中小学多媒体教育资源NAS存储解决方案

1、中小学多媒体教育资源NAS存储解决方案北京怀教网络技术服务有限公司2013年6月一、概述3二、网络教学现状3三、几种存储模式介绍62.1.SAS资源存储管理模式62.2.NAS资源存储管理模式7四、设计原则9五、网络设计架构11六、方案特点11一、概述随着我国中小学网络教育事业的逐步发展，各个学校都会积累越来越多的数字化多媒体教育资源。由于数字化多媒体教育资源(各种多媒体CAI课件库、多媒体教学软件库、多媒体素材库、题卷库、百科类和文化类的多媒体电子出版物等)是中小学网络教育成功与否的关键因素，因此如何对大量的数字化多媒体教育资源进行有效的存储、管理及共享，就成为建设中小学校园网、多媒体教室、

2、电子阅览室和数字化图书馆时首先要考虑和解决的问题。 受网络传输速度、网络安全性，以及传统交易观念和方式的影响，目前有价值的多媒体教育信息资源几乎全部采用CD-ROM光盘出版发行，因此学校购买的优秀多媒体教育资源大多是光盘版。此外，学校从各种教育网站下载的内容、教师自己制作的课件、以及与其它学校交流的课件通常是以各种文件的形式存储在教师机或服务器的硬盘中，因此中小学校多媒体教育资源的存储及管理实际上对多媒体光盘和各种形式的电子文件的存储与管理。 二、网络教学现状数字化教学的核心是实现多媒体教学资源的全面共享。在实际应用中由于多媒体教学资源的数据量很大，而且同时接受网络教学的学生数量较多，因此校园

3、网中的数据流量和并发访问人数均要比一般的局域网高很多，所以教学网络中的资源存储、管理、共享，安全性都成为了不可忽视的问题。 但是由于广大中小学校由于受资金条件的限制，在初建校园网、多媒体教室和电子阅览室时，通常采用安装WindowsNT操作系统的PC机或低端服务器作为网络服务器。随着多媒体网络教学的逐步深入，校园网中的数据流量和并发用户数迅猛增长，各个学校开始面临网络服务器超载的问题，经常会出现因服务器速度太慢而影响学生学习兴趣和效率的现象，严重时服务器会因不堪重负而中断服务。因此如何在现有校园网环境下有效地存储、管理和共享多媒体教学资源，就成为中小学网络教育成功与否的关键。随着校园计算机网络

4、的建设、普及和应用，不断表现出许多应用上的问题，主要是以下几个方向： u 整体数据量和原由大量陈旧的数据难以存储管理 u 各网段多平台和异构性导致数据难以共享和管理 u 数据量和并发拥护的快速增长导致数据存储的负载和实时性差 u 多媒体教育的普及对数据的网络存储提出了更高的要求 这些问题在乐山师范学校校园网络中主要表现在： 1.在学校大力普及现代教育技术的前提下，各教师对利用多媒体手段辅助教学热情高涨，学校已有三十多间多媒体教师为全校提供教学服务。但是丰富的多媒体教学课必然涉及大量的图形、图像和音频视频数据。并且数据量不断增长，这就决定原先服务器的存储的存储容量是远远不够的。 2.由于多媒体教

5、学为公共平台，如果教师每次上课均携带大量的教学电子素材，将会导致本来方便优越的现代化教学手段，反而在实现方式上带来诸多不便。因此迫切需要公共而且安全的数据交换和共享平台。不仅要求有大容量的存储设备，而且要求数据的存储非常安全。 3.随着校园网络多年的建设，已经积累了大量的重要信息数据，建设完成了一些重要的软件系统，这些数据和应用急需备份服务的支持。 4.学校为每个教师建立个人主页，用来发布教学相关信息和资料，需要简单易用和高性能的FTP服务器。 5.其他一些应用如校园VOD视频点播系统，校园内部公共软件分发安装等服务均需要大量的存储空间来解决。 综上所述，学校的网络存储需求为： 1.需要大容量

