基于云存储的教学资源共享研究与实现

　摘  要： 教学资源的有效保存是教学资源共享的基础保障，必须建设安全可靠的存储环境，才能保障信息服务的正常进行。结合本校实际，研究开发了一个基于七牛云存储的教学资源共享系统。考察云计算在教育领域的实际应用效果，为将来教育信息化的大规模云计算应用积累经验。该系统的测试和使用情况表明，云存储可以有效降低购置硬件和维护的成本，而且运行更稳定，数据更安全。
　　关键词： 云计算; 云存储; 七牛; 教学资源共享
　　中图分类号：TP391          文献标志码：A     文章编号：1006-8228（2015）07-33-03
　　Research and implementation of education resource sharing based on cloud storage
　　Lan Qingqing， Hu Ping
　　（School of Science and Art， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou， Zhejiang 311121， China）
　　Abstract： Effective preservation of educational resources is the guarantee of the sharing of educational resources. We must construct safe and reliable storage environment to guarantee the normal information service. Combined with the actual situation of the school， we discussed and developed an educational resources sharing system based on Qiniu cloud storage in this paper. We investigated the practical application of cloud computing in the field of education， and summarized experience for prospective large-scale application of cloud in the field of education. The test and use of the system shows that cloud storage can effectively reduce the cost of hardware purchase and maintenance， and run more stable， data more secure.
　　Key words： cloud computing; cloud storage; Qiniu; educational resources sharing
　　0 引言
　　随着多媒体技术和互联网技术在教育领域的广泛应用，教育信息化得到了迅速发展。教学课件、文档、案例等教育信息资源作为构成教育系统的基本因素，在提高教育教学质量、挖掘教育的发展潜力方面发挥着重要的作用。为了保证用户能正常的、及时的访问到最新信息，教学资源的有效保存是一项非常重要的工作，是教学资源共享的基础，必须建设安全可靠的存储环境，才能使信息服务正常开展。
　　1 教学资源保存中的问题
　　为了保持数据的连续性和完整性，必须对教学资源进行维护和更新，但在具体实现过程中存在着很多问题，可能会影响教学资源存储环境的安全性和可靠性[1]。
　　1.1 扩容问题
　　为了存储越来越多的数据，需要投入资金进行存储设备的扩容。扩容的方式一般是直接在原有的存储系统中添加新的磁盘，这种方式比较方便，也是最常用的方式，但是必须购买与现有存储系统完全兼容的磁盘。计算机硬件的更新速度很快，一般几年之后原有的存储系统可能在传输速度以及接口方式上就落伍了，甚至可能无法购买到与原有存储系统兼容的磁盘。如果购买新的存储系统，会需要更大的资金投入，并且在数据的迁移过程中可能引起数据的丢失。  
　　1.2 数据安全问题
　　存储系统置身于网络之中，随时都会受到网络病毒以及网络黑客的攻击。病毒和网络攻击可能会导致数据读取缓慢甚至丢失，严重时会导致服务器死机或系统崩溃。所以必须专门购买防火墙、防病毒软件，产生额外的开销。
　　1.3 系统维护问题
　　必须要有专门的系统管理员对服务器、存储系统进行日常管理和维护，由此带来资金和人员成本。
　　云存储模式的出现能够很好地解决这些问题，将云存储运用到高校教学资源管理中，能够极大地降低学校信息系统建设的成本，将复杂的设置和管理任务简单化，而且将教学资源放在云存储系统中可以将资源利用最大化，通过云平台可以访问更多的资源，实现教学资源的高度共享[2]。
　　2 云存储平台的选择
　　目前国内外的IT企业都争相研发推出了各自的云计算产品，应用比较多的有Amazon系列、Google套件、微软的Windows Azure、阿里云、又拍云、七牛云存储等。这些云计算产品的服务模式、技术特点和费用各不相同[3]。经过多方比较，我们选择了国内的七牛云存储作为系统的云存储平台。七牛云存储具有如下特点[4]。
　　⑴ 安全存储
