【 摘 要 】 针对传统校园存储中能耗高、计算能力及存储效率低下、数据的存储安全性、可靠性及稳定性较低的现状，提出基于Fstor的校园云存储解决方案，采用云计算结构，实现对分布式数据存储功能的自主定制和管理，应用部署快速简单，实现专业服务集成化应用平台与编程接口（API）的完美对接，最终达到校园云存储系统的安全可靠及高效运行。
【 关键词 】 Fstor；云存储；校园网
【 中图分类号 】 TP393 【 文献标识码 】 A
1 引言
21世纪云计算技术的出现将信息资源和服务转变为像水和电一样的社会公用基础设施和公共服务，对于其内部结构，云计算数据中心就成了这种服务提供者，其媒介通过各种网络如光纤、电话线甚至是无线形式连接，同时以最小的管理工作量迅速提供或者释放资源。所谓云存储，即是通过软件将所有的存储体进行有机的整合，成为一个高度智能化的安全稳定资源池。这种资源池是云计算平台的核心内容，它的出现让我们不再关心工作中我们所需要存取的数据究竟存在哪一个空间或者记忆体上，完全成为一种虚拟化的资源，从某种程度上能大大减少我们的维护工作量。
2 传统校园数据存储中心的工作现状
从整体上来说各高校适应社会发展的趋势，网络中心机构建立及数据中心存储的建设已经为独立运营打下了基础，大大推动了大数据存储在中国的发展并呈献逐年上升的态势。数据中心基础设施产品主要包含UPS、空调、电池、机柜、监控等系列供配电和制冷产品，这些设施在使用过程中出现一些问题。
新时期下数据中心最大的挑战是高能耗。面对能源紧张、节能减排等世界性问题，数据中心这一被称为“电老虎”的能耗大户面临着降低能耗、节约成本的严峻挑战。如何使数据中心变得更加绿色和环保，成为高校和企业一直在寻求的解决之道。然而云计算技术的出现，如同一道曙光照亮了数据中心前行的道路。
计算及存储方面的运行效率。目前大部分数据中心中的服务器和网络设备的利用率仅在24%～30%之间。如何最大限度地发挥现有系统的资源以及优化系统架构，是传统数据中心向绿色数据中心转变过程中首先要考虑的问题。
数据的存储安全性、可靠性及稳定性较低。部分高校依然采用传统的单一式的服务器传统存储、磁盘阵列、NAS等进行存储，如果这些核心存储数据中心发生瘫痪，将造成业务停顿，如果是企业的话对数据中心基础设施和运行维护的要求更高。灾备建设做得较好的电信、银行等行业，目前也只有少数企业初步实现了应用层面的灾难备份策略，极少数企业真正实施过业务连续性计划的演练。整体来看，多数单位在重大灾难面前对于快速实现灾难恢复和业务连续性计划缺乏具体的措施和对策。
3 数据中心存储的发展方向
IT设备将进一步小型化，一体化机房管理理念成未来趋势。所有设备都将进入机架，成为机房IT设备的主体，具有更合理的可用性设计，更高的实用性、先进性、灵活可扩展性、可管理性、可维护性，并且设备更加标准化；加强了对数据保存环境的重视，对机房建设进行更加严格的监测与监督，机房一体化理念应运而生，并成为未来机房的发展趋势。
模块化机房理念已经展开，但推广需要时日。ICTresearch认为，模块化数据中心（MDC）和传统数据中心好比笔记本和台式机的区别。模块化数据中心带来了全新的可管理性和效率，通过容量扩展可以满足传统数据中心的需求，因此模块化数据中心已经逐渐成为满足不断增长的业务需求的解决方案之一。大多数数据中心的使用时间在10年到15年之间，核心设备需要5-8年进行更换新产品。模块化数据中心可以更大自由地进行扩展和更换。尤其是对于中小单位来说，资金相对较少，如果未来模块化数据中心价格大幅度下降的话，是他们的参考选择之一。
绿色化数据中心切合中国乃至全球的发展方向。所谓数据中心的“绿色”，业界标准并不统一，也没有形成可以参考的规范。ICTresearch认为，绿色标准可以体现在两个方面：第一，整体设计的科学合理和设备的节能环保。绿色应该体现在通过科学的机房配置建设设计或改善，来形成动力环境最优化的配置，实现初始投入最小化；在保障机房设备稳定运营的同时，达到节能减耗；同时服务器、网络存储等设备要实现最大化的效能比。第二，满足IT环境的基本运营，同时确保可扩展性。要合理规划数据中心的使用寿命，争取达到总体TCO最小化。
4 云存储体系结构模型
云存储是在云计算（Cloud Computing）概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统中就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成为一个云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。简单来说，当我们使用某独立的存储设备时，我们必须非常清楚这个存储设备的型号、协议、接口、数量。同时为保证数据安全和业务的连续性，我们还需要建立相应的数据备份系统和容灾系统。如果采用云存储，那么上面所提到的一切对使用者来讲都不需要了。云状存储系统中的所有设备对使用者来讲都是完全透明的，任何地方的任何一个经过授权的使用者都可以通过一根接入线缆与云存储连接，对云存储进行数据访问。从这个意义上来说，云存储实际不是存储，同互联网一样而是服务。其基本结构如图1所示。
