域数据存储问题综述 随着教育信息化的不断深入，教育技术领域对教育信息化过程中存在的种 种问题的研究也将逐渐深化。在教育技术领域，研究人员用“路”、“车”、“货 物”、“驾驶员”的关系来比喻信息化建设当中硬件基础设施、应用、资源以 及队伍之间的关系。随着信息化基础设施建设的完善、应用的逐渐展开、信息 资源的逐渐丰富信息化所产生的大量数据必将导致“仓库”问题，即数据的 存储与管理问题，进入研究人员的视野。 笔者针对教育领域的数据存储现状，在小范围内展开了调查。调查共发出 问卷1 2 9 份，截止3 月1 5 号，共回收问卷2 0 份，有效问卷2 2 0 份。本次调查涉 及普教系统单位9 家，占样本”总数的4 5 ，高校8 家，占样本总数的4 0 ，教 育科研单位l 家，占样本总数的5 ，教育事业单位2 家，站样本总数的l o 。 被调查人员当中，从事网络管理工作的占4 5 ，从事计算机教学工作的占5 0 ， 而从事相关其他工作的占2 5 。 从调查的范围来看，这次问卷主要覆盖高教与普教系统。从参与调查的人 员构成来看，主要是直接从事网络管理工作，或者从事计算机教学工作的一线 人员( 可能同时兼任网络管理工作) ，对本币位的数据存储状况比较了解。因 此，本次调查所获得的数据具有一定的可靠性，基本上可以反映出高教普教 系统在数据存储方面所存在的问题。 1 1 教育领域所面临的数据存储问题 通过对渊查结果的汇总和分析，对一些教育领域具有普遍性的存储问题可 以概括如f ： 1 服务器存储容量性能问题 随着多媒体应用的展丌，文本、视频、音频以及动画等各种占大量空间的数 据在网络中不断产生、传播和使用，在提高教学效果的同时，也对数据存储系 统的容量和性能产生了很火的压力。 1 参见附录一：教育单位数据1 罕储状m 谢查问卷 2 参见附录一：教育申位数据存储状况训盎结果汇总 3 参见附录二：部分参与洲占单化名称列表 第一章教育领域数据存储问题综述 以宁波公安海警高等专科学校为例，其校园网上开通的主要应用系统包括 v o d c o d 系统、i n t e r n e t 浏览服务系统、信息技术课程教学系统以及办公o a 系统。这几套系统全部投入运行以后，平均每天在服务器上产生约6 0 0 m 的数据。 使该校所使用的1 8 0 g 的磁盘阵列不堪重负。目前，该校正在筹建远程教育系统， 可以预见，一旦远程教学系统投入运行，必将给当前的服务器存储系统增添更 大的压力。 调查显示4 ，5 5 的被调查者认为，现有的客户机存储容量足以满足未来三年 的应用发展需要；与此形成鲜明对比的是，高达7 0 的被调查者认为，当前的 服务器存储容量及性能将难以满足未来三年内的应用发展需求。 2 数据的安全性问题 当大量师生工作和学习的内容、资源以及成果都逐渐实现电子化以后，任何 存储系统事故都可能导致师生工作量的大量损失。因此，需要有足够的措施保 证数据的安全性。 但是，调查结果表明，只有j 5 的参与调查单位拥有阵列柜、磁带机等高可 靠的存储设备，并利用这些设备进行常规的数据备份。绝大多数的单位都无有 效的措施保证数据的安全性。这也就意味着当因为磁盘损坏、病毒攻击、误操 作等不可预见的因素导致数据损毁的情况下，绝大多数的单位将很难对数据进 行恢复。 3 数据存储的分散化与数据管理的集中化之间的矛盾 教学活动的信息化并不是放任信息的自由流动，而j 是一个有选择的对信息进 行传输和使用的过程。这就要求对各种数据的集中化管理，但实际的数据存储 现状并不能满足这种需求。从数据的所有人来讲，相关数据大量的分布在教师、 学生个人的手中，从数据的存放地点来说，数据分别存放在实验室主机、办公 电脑、家用电脑以及各种便携式存储设备当中。这就产生了数据存储方式的分 散化与数据的集中化管理需求之间的矛盾。 4 数据的有效共享问题 资源共享是教育信息化建设的重要内容之一。调查显示，当前教育领域的数 据存储呈现出分散化的特点，分散的数据之间缺乏系统的联系。因此，无论是 4 参见阳录：救育单位数据存储状况调壹结果扯总 第一章教育领域数据存储问题综述 教师的资源，还是学生的数据都很难实现高效的共享，由此而产生了所谓的“数 据孤岛”现象，这对信息资源的合理有效使用是非常不利的。 