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校園網內“私有”網盤系統設計與實現

時間:2019-12-24 09:05作者:杜偉 閔鵬 湯宇飛
本文導讀:這是一篇關于校園網內“私有”網盤系統設計與實現的文章,隨著信息化教學的應用不斷拓展和深入,面向教育的信息基礎設施體系基本形成,各級各類學校已不同程度地建有校園網并以多種方式接入互聯網,數字教育資源不斷豐富。

  摘    要: 數字化校園建設極大地促進了學校教學信息化應用,各種數字教育資源不斷豐富。校園網利用開源軟件搭建私有云,使在移動存儲介質、局域網共享和商業化網絡存儲方式存儲教育數字資源存在的損壞、丟失或盜用等風險降低是目前一種較為可行的方法。筆者以開源NextCloud搭建與應用實踐為例,以拋磚引玉。

  關鍵詞: 私有云盤; 校園網; NextCloud;

  隨著信息化教學的應用不斷拓展和深入,面向教育的信息基礎設施體系基本形成,各級各類學校已不同程度地建有校園網并以多種方式接入互聯網,數字教育資源不斷豐富。教育教學過程中也產生了各種數字資源,如時下流行的云課堂、微課等信息技術助力課堂。這些以信息技術為基礎的手段同時將產生大量的諸如視頻、聲音、圖片、課件、數據等各種不同類型的數字資源。本文將對于這些數字資源的存儲、管理和共享等進行闡述。

  1、 現狀與需求

  一般而言,教師對數字教學資源有存儲、傳播、安全這三大方面的需求。首先,數字教學資源產生以后,它不是被作為一種記錄而固定不動的,是需要在不同的教學場合和設備上使用的。所以,存儲和傳播兩方面需求緊密聯系,既要能大量地存儲數字教學資源又要能快速、方便地能傳輸和轉移到其它設備上使用這些資源。面對這樣的需要,很多教師選擇使用以U盤為代表的移動存儲設備來滿足需求。U盤、SD卡、移動硬盤等作為移動存儲設備不僅能大量地存儲資料,而且還能非常方便地攜帶和跨設備的傳輸資料。但是這類存儲設備在使用過程中也存在非常突出的問題,首先是易感染計算機病毒。移動存儲設備的使用場景多數是在不同的移動設備上使用。這樣一來,則將存儲在移動存儲設備中的資料暴露在非常危險的環境中。因為并不是每一臺接入的計算機都有做到良好的防病毒措施。一旦移動存儲設備被感染了計算機病毒,輕則成為病毒傳播源,造成大面積的病毒傳播,嚴重的則可能完全丟失存儲在其中的寶貴數據。其次一點就是移動存儲設備的便攜性導致其容易遺失。如果其中存放了一些涉及個人隱私的數據時,則會存在巨大的信息泄露隱患。另一種常用的解決方案是,資料依舊存放在本地磁盤中,同一局域網中運用文件共享的方式傳輸數據。目前,文件共享一般只能在Windows操作系統下使用,若網絡中存在其他操作系統,需要使用文件共享方式傳輸文件則需要大量的配置。即使如此,在Windows操作系統環境下文件共享依舊受到所在網絡組織規模、系統防火墻的設置、用戶性質和狀態、本地安全策略及權限等多方面設置影響,所以在應用過程中時常遇到問題。近幾年興起的在線存儲服務提供了可以在任何能連接到因特網的地方便可訪問的網絡硬盤產品也已經在教師當中逐漸普及。網盤的發展非常迅速,幾年間,國內、國外便出現了很多網盤產品,其中包括百度公司旗下的百度網盤、騰訊旗下的微云等。這些商業網盤產品提供了很好的產品功能和使用體驗的同時也出現了嚴重的信息泄露、違法和侵權內容等問題。自2015年3月的“凈網2015”專項行動開始以來,國內大量的網盤服務因存在各種違規情況而關停。這一現象從側面反映出商用網絡硬盤的安全問題是突出的,并不能很好地適應在教育環境下的應用。
 

校園網內“私有”網盤系統設計與實現
 

  2、 解決方案與技術說明

  網絡硬盤存儲的方式可以在大多數使用場景下能比使用移動存儲設備和文件共享方式共享文件在各方面都有優勢,而商用網絡硬盤的安全性問題主要源自于其用于存儲文件和數據的服務器并不在我方控制和監督之下。綜合以上情況,解決思路是在校園網的環境下建立私有云盤服務,輔以通過接入技術使得教師在教室、辦公室和家里只要接入校園網則可以使用網盤進行傳輸、同步數據。并且網盤技術還可以提供使用移動設備實時查看PDF、Word等文檔的功能。對于私有網絡硬盤,目前較為成熟的方案有國人開發的Seafile、有國外開發的owncloud及其衍生版NextCloud。其中Seafile和owncloud都有免費版和企業版的版本之分,其功能具有一定的差異。NextCloud作為owncloud的分支,其完全開源。綜合需求規模、開發、維護等各方面因素,選擇NextCloud作為系統部署的首選方案。NextCloud創始于2016年,是一款用戶可控的、功能完整的開源網絡硬盤系統,系統使用AGPLv3協議,服務器運行在LNMP或者LAMP環境下,客戶端可支持跨平臺。NextCloud為基于Linux操作系統的網絡硬盤系統,需要運行在Linux操作系統之下。NextCloud內核采用PHP編寫,數據庫支持SQLite、MySQL依據NextCloud官方手冊及總體開源思想,我們選取Ubuntu、Apache和PHP作為部署基礎環境。

  2.1、 Ubuntu操作系統

  Ubuntu是一款較為流行的Linux發行版操作系統。相較于Windows操作系統,Linux操作系統具有更強的可定制性,可以根據需求配置所需模塊,硬件資源占用小,運行期間穩定性較高。Ubuntu有桌面版和服務器版之分,主要區別在于服務器版本默認情況下不安裝圖形界面,娛樂、辦公等軟件包。

  2.2、 Apache網頁服務器

  Apache是一款跨平臺、開放源代碼的網頁服務器軟件。所需服務特性以模塊形式體現,可根據具體業務需求開啟或關閉。

  2.3、 PHP腳本語言

  PHP全稱為“PHP:Hypertext Preprocessor”,是一種開源通用計算機腳本語言。PHP在網頁程序開發上應用廣泛,主要用于服務端的腳本程序。PHP能夠在所有主流操作系統上運行,比如Windows、Linux、Mac OS等,能支持多種數據庫系統。

  2.4、 MariaDB數據庫系統

  MariaDB數據庫系統采用GPL授權,是MySQL的一個分支系統。MySQL曾經因性能好、成本低、可靠性高成為最流行的開源數據庫系統之一,于2009年被甲骨文公司收購,收購之后成為收費商業數據庫系統。在此背景下,MySQL創始人以MySQL為基礎成績分支MariaDB,因此MariaDB繼承了MySQL的眾多特點,并且在社區的維護下快速迭代,擁有了更多更好的特性。

  3、 部署與應用

  在Ubuntu18.04LTS操作系統安裝完成后,開始搭建NextCloud所需要環境。

  3.1、 第一步安裝Apache2(圖1)

  執行命令:sudo apt-get install apache2。安裝完成后,使用瀏覽器訪