存储层：作为最基础的部分，存储可以是FC光纤通道存储设备，可以是NAS、 ISCSI、SCSI、SAS等设备。云存储体系中的存储设备往往数量庞大且分布多不同地域，彼此之间通过广域网、互联网或者光纤网络连接在一起。在这些设备之上安装一个统一管理系统，可以实现逻辑虚拟化管理、多链路冗余管理，以及硬件设备的状态监控和故障维护。 基础管理层：是云存储最核心部分，也是云存储中最难实现的部分。基础管理层通过集群式、分布式和网格计算等技术，实现存储系统中多个存储设备的协同工作，使多个的存储设备可以对外提供同一种服务，并提供更强更好的数据访问性能。CDN内容分发系统、数据加密技术保证云存储中的数据不会被未授权的用户所访问，同时，通过各种数据备份和容灾技术和措施可以保证云存储中的数据不会丢失，保证云存储自身的安全和稳定。
应用接口层：是云存储最灵活多变的部分。不同的云存储运营单位可以根据实际业务类型，开发不同的应用服务接口，提供不同的应用服务。比如视频监控应用平台、IPTV和视频点播应用平台、网络硬盘引用平台，远程数据备份应用平台等。
访问层：任何一个授权用户都可以通过标准的公用应用接口来登录云存储系统，享受云存储服务。云存储运营单位不同，云存储提供的访问类型和访问手段也不同。
5 Fstor云存储系统解决方案
Fstor是北京恒安永顺科技有限公司2007年推出的国产自主品牌，致力于为中国教育用户提供“基于应用的整体解决方案”的数字化IT产品，符合云计算产品发展的方向，集成化小型化符合高效节能理念，应用上经过几年来的市场推广与产品更新逐步达到完善。从总体上来说，这种产品可以对用户以本地磁盘的形式提供在线存储服务，实现真正意义上像使用“我的电脑”、U盘一样进行存储，全面支持复制、粘贴、运行、查看等常用操作系统命令。至于存储完成的过程及地址不需要用户去关心和了解，同时实现校园网的在线存储和数据分享服务、数据社交服务及数据安全性服务。在建设过程中我们根据学校的分布进行主校区和分校区的整体改造，如图2所示。
自主定制和管理分布式数据存储。这种定制包换容量定制、功能定制、群组定制及多级自主管理定制。由于结构采用分布式存储架构，功能模块可进行多种组合，支持独特的群组共享功能，让数据在用户之间进行自由共享，同时系统配置自主决定，用户注册、群组创建系统管理员全权审批，群主自主管理所创建群组。
集成应用平台。除去实现数据共享平台外，同时能够直接为用户提供方便的应用集成支持，包括利用Fstor作为可扩展和高可靠的存储后台，利用其开放的编程接口（API）实现完美对接。如校园录播系统获得的视频资料可以直接保存公共存储中利用共享用户使用。图书馆的电子资料也可以立即在校园网范围内共享，群组成员无需额外的借阅手续。
应用部署快速简单，实现专业服务。产品内因多种在线管理和监视工具、多种通知和预警机制确保云存储方案的易维护性。本身由于采用云计算结构，所以其具备快速的部署机制和方便的扩容方案，扩容无需停机即可实现无缝对接，出现失效硬件只需完成硬件替换，系统在保持正常运行的同时自动完成负载均衡，同时在管理方面集中管理节省了各部门大量的人力和物力，降低运维成本。
云存储较高的可靠性。通过使用节点内、跨节点、跨数据中心等多层副本技术，保证您的数据不丢失，同时兼容标准的安全技术确保数据的传输与存储的安全性。在数据传输过程中遵循标准的HTTPS协议，数据在网络中加密传输避免了窃听泄露。分组用户管理由于具有不同的角色和权限，例如拥有者、管理员、数据管理员、普通用户等，完善的角色访问控制系统能够对所有的用户进行精细的访问权限控制。
在线挂载访问。这种云存储解决方案提供的独特挂载功能，与桌面操作系统完美集成，展现在用户面前的是一个超大容量的磁盘（例如在Windows中会出现一个超过50T容量的磁盘），这种磁盘同时支持不同的操作系统界面，包括Windows、Mac及Linux。
用户使用云存储与本地的文件系统完全一致，在应用方面完美支持各种既有平台的应用程序，可以直接存取云存储中的数据，无需下载直接在线播放视频，节约带宽的同时大大缩短浏览/观看时间，这一方面也大大简化了数据管理员整理数据的工作。
6 结束语
校园云存储平台建成后，校园网的运行效率提高到前所未有的水平，故障发生率大大降低，IDC服务器资源计算能力由原来的20%提升至85%，使我们校园网管理机构的数据中心变成大容量存储服务中心，计算中心实现高效能云计算，并最终达到网络、应用、计算、共享和存储的综合集散中心，由于管理实现了一体化的高效集中，甚至出现不同部门的IT管理人员有了分流和转型的趋势，但在运行初期智能校园网的功能方面还是受到了广大师生的一致好评。由于集中共享存在个人数据隐私等问题，智慧校园网未能全面建设，下一步我们将对出现的这些问题及发展方向进行论证进一步进行整合，让我们的校园信息化建设更上一层楼，让新时代产品更好地服务于教学服务于社会。
参考文献
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基金项目：
郑州师范学院项目（2012072）：基于云计算的数字化校园数据存储安全研究。
作者简介：
刘婷（1974-），女，河南南阳人，硕士，讲师；主要研究方向和关注领域：计算机网络技术。