5 5 的被调查者认为当前的信息系统存在着“数据共享难”的问题。 5 数据的管理和维护问题 6 5 的被调查者反映存在数据的管理和维护问题。 据对部分调查对象进行 访谈的结果表明：数据的管理和维护问题主要表现在两个方面：一是数据的管 理和维护工作量大，二是很难对数据做到有效的管理和维护。 1 2 教育领域产生数据存储问题的原因 教育领域出现以上问题，有其深刻的背景： l - 数据量的爆炸性增长存储容量问题的根源 人们用“数据爆炸”来形容信息世界的数据增长速度。文档资料的电子化、 多媒体素材的大量使用、网络教育应用的蓬勃开展，必将产生海量的数据。如 果将已经看到并可以预见的教育领域数据量的大幅度增长现象称之为数据爆发 点，则第一爆发点是10 年| j 仃单机多媒体在教育领域的引入，图像和声音的数据 量比文字符号多了几百倍：第二爆发点是网络在教育中的应用，目前我国正处在 这一阶段。以“校校通”建设为核心的中小学校园网建设以及以“数字校园” 建设为核心的高校校园网建设正在我国逐渐展开。教育网站大量地产生着信息， 老师学生大量地下载信息和相互传递信息，两者都产生了空前的数据量。下一 个可以预见的爆发点是宽带，它将使数据量又上升数百倍。 这种爆炸性增长的数据量对存储系统提出了严峻的挑战。数据量的剧增， 使得磁盘空间扩充、数据的备份、校验、迁移、存储性能的优化等问题浮出水 面。系统的管理更多的是围绕数据存储展开而i 非系统的部署与维护。按照i b m 亚太区网络及存储系统部副总裁p a u lm o u n f 的说法4 ：“服务器将降格为服务器 具”，“存储子系统将卜- 升为网络应用的核心”。 2 网络应用服务的迅速发展存储性能问题产生的根本原因 教育领域的各种网络应用服务建设已经初见成效。这次调查表明，约有2 0 的单位已经开展了c o d v o d 应用，4 5 的单位可以实现i n t e r n e t 访问，4 0 的单 下一次浪洲：q 络存储h t t p ：n e w se r e c o r nc n d o c u m e n t 2 0 0 1 0 3 2 3 2 0 0 1 0 3 2 3 1 0 5 5 2 9 0 1s h t m 6 一 第一章教育领域数据存储问题综述 位开展了信息技术课程教学：2 0 的单位开展了远程教育应用；2 5 的单位展开 的办公o a 应用。有少部分单位的教育资源库建设也正在进行过程中。 随着教育信息化进程的进一步深入，教育领域的网络应用服务种类将大大增 加、服务内容将更加丰富，应用范围也将更加广泛。因为教育领域的网络应用 服务访问呈现出访问时间集中( 课堂时间) 、访问内容集中( 同一教学内容) 、 会话( s e s s i o n ) 时间长( 以课时为单位) 、并发访问数目大( 几个班级同时访 问) 的特点。这必将对存储系统的性能造成很大的压力。 以北京装甲兵工程学院为例6 ，该学校的v o d c o d 应用要求系统可以支持2 0 0 个m p e g 2 的并发用户访问。理论上，每路连接若要达到当前模拟电视的画质要 求，则图像传输率需要达到6 m b p s 7 。2 0 0 个并发连接需要1 2 0 0 m b p s 的稳定的数 据传输率。1 2 0 0 m b p s 稳定的数据传输率对于现在的任何存储系统性能都是一种 考验( u l i r a1 6 0s c s i 接口的峰值数据传输率仅为1 6 0 m b p s 8 = 1 2 8 0 m b p s ) 。 随着教育网络应用的发展，系统对存储系统的性能要求将越来越高。数据存 储性能问题的解决只能依赖于新的存储技术以及新的应用架构。 3 信息系统环境的复杂化数据管理问题产生的客观原因 信息系统环境的复杂化是产生诸多数据管理问题的客观原因。信息系统环 境的复杂化表现在以下几个方面： 1 ) 异构的网络环境 教育单位，特别是科研单位的网络环境往往不是单一的网络平台，而i 是不 同异构网络的集合。不同的网络平台之问的数据传输和共享存在一定的困难。 2 ) 多样的操作系统平台 虽然办公系统平台上m s 的系统占据了绝大多数市场份额，但是服务器系统 方面这种垄断的现象并没有出现。h p ，s u n ，d e l l 等多家厂商设备集成使用的 现象相当普遍。