6、的网络存储器，存储 教学科研过程中产生的大量数据； 2.要求可以多用户、多平台共享受数据和具有足够的安全管理模式。 3.要求能够集中管理数据和有完善的数据保护措施。 4.降低管理维护成本和使用费用并具有良好的存储可扩展性。三、几种存储模式介绍目前磁盘存储市场上，存储分类根据服务器类型分为：封闭系统的存储和开放系统的存储，封闭系统主要指大型机，AS400等服务器，开放系统指基于包括Windows、UNIX、Linux等操作系统的服务器；开放系统的存储（如图1）分为：内置存储和外挂存储；开放系统的外挂存储根据连接的方式分为：直连式存储（Direct-Attached Storage，简称DAS）和

7、网络化存储（Fabric-Attached Storage，简称FAS）；开放系统的网络化存储根据传输协议又分为：网络接入存储（Network-Attached Storage，简称NAS）和存储区域网络（Storage Area Network，简称SAN）。由于目前绝大部分用户采用的是开放系统，其外挂存储占有目前磁盘存储市场的70%以上，因此本文主要针对开放系统的外挂存储进行论述说明。图1今天的存储解决方案主要为：直连式存储（DAS）、存储区域网络（SAN）、网络接入存储（NAS）。如图2：图22.1.SAS资源存储管理模式 SAS是SeverAttachedStorage的简称，意为服务

8、器连接存储。SAS是一种传统的网络连接结构，各种计算机外部设备(如硬盘、磁盘阵列、打印机、扫描仪等)均挂接在通用服务器上，所有用户对信息资源的访问都必须要通过服务器进行。 通用服务器通常在提供多种基本网络管理功能的同时，还要运行各种应用软件来为用户提供应用服务。由于每一项服务都需要占用服务器CPU、内存和I/O总线等系统资源，因此当访问信息资源的并发用户数量增多时，必然会造成对系统资源的掠夺，严重降低整个网络的数据传输速度，甚至会产生服务器因不堪重负而中断服务的现象。SAS模式的安全性和稳定性很差，一旦主服务器出现硬件故障、软件缺陷、操作失误或计算机病毒的危害，将会导致整个网络瘫痪，服务器中的

9、信息资源也因此而丢失。 SAS模式的扩展性较差，其扩充存储容量的方法就是给服务器增加硬盘。虽然硬盘本身的成本并不高，但是关掉服务器安装硬盘所造成的停工会中断所有网络服务。如果服务器上挂接太多的硬盘或外设，会严重影响服务器的性能。为了不降低整个网络的性能，只能在网络中再增加价格昂贵的服务器，但这给网络的管理和维护带来较多的困难。 2.2.NAS资源存储管理模式 随着网络应用的飞速发展，许多信息资源每天都要接受大量用户的访问，传统的SAS网络架构已无法适应这种极高的访问频率和访问速度，从而出现了把资源存储及共享服务从网络主服务器上分离出来的NAS(NetworkAttachedStorage)网络

10、连接存储，用户无需通过服务器就可直接访问NAS设备。NAS技术不占用网络主服务器的系统资源，具有更快的响应速度和更高的数据带宽，即使主服务器发生崩溃，用户仍可访问NAS设备中的数据。 NAS系统主要由NAS光盘服务器、NAS硬盘服务器和NAS管理软件三部分组成。NAS光盘服务器实现对光盘的存储共享；NAS硬盘服务器不仅可实现对各种格式文件的存储共享，还能对存储空间进行分区，通过网络给教师机和学生机进行在线存储扩容；NAS管理软件用于对网络中的多台NAS设备进行集中管理，网络管理员无需东奔西走，就可对NAS设备进行远程设置、升级及管理。 NAS资源存储管理系统可集中管理各种数字化多媒体教育资源，

11、在实现光盘资源和文件资源网络共享的同时，还能实现硬盘资源的网络共享。NAS资源存储管理系统主要由以下特点： 1.即插即用，易于安装和管理：采用RJ-45标准网络接口，无需关闭服务器和整个网络，只要将NAS设备直接挂接在主干网的交换机(Switch)或局域网的集线器(Hub)上，分配一个IP地址即可，10分钟内可完成安装并运行。NAS设备的设置、升级及管理均可通过Web浏览器远程进行。 2.使用简单方便：客户端不需安装任何额外软件，通过WWW浏览器、网络邻居、FTP等标准的PC界面工具，就可对NAS光盘服务器或NAS硬盘服务器访问。 3.无限扩容：NAS设备可存储多达1.3TB或2000片光盘的

