智慧教育:教育资源共享的云存储平台解决方案

   行业应用方案     2019-04-17     秀方案    云创大数据    846    0    
核心提示:教育资源共享的云存储平台解决方案该中心将集中存储区教育局现有应用系统所涉及的数据库,包括区教育局门户网站、内置网站集群管理功能以及区下属各校的网站数据库,同时也集中存储各校的资源库数据,主要包括课件、题库、教案的文本数据。
一、系统需求分析(背景)
全区共有100所学校和教育机构,目前拟在区教育局建立一套统一的资源管理数据中心。该中心将集中存储区教育局现有应用系统所涉及的数据库,包括区教育局门户网站、内置网站集群管理功能以及区下属各校的网站数据库,同时也集中存储各校的资源库数据,主要包括课件、题库、教案的文本数据。
目前各校的资源库所占据的数据量在500GB~600GB,并且数据量是逐年递增。

容量需求
根据目前各学校等教育机构的数据存储和增长情况,估计总数据量在60TB,考虑3年内数据量的递增性,规划为180TB,按照至少1:1备份,实际容量需求为360TB,本次规划总容量为300TB。
吞吐率需求
按照项目网络规划,各学校连接到区教育局带宽为10M~20M,区教育局的总出口带宽300~400MB以上,因此要求云存储系统的总吞吐率至少要保证300M的应用需求。

可靠性需求
在存储平台上除了存储各校的教学资源外,还部署有应用服务数据库,该数据库支撑各个学校门户网站的建设,提供教研平台、VOD点播、资源库以及数字图书馆等服务,因此在设计上必须保证存储系统的安全可靠性,要保证系统7×24小时全天候的不间断运行,提供可靠的服务。

扩展性需求
根据业务应用的发展,未来可能会面临扩展性的需求,这就要求系统的设计具有前瞻性,保证所采用的架构是可扩展的,并且在系统规模扩展的过程中,系统对外服务不中断。

二、系统方案
总体设计思想
根据建设的需要,拟采用云存储平台对数据进行统一集中的管理,通过分布式云平台的高可靠容错来对外提供稳定可靠的服务,同时依托分布式的云存储节点对外提供高速的存储访问服务。并且,基于分布式架构的云存储平台,具有在线伸缩规模的能力,为系统的扩展提供良好的支撑。

系统总体架构
http://www.cstor.cn/webedit/uploadfile/20130428102935175.png
图1 cStor云存储资源管理系统部署示意图
 
架构描述
采用cStor云存储系统构建本次云平台的基本数据存储平台,其具体描述如下:
基本存储采用cStor分布式云存储平台,该平台对上层应用服务器(包括文件服务器、网站服务器、数据库服务器等)提供容量支撑,通过cStor客户端可以将存储容量映射成本地磁盘(Windows系统)或者挂载到本地目录(Linux/Unix系统);
 
用户通过文件服务器,如FTP、NFS等服务器访问cStor云存储,也可以通过cStor客户端直接访问云存储系统(需要保证用户PC能够与cStor所有节点网络互通),cStor系统支持用户配额和权限控制;
cStor云存储系统主要用来存储课件、教学视频等海量的非结构化数据;
采用主备双机热备的容错方式搭建数据库服务器,数据库中所涉及到的非结构化数据,如图片、视频、文档等,迁移至云存储系统中进行存储;数据迁移后,原有的系统,如网站服务系统、视频点播服务系统等,对数据的访问方式不变。
 
系统优势和特点
cStor云存储系统是一套软件与硬件相结合的系统,其中专有技术和软件是高附加值部分,可以广泛应用于需要存储大量数据的应用场合(如安防、广电、电信、互联网、银行等领域)。该系统相比传统存储系统有如下技术优势:

高度可靠
存储系统采用云架构,数据被分块存储在不同的存储节点上,数据采用先进的1:1容错机制进行容错,可在任意损坏一个存储服务器节点的情况下实现数据完整可靠,系统对外存储访问服务不间断。
 
云存储的管理节点采用了主备双机镜像热备的高可用机制,在主管理节点出现故障时,备管理节点自动接替主管理节点的工作,成为新的主管理节点,待故障节点修复并重启服务后,它则成为新的备管理节点,保障系统的7×24小时不间断服务。

优异性能
cStor采用控制流与数据流分离的技术,数据的存储或读取实际上是与各个存储节点上并行读写,这样随着存储节点数目的增多,整个系统的吞吐量和IO性能将呈线性增长。
同时,cStor采用负载均衡技术,自动均衡各服务器负载,使得各存储节点的性能调节到最高,实现资源优化配置。

无限容量
系统容量仅受限于卷管理服务器内存,可支撑的容量接近无限,经推算,理论容量为1024×1024×1024 PB (1G个PB容量)。

在线伸缩
cStor云存储资源管理系统扩容非常方便,支持不停止服务的情况下,动态加入新的存储节点,无需任何操作,即实现扩容;同时,无需人为干预,也可以摘下任意节点,系统自动缩小规模而不丢失数据,存储在此节点上的数据将会重新备份到其他节点上。

通用易用
cStor云存储系统提供符合POSIX标准的通用文件系统接口,无论是哪种操作系统下的应用程序,都可以不经修改将云存储当成自己的海量磁盘来使用。同时,也提供专用的API接口,供开发人员调用。

智能管理
提供基于WEB的管理控制平台,所有的管理工作均由cStor管理模块自动完成,使用人员无需任何专业知识便可以轻松管理整个系统。通过管理平台,可以对cStor中的所有节点实行实时监控,用户通过监控界面可以清楚地了解到每一个节点和磁盘的运行情况;同时也可以实现对文件级别的系统监控,支持损坏文件的查找和修复功能。系统提供用户安全认证及对不同用户进行配额设置与权限管理功能,满足应用的日常维护和安全管理需求。

三、客户受益
优异的性能
cStor采用控制流与数据流分离的技术,数据的存储或读取是与各个存储节点上并行读写,随着存储节点数目的增多,整个系统的吞吐量和IO性能将呈线性增长。同时,cStor采用负载均衡技术,自动均衡各服务器负载,使得各存储节点的性能调节到最高,实现资源优化配置。

更高的可靠性
任意节点宕机,系统不停止服务;任意硬盘、网卡等部件损坏,不影响系统服务,系统能够自动容错,将数据分散在各个节点上,不会出现丢失数据的现象。任务处理过程中,节点宕机,任务自动切换并保留现有进度,保障任务继续执行下去。

更方便的管理
提供基于WEB的管理控制平台,所有的管理工作均由cStor管理模块自动完成,使用人员无需任何专业知识便可以轻松管理整个系统。通过管理平台,可以对cStor中的所有节点实行实时监控,用户通过监控界面可以清楚地了解到每一个节点和磁盘的运行情况;同时也可以实现对文件级别的系统监控,支持损坏文件的查找和修复功能。系统提供用户安全认证及对不同用户进行配额设置与权限管理功能,满足应用的日常维护和安全管理需求。

优异的扩展性
在数据量和处理要求不断提高的实时业务中,平台扩容十分便捷,在不停机的情况下,添加节点或一体机数量,平台的存储及处理能力自动增加;随着业务内容需求的提升,仅需对分批对平台内设备的软件进行升级,平台服务不会中断。

降低成本
在数据量和处理要求不断提高的实时业务中,平台扩容十分便捷,在不停机的情况下,添加节点或一体机数量,平台的存储及处理能力自动增加;随着业务内容需求的提升,仅需对分批对平台内设备的软件进行升级,平台服务不会中断。
降低初期软硬件投入成本的同时降低能耗,以及长期管理和维护的成本。

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