这种状况使得信息系统的组成复杂化。 6 北京蛙f r | 兵_ t 程学院v o d 建眦成功案例， h t t p ：、_ v w w a p c i t y o r g c n a p c i t y c n s o l u t i c n s o l u t i2 二i s p ? 8 0 9 9 7 d v d 为什么可| 三 仃霉种语音和。一幕? ，h t t p ：w w ws gc o r nc n 5 4 1 5 4 1c 5 3h t m 。 7 一 第一章教育领域数据存储问题综述 3 ) 数据的分散化 从数据的所有人来讲，数据大量的分布在教师、学生个人的手中；从数据 的存放地点来说，数据存放在实验室主机、办公电脑、家用电脑以及各种便携 式存储设备当中。同时，数据的使用也呈现出分散化的特点。数据需要在办公 地点、教室、家庭等多种使用场合频繁移动。数据存储和使用的分散化给数据 有效的管理和维护造成很大的困难。 4 人员问题数据管理问题产生的直接原因 人员问题是数据管理问题产生的直接原因。 从专业技术人员方面看，教育系统，尤其是普教系统的专业技术人员相对 短缺。这种短缺表现在两个方面： 一是专业技术人员整体数量上的不足。华东师范大学教育信息技术系中 等学校校园网课题研究组和民进上海市委普教委员会于2 0 0 1 年5 月一7 月对 匕海地区中等学校开展的“校园网的建设与应用现状调查”“结果显示：“无专 业技术人员，由其他任课教师兼任技术、管理工作”的单位占总体样本的比例 高达4 8 。 专业技术人员短缺的另一方面表现为其专业素养不能满足信息系统管理和 维护的需求。同一份调查也显示，高达8 6 的学校认为教师信息能力“一般” 或者“普遍比较差”。 从信息系统使用人员方面看，同样也存在一些问题： 首先，信息系统的使用人员的素养普遍不高。使用人员的素质不高，导致 一些规章制度很难得到贯彻和执行，为管理工作造成很大的困难。正因为如此， 造成系统管理人员对规章制度的效用普遍持怀疑态度，大多数系统管理人员倾 向于采用技术手段解决管理过程中所遇到的问题。调查中，选择采用技术手段 解决数据管理问题的比率比选择采用加强规章制度的制定和执行的比率高6 0 个百分点。 其次，使用人员多，人员构成复杂。这一问题在高校表现的尤其明显。一 个实验室的计算机往往要供几个班级、年级、院系的人员，甚至校外的人员共 同使用，人员管理极为不便。 8 报健：中小学校园网构建研究，o 卢东师范人学教育仁息技术系2 0 0 2 届坝l 学忙论丘： 8 - 第一章教育领域数据存储问题综述 5 资金投入问题数据存储问题的症结所在 资金短缺是制约我国教育信息化建设的首要因素。资金问题也同样制约着 数据存储问题的解决。存储问题需要从前期设备采购、人员培训、后期运行维 护等各个方面考虑其解决方案。而l 这几方面都涉及资金段入的问题。 调查显示，绝大多数教育单位没有高可靠性的存储设备保证数据的安全性， 资金投入的不足是一个重要原因。以前期设备采购为例，假设平均中小学校园 网硬件基础设施建设投入为3 0 万圆，仅仅h p 的普通阵列柜的价格就在1 0 万圆 左右，占整个校园网建设投入的约1 3 。在教育单位看来，这显然是而合理的。 但企业的经验表明，存储子系统预算通常要占整个信息系统预算的7 5 以上， l 3 的存储预算额度远远低于正常水平。 数据量的爆炸性增长以及信息系统的复杂化在教育信息化过程中具有其必 然性，而队员问题以及资金投入不足的问题也很难在短期内得到缓解。因此， 如何在有限的资会预算内较好的解决信息化过程中所遇到的存储问题必须寻找 新的思路。 1 3 解决教育领域数据存储问题的研究重点 要较好的解决信息化过程中所遇到的存储问题必须寻找新的思路。调查显 示，9 0 的教育单位倾向于采用技术手段解决所遇到的问题。但是，调查结果也 同样表明，对新的存储技术缺乏了解( 占8 0 的比率) 已经成为采用新技术的 最主要制约因素。该选用什么存储技术? 如何选择存储技术? 新的存储技术与 教育应用的结合点在那里? 新技术应用和推广的价值如何? 这些问题都需要进 行深入研究。 