12、内容。学校可随教育资源数据量的增加而逐步增加NAS设备中的硬盘数量，或直接增加NAS设备。 4.跨平台使用：使用多种网络访问协议，支持Windows、UNIX、Mac、Linux和NetWare等不同操作系统。也适于各种应用方案的多媒体教室、电子阅览室和数字化图书馆等。 5.高传输速度：NAS光盘服务器和NAS硬盘服务器可分别达到10MB/s和75Mb/s的数据传输速度，并预留有PCI扩展槽，可将10BaseT/100BaseTX网络接口扩展到1000M。NAS设备的物理位置非常灵活，可放置在对其访问频率最高的教学楼或多媒体教室，进一步缩短用户的访问时间并提高网络吞吐量。 6.确保存储数据的安

13、全性和完整性：NAS硬盘服务器采用RAID(RedundantArrayonIndependentDisks)磁盘阵列技术，保证了硬件设备和数据的可靠性。 7.系统稳定可靠：采用嵌入式Linux操作系统，而且不运行应用软件，具有很强的稳定性和可靠性。 8.系统安全性高：网络管理员可直接利用WindowsNTDomain和NovellBindery的网络安全管理功能，设置用户或用户组对NAS光盘服务器和NAS硬盘服务器的访问权限。 9.分散存储、集中管理：网络管理员可通过“管理大师”软件对放置在网络内的多台NAS设备进行远程设置和管理。 10.廉价：使用免费Linux操作系统，不用购置价格昂贵的

14、通用服务器，管理开销低。 NAS为用户提供了易于安装、易于使用、易于管理、可靠性高和扩展性好的网络资源存储解决方案，是一种适于中小学校园网、多媒体教室、电子阅览室和数字化图书馆信息资源存储及共享的最佳解决方案。四、设计原则 统一存储趋势：越来越多的NAS设备在提供文件级服务能力的同时，也增加了块级的存储区域网络(SAN)的支持能力，例如NetApp早在2002年就推出了SAN和NAS网络附加存储的单一接入设备被称为“统一存储”。此外，还有一些是用于连接SAN存储网络的NAS网关设备，如Sun StorageTek, EMC, Compellent 和 ONStor.。包括微软也快速推出了具有S

15、AN支持能力的微软Unified Data Storage Server 2003操作系统。现在包括NetApp, Dell 和HP等多家公司都推出了融合NAS网络附加存储与SAN的统一存储产品。完善的数据迁移功能：此外，NAS网络附加存储设备的厂商还在继续把例如数据迁移，快照，复制和克隆功能整合进去。这些功能让IT管理员可以轻松自动将数据从一台设备迁移到另一台设备，以便维护，修补，应用测试或开发，并综合判断。例如越来越多的人愿意使用Pillar Data Systems的AxiomONE备份工具或者BlueArc备份工具，在阵列内部或者阵列之间迁移数据。满足企业级应用的性能：有关NAS设备的

16、性能争议最终将会消失，作为竞争阵营的SAN厂商长期以来都声称：NAS网络附加存储设备不具备SAN存储设备的高速光纤通道的性能。在NetApp和BlueArc产品推出以后这种说法现在已经行不通了。尽管光纤阵列厂商一再声称企业数据和商务关键应用不宜使用NAS网络附加存储设备，但是企业应用NAS阵列的情况仍然在不断增加，许多使用Oracle ，微软SQL Server和Exchange数据库的用户最终还是选择了中端NAS设备。更强大的文件管理能力：为了管理和控制NAS网络附加存储设备，IT管理员所使用的文件管理软件会变得日益重要。类似F5这样的文件网络管理软件和设备将得到企业的青睐。F5的文件网络管