　　针对用户上传的数据，会创建至少三副本并跨IDC存储到多个数据中心，保证数据的高可用性和可靠性。另外，用户可以通过七牛的身份验证机制设置不同的访问权限和访问级别。七牛云存储系统支持弹性扩容，无需担心存储空间不足，并且读写性能不会随着数据量增长而降低。　⑵ 全网加速
　　七牛拥有遍布全球的500多个加速节点，自动选择离用户最近的节点，使得数据的上传/下载速度得到最优化。相较传统IDC，其访问速度提升数倍。并且对上传和下载的双向断点续传支持，即使在极差的移动网络中照样可以读写数据，从而保障用户体验。
　　⑶ 提供丰富的数据处理
　　对接上七牛云存储的图像处理接口后，可以使用丰富的图片处理服务，大大减少企业带宽消耗，提高开发效率。例如缩略图、图文混排水印、旋转、调整图片质量、防盗链等。
　　可以对音视频和流媒体进行在线处理，支持常见的ffmpeg音视频格式互转，比如mp3、aac、m4a、mp4、avi、flv等。支持视频帧提取，可以取视频任意时间点的截图。支持流媒体传输协议（HLS）。
　　内置了丰富的数据分析功能，记录文件存储、下载量及API请求数的详细数据，供使用者进行数据的分析和挖掘用户的行为。
　　⑷ 友好的开发者支持
　　开发包几乎覆盖了所有主流语言和平台，包括JAVA，C， C++，C#，PHP，Python，ruby，ios，android，go，等。并且提供了迁移同步工具镜像存储、增量上传工具qrsync、自动监控文件同步工具Qiniu AutoSync、辅助调试工具qboxrsctl以及各类常用插件。
　　3 教学资源共享系统实现
　　本教学资源共享系统利用了基于七牛云存储官方API构建的C# SDK开发，使用了Visual Studio和创建Web应用程序。   提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以 及发表论文服务，欢迎光临
　　3.1 资源下载
　　七牛云存储提供了公开资源下载和私有资源下载两种方式。本系统采用了私有资源下载方式，对空间内资源的访问都必须获得授权。私有资源下载通过以HTTP GET方式访问一个特定URL完成。私有资源的下载需要e和token两个参数，分别表示过期时间和下载凭证。一个完整的私有资源URL如下所示：http：///？e=&token=。参数e表示URL的过期时间，采用UNIX Epoch时间戳格式，单位为秒，超时的访问将返回401错误。参数token携带下载凭证。下载凭证是对资源访问的授权，不带下载凭证或下载凭证不合法都会导致401错误，表示验证失败。
　　构建下载URL的关键代码如下：
　　3.2 资源上传
　　上传类型分为表单上传和分片上传两种模式。表单上传是在一个单一的HTTP POST请求中完成一个文件的上传，比较适合于简单的应用场景和尺寸较小的文件。分片上传是将一个文件分为多个尺寸相同的小数据块，每个小数据块以一个独立的HTTP请求分别上传，适合于尺寸较大的文件传输，并且可以多个数据块并发上传。为了保证不同网络条件下的上传成功率，本系统采用了分片上传的方式。上传的关键代码如下：
　　3.3 系统演示
　　资源共享模块用于发布公开的资源。非注册用户可以浏览下载资源，注册用户可以上传资源，管理员可以删除资源。资源按系、专业分类，方便查找。如图1所示。
　　3.4 功能和性能测试
　　本系统主要服务对象为浙江理工大学科技与艺术学院的师生。为了得到用户在实际使用效果的反馈，首先在机电系进行了小范围的功能测试和试运行。测试人员测试了文件下载、文件上传、保存至个人资料等功能。测试表明，系统所提供的功能可以基本满足资源共享的需求，但有一些模块还需要进一步完善，例如大部分用户希望能添加资源分类、资源搜索、资源在线查看等功能，这有待后续研究中解决。
　　为了模拟在大规模用户访问情况下的平台性能，我们使用了LoadRunner软件模拟多个用户同时在线操作。测试并发数按10、30、50、70、100等分别进行测试，并稳定运行15分钟，测试结果表明系统在50个用户同时操作没有任何问题，说明系统可以满足教学中的正常使用;当并发用户量在70和100时，偶尔出现上传/下载失败和超时错误，但不影响正常使用，体现出了云计算在性能方面的优势。针对部分资源占空间较大的问题，我们也有针对性的进行了大文件上传测试。经测试，300M以内的文件可以在2分钟内成功上传，系统可以基本满足各类资源的发布。
　　4 结束语
　　云存储技术在教学资源共享方面具有传统技术无法比拟的优势，为教学资源共享带来了全新的思路和方法。本文对当前教育信息化中教学资源保存和共享存在的问题进行了研究，结合本校实际情况，设计和开发了基于七牛云存储的教学资源共享系统。对系统的测试和使用情况表明，使用云存储可以实现成本的节约，并且系统更稳定，数据更安全。七牛云存储所提供的服务功能强大，使用简单和人性化，充分体现了国内互联网企业在信息技术研发方面紧跟国际前沿，并且在本土化、服务、价格等方面更胜一筹。下一步的研究是完善系统的各项功能，在更大范围考察云存储的应用效果，破解院系之间、学校之间的资源孤岛效应，为提高教育质量、减少重复建设及浪费做出贡献。  
　　参考文献：
　　[1] 庄科君.基于云存储技术的高校优质教育资源共享探析[J].高教论
　　坛，2013.8：32，35
　　[2] 王婧.基于云计算的教育资源共享管理研究[J].计算机教育，
　　2012.13：58-60
　　.上海师
　　范大学硕士论文，2010.