笔者认为，围绕如何应用新的存储技术解决教育信息化过程中所产生的存 储问题有以下三个方面的研究重点： 1 存储领域的新技术、新产品的特性研究 新技术、新产品的应用，必须建立在对其特性的充分了解的基础之上。因 此，该方面的研究是解决数据存储问题的基础。 第一章教育领域数据存储问题综述 2 相关评估工具的研究与开发 教育领域资金短缺的现状短期内难以改变，教育领域用户与存储设备厂商 之间的知识落差也不可能得到改变。如何在资金预算有限、专业知识缺乏的情 况下，从同类产品中选择具有最佳性价比的产品，笔者认为，拥有有效的产品 评估工具是关键。这方面的研究对新存储技术的选购具有重大意义。 3 应用方案研究 通过该项研究，一方面可以明确新技术可以在哪些方面，在何种程度上解 决教育应用中已经发现的问题：另一方面，对解决方案的研究的同时也是对教 育应用中可能存在的问题的深度发掘的过程，可以做到对将来可能发生的问题 未雨绸缪。 第二章解决存储问题的新思路- n a s 第二章解决存储问题的新思路n s 要解决教育信息化过程中所遇到的存储问题必须寻找新的思路。大多数的教 育领域从业技术人员认为技术手段是解决教育领域数据存储问题的有效手段。但 什么样的技术才是解决教育领域存储问题的理想技术? 对于这个问题，并没有现 成的答案。8 0 的被调查者认为自己对新的存储技术缺乏了解。因此有必要对 “什么样的技术才是解决教育领域存储问题的理想技术? ”进行深入探讨。本章 内容将围绕这一主题展开。 2 1 教育领域理想存储产品的基本技术特征 基于我国教育领域的数据存储问题现状，并非任何存储技术都适合用来解决 现存的存储问题，技术的使用受到资会、人员素质等多方面因素的制约。笔者 认为，满足教育领域存储需求的理想的技术应该具有以f 基本特征： 1 具有良好的扩展性。 良好的扩展性指在不改变原有系统结构，原有系统设置的情况下完成新设 备新技术的部署和使用。 良好的扩展性可以保证原有的系统在系统升级后仍然可以继续使用，从而j 有效的保护原有发资。同时，不改变现有的系统架构、系统设置可以缩短技术 人员学习使用新设备所需要的时间。这也是同我国当酊教育领域专业技术人员 短缺，人员素质普遍不高的现状相适应的。 2 可以提供跨网络平台和操作系统平台的数据共享 当前，许多的教育科研单位的实验环境都属于异构环境，多种网络平台共 存，多种操作系统平台共存。不同的网络平台、操作系统平台之间的数据不能 其享。理想的新存储技术应该能够提供跨平台的数据存储服务。 跨平台的数据存储服务可以保证数据的有效共享，降低数据管理和维护的 难度。同时也可以降低系统在运行和维护方面的成本开销。 3 管理和维护方便 系统的易用性可以降低系统的使用1 3 槛，减少对专业技术人员的数量和质 量的需求。 第二章解决存储问题的新思路- n a s 4 使用和维护成本更低 国际数据公司( i d c ，i n t e r n a t i o n a ld a t ac o r p o r a t i o n ) 的调研结果表 明，每年的信息系统预算中，约有3 4 是花费在存储系统的运行和维护中。因 此，削减存储系统的运行和维护成本对缓解运行维护资金投- 入不足的问题具有 现实意义。 网络附加存储( n a s ，n e t w o r ka t t a c h e ds t o r a g e ) 产品，正是具有这样 技术特征的产品。 2 2 网络附加存储技术( n a s ) 概述 2 2 1n a s 技术的概念演变 n a s 全称n e t w o r ka t t a c h e ds t o r a g e ，通常翻译为网络附加存储。虽然 n a s 通常被认为是一个伴随着“网络存储”浪潮而产生的全新概念，但早在1 9 8 3 年，n o v e l l 就已经发布了n e t w a r e ，一年以后，s u nm i 2 r o s y s t e m s 公司授权免 费使用其n f s 9 技术。n e t w a r e 和n f s 技术都提供网络数据共享服务，区别在于 前者是针对桌面机型，而后者是面向u n ix 机型。这两种技术可以浣是n a s 系 统的雏形。 随着网络的飞速发展，服务器上添加的服务已经越来越多，从而将以前功 能有限的专用服务器进化成复杂的通用服务器。