17、理软件，将网络中独立存在的NAS设备进行全局文件编址，并统一管理起来，使分散在不同NAS网络附加存储设备中的文件更加容易被管理。满足中小学校的易用性：NAS网络附加存储在2008年的重点在中小型学校。这些学校往往缺乏专门的IT工作人员，所以提供的产品安装简单，易于配置和管理并提供一个合理的价格。例如NetApp的storvault产品线、惠普的All-in-One存储服务器，以及戴尔的PowerVault系列产品，这些厂商为产品提供的配套服务使它们可以更顺利的在SMB市场打开一片天空。此外，我们还须注意提供iSCSI连接能力的NAS网络附加存储设备，中小企业对光纤通道产品没太多经验，但是对于i

18、SCSI有一定了解，因为iSCSI很容易配置，而且具有容易使用和相对低廉的价格特点。五、网络设计架构六、方案特点NAS使用了传统以太网和TCP/IP协议，当进行文件共享时，则利用了NFS和CIFS以沟通NT和UNIX系统。由于NFS和CIFS都是基于操作系统的文件共享协议，所以NAS的性能特点是进行小文件级的共享存取。从NAS的简单机制可以看出，NAS的部署非常简单，只须与传统交换机连接即可；其次，它的成本较低，因为NAS的投资仅限于一台NAS服务器，而不像SAN是整个存储网络，同时，NAS服务器的价格往往是针对中小企业定位的；第三，NAS服务器的管理非常简单，它一般都支持Web的客户端管理，

19、对熟悉操作系统的网络管理人员来说，其设置既熟悉又简单。从数据安全性看，NAS一般只提供两级用户安全机制，虽然这能简化使用，但还需要用户额外增加适当级别的文件安全手段，但在校园网络的安全可满足要求。 因此，NAS主要应用于文件共享任务：在典型的如UNIX环境下NFS和在Windows NT 环境下的CIFS提供了高水平的文件同时存取维护。另外，NAS解决方案有助于减少整体存储成本。 使用NAS的优点 1.便宜、快递。NAS具有价格上的绝对优势，比较为每个服务器配置磁盘阵列或单购磁盘阵列来看，NAS确实价廉物美，而且性能稳定。 2.不需要显示器来观察NAS运行状况，NAS可以放置在任意地方，使用网

20、络中任一浏览器进行远程监控。 3.单台NAS存储设备不属于某一个特定的服务器，根据需要NAS的存储空间可以被多台服务器使用。 4.NAS提供丰富的管理界面，适应各种不同的需要。同时提供若干网络服务功能为用户快速部署带来了极大的便利。 5.NAS使用TCP/IP、NetBEUI、Apple Talk等协议，在任何现有网络结构中都可使用，无需添置新的存储基础设施，与Apple、Unix、Linux等操作系统兼容。 6.成本购置比较SAN系统低得多。 七、方案设计7.1FreeNAS介绍FreeNAS是一套免费的NAS服务器，它能将一部普通PC变成网络存储服务器。该软件基于FreeBSD，Samba

21、 及PHP，支持CIFS (samba), FTP, NFS protocols, Software RAID (0,1,5) 及 web 界面的设定工具。用户可通过Windows、Macs、FTP、SSH 及网络文件系统 (NFS) 来访问存储服务器；FreeNAS可被安装于硬盘或移动介质USB Flash Disk上，所占空间不足 16MB。FreeNAS 服务器前途无量；它的开发工作十分活跃。单是2006年前4个月就释出11个修正版本。它是组建简单网络存储服务器的绝佳选择，免去安装整套Linux或 FreeBSD 的烦恼。重要的一点Freenas 8版本不支持系统文件与存储共同

22、使用同一块硬盘，系统文件单独使用一个设备，该设备可以是USB内存卡、U盘、单独的一块硬盘等，存储使用另一磁盘设备7.2 .FreeNAS硬件条件 PC 最少内存96Mb of RAM,、可启动光驱加下列一项Ø 软驱(用于存储配置)和一个或多个硬盘(用于Ø存储) 可启动USB或者CF卡和一个或多个硬盘(用于存储)Ø 可启动硬盘和一个或多个硬盘(用于存储)Ø 可启动硬盘 (空间分给FreeNAS和数据)Ø 或者使用虚拟PC模拟，如Vmware,配置如上Ø7.3安装及设定步骤1：选择安装方式：看到FreeNAS安装画面，按下7后开始安装Fr