在通用服务器所提供的许许多 多的服务当中，其中就包括最基本的数据共享服务。 常规服务器通常存在两个问题：一是系统的负载过重，同时提供多种服务 无论是对服务器的处理系统、传输系统、还是存储系统来说都是一种挑战。二 是系统过于复杂，各种服务进程之间互相影响，使整个系统的稳定性降低。 为减少系统负载，提高系统的稳定性，客户普遍采用“一种应用，一台服务 器”的方式来配置自己的服务器。比如：单独配害电子邮件服务器、数据库服 务器、文件月务器、i n t r a n e t 服务器等等。每种服务功能都有对应的服务器 这成为m i s 部门部署服务器的常舰策略。 从本质上说，上述所有服务器都有其相通点，就是在操作系统上运行相应 的服务进程来提供对应的服务，而雌一的例外就是文件服务器，它并不需要应 。n f s 牟称n e t w o r kf i l es y s t e m 是种u n i x 系统之词实虮文佴共享的坍泌。 - 1 2 - 第二章解决存储问题的新思路n a s 用程序来实现其专门功能。于是存在这种可能：将常规的服务器中抽取具有担 负数据共享功能的硬件和软件，形成一种大大精简的、高度优化的专用服务器， 这就是我们所说的网络附加存储系统n a s 。 使用n a s 的典型网络拓扑结构如下所示： 图2 一l 使用n a s 的典型网络拓扑“ 2 2 2n a s 的功能特性 在n a s 系统中，被抽取出柬的硬件和软件的专业性能大大地提高，从而i 减 少它们进行工作时的复杂性，并能进步扩展及优化了文件服务的功能。从而】 向客户提供更可靠、更稳定以及具有良好扩展性的数据存储以及共享服务。 由此可见，n a s 是由文件服务器的概念发展而来的一种专用的数据存储服 务器。n a s 的特性可以描述如下： 1 基于l a n 的连接 n a s 是基于i p 网络的数据存储设备，只要将n a s 用r j 4 5 头直接连接在h u b 或者交换机上，经过简单的配置就可以投入使用。同时，标准的l a n 接口也可 以使n a s 具有良好的可扩展性。 2 独立于操作系统平台 n a s 可以提供跨主流的操作系统平台的数据共享。包括w i n d o w s ，u n i x ， l if l u x ，n e t w a r e ，m a co s 等主流操作系统都可以使用n a s 所提供的数据存储和 共享服务。 o0 i 白m a x t o r 旧络存储 皮书：叫络存储系统慨述之幽 一i3 一 第二章解决存储问题的新思路n a s 3 独立于网络平台 n a s 同时提供对t c p i p ，n o v e l1 ，a p p l e t a l k 等异构网络平台的支持。通 过n a s 的数据存储与共享服务，工作于下同网络环境下的主机可以跨网络平台 实现数据的共享。 4 交叉协议用户安全许可 n a s 同时支持多种用户认证模式，可以与w i n d o w s 的域，n i s 域，n o v e l l 的 n d s 等安全认证系统无缝集成。在简单的网络环境下，n a s 同样提供本地的安全 认证系统。 5 高可靠的存储媒介“ n a s 实现对r a i d0 ，l ，5 的支持，可以有效的保证数据存储的可靠陛，提 高数据z o 性能。 6 浏览器界面的管理 n a s 通过浏览器界面完成系统的管理。无须额外的培训，非专业人员也可 以对n a s 进行管理和维护。 7 简易的使用方式 n a s 可以通过“网上邻居”、u n i x l i n u x 命令行、映射网络驱动器等用户所 熟知的方式进行使用，不改变用户原有的使用习惯。 8 设备软件许可 所有的n a s 服务器用的是设备软件许可的概念，没有软、硬件用户许可证 限制。不同于通常服务器所用的客户许可，设备软件许可并而需要为每一个用 户购买许可证，这显著降低了在系统软件方面的投：资成本。 9 终身免费的操作系统升级服务 n a s 系统使用嵌入式操作系统，所有的n a s 都支持系统的终生免费升级。 r a i de d u ，h t t p ：w w wa c n c _ c o r n 0 4 一o l 0 0h t m l 1 4 - 第二章解决存储问题的新思路n a s 由以上的n a s 特性描述可以发现n a s 非常符合教育领域理想存储产品应 该具有的技术特征。