23、eeNAS一直到HDD or CF or USB Storage画面。进入后可看到三个选项各代表的含义是：选项1 适用于小 HDD 或 CF Card 或 USB 装置，简单来说就是把空间全给freenas system 使用，而选项2 则适用于安装在 HDD 也就是会切二个分割区，第一个分割区安装 FreeNAS只会占大约16MB空间，则其余空间还可拿来做利用放Data，下列为选择选项2步骤二：选择安装光驱类型：按下Enter 后系统会请您指定机器光驱代号(我用的IDE CD-ROM 所以代号为acd0)步骤三：选择安装磁盘选择好安装的光驱后，系统会列出可用的硬盘(我使用IDE HDD 所以

24、代号从ad0)输入磁盘代号 ad0按下 Enter 后可以看到系统开始格式化磁盘，安装完毕后系统提醒您取出FreeNAS 安装光盘，并按下 Enter 准备重新启动系统。如图光标处按下3后回到主目录控制台，并按下5 重新启动系统。步骤四：设定网卡IP地址：重新启动系统后回到主画面控制台，请选择2来设定 FreeNAS 使用的IP Address地址我的FreeNAS使用 IP Address地址为00，而 Subnet Mask（子网掩码是为24 ）设定 IP Address 后回到主画面，请选择6 进入 Ping Host 选项来 ping 同一网段的机器看IP Add

25、ress是否设定成功，此例为ping同一网段 机器步骤五：登录FreeNASIP Address地址设定成功后准备体验 FreeNAS吧，打开你的IE或Mozilla浏览器http:/ip地址FreeNAS使用的IP Address 后可看到需要登入的账号及密码，预设帐号为admin、密码为freenas.步骤六：开始体验FreeNASFreeNAS 登入后可看到FreeNAS WebGUI.的展开页面左边是导航条进行FreeNAS网页的配置，右边是相关显示和数据输入区。WebGUI页面左边的导航条进行Free NAS网页的配置，右边是相关显示和数据输入的地方磁盘在RAI

26、D阵列中，格式化或挂载或配置之前必须先增加磁盘。在freenas中，freenas启动前，你希望配置的所有磁盘必须正确连接，而其他usb驱动器可以在freenas正在运行的时候连接。在freenas中，一经确定挂载，就不要移除usb驱动器，否则在启动就会出现错误。在FreeNAS中配置一个可见的共享的高级过程是： .增加磁盘格式化磁盘增加挂载点开通服务器（CIFS,FTP等）增加磁盘：增加磁盘，打开isk/Managemen磁盘管理页面，点显示区域右边的符号在最下面选择磁盘驱动器，例如，我们选择ad0提示：-对于两个分区的硬盘驱动器的安装，这里你希望把一个单独硬盘那的freenas和存储间的空

27、间作为共享，你可以增加freenas启动驱动（这里是ad0）对于单一硬盘分区安装就不要把这个分区增加到freenas启动设备（例如这里是ad0）增加freenas启动驱动器将影响freenas的操作，也会错误的允许启动驱动器格式化和挂载，挂载的就不能共享访问。点击Add增加按钮。割据需要增加额外的硬盘硬盘应该显示在表中，状态应该显示为如下所示的ONLINE在线。点击Apply Changes应用按钮，如果成功，将会显示如下信息格式化磁盘如果你已经有一个NTFS格式化的磁盘，磁盘里并且有数据。不要格式化磁盘格式化将会删除所以数据。如果你有一个磁盘想清空并格式化用于读写，对于在有两个硬盘分区的磁盘上安装freenas，如果你想共享freenas和存储区间的单个硬盘驱动器的空间，你不必格式化这个磁盘，因为在控制台安装的时候要格式化，存储空间格式化为UFS格式。在磁盘/管理页面点击格式化，并下