因此，从技术层面讲，n a s 非常适合在教育领域推广和应 用。 2 2 3n a s 技术与存储观念交革 n a s 技术是一种伴随“网络存储”浪潮产生的一种新的存储技术，新技术 的产生往往会带来一些观念的重大变革。这些新的观念能否被普遍接受，是新 技术得到有效的推广和使用的重要影响因素。 n a s 技术带来了一些新的存储观念： 1 数据存储系统是信息系统的核心 n a s 技术的产生首先伴随着信息系统核心观的转变。在传统的信息系统架 构当中，服务器是整个信息系统的核心。但是，随着信息化所产生的数据量的 增加，数据本身的资产属性被逐渐认同、数据重要性的逐渐增加，导致i t 预算 逐渐向数据管理和维护倾斜。无论是信息系统管理人员的r 常工作重心，还是 i t 预算的开支比例，都表明数据存储已经成为新的信息系统核一f i , ，而”“服务 器则逐渐降格为应用器具( a p p l i a n c e ) ”。信息系统咀数据存储为核心体现了这 样一种价值观：数据的价值远远大于设备本身的价值。设备的损坏所造成的损 失是可以估量的，但是数据损毁所造成的损失是难以估量的。 在这次调查中，约3 0 的被调查者反映，自己单位存在发生存储事故时， 损毁的数据无法恢复，造成师生工作量的流失问题。但是通过对其存储观念调 查发现，6 0 的被调查者仍然认为服务器或者网络设簏是整个信息系统的核心。 这说明被调查者的数据存储观念与其单位的存储现状之间存在一定的落差，信 息系统以数据存储为核心的观念有待于得到加强。 2 服务器数据分级存储观念 服务器数据的使用频度是不同的。按照数据使用的频率的不同，可以将最 常用的数据( o n l i n ed a t a ) 直接存放在服务器本地，将使用频率较低的数据( n e a r l i n ed a t a ) 存放到海量的随机存取存储设备当中，而将历史数据或者很少使用的 ! 下次 潮：h 络存储，h t t p ：n e w se n e tc o r nc n d o c u m c n t 2 0 0 1 0 3 2 3 2 0 0 1 0 3 2 3 1 0 5 5 2 9 0 1s h t m i5 一 第二章解决存储问题的新思路一n a s 样的优化措施，可以有效的提高存储系统的性能。 调查显示，7 0 的被调查者认为服务器数据采取分级存储的方式是最合理的 数据存储方式。由此可见，服务器数据分级存储的观念得到了绝大多数被调查 者的认同。 3 数据管理的集中化 伴随着n a s 技术的推广而敲广泛接受的第三个观念就是集中化的数据管理 观。传统的数据存储依附于主机的存储部件，主机之间的相对独立就决定了很 难对数据进行统一的管理使数据管理和维护工作难度加大，导致整个系统的 运行和维护成本的上升。而jn a s 的出现，将数据存储功能直接从主机功能中独 立出来，实现了系统服务与数据存储的分离。而僳统服务与数据存储的分离为 数据的集中化管理创造了条件。数据的集中化管理可以有效的降低系统的维护 难度，提高系统的维护效率，同时，也可以大幅度削减整个系统的运行和维护 费用。 集中化的数据管理观得到了绝大多数被调查者的认同，选择集中管理模式 ( 包括：文件服务器和服务器数据分级存储) 的被调查者占调查总人数的比率 高达9 5 。虽然从观念上讲，“数据集中化管理”在被调查人员当中得到很高的 认同，但是受限于传统依附于主机的存储模式，具体实施存在一定的难度。面i n a s 技术的出王见，为实现数据的集中化管理提供了条件。 4 总体拥有成本( t c o ，t o t a lc o s to fo w n e r s h i p ) 观念” 所谓t c o ，是指在信息组件( 产品、技术) 的使用周期中，因获得与使用 此组件所产生的所有直接与间接成本。可以将t c o 理解为所有为了购置、安装、 管理计算机、网络系统，及应用程序所需负担的一切“小成本”的总和。 现代信息系统运行和维护的费用开支通常是系统购置成本的3 - 5 倍，因此， 削减系统的运行维护费用j 是降低总体拥有成本的关键。 n a s 技术是项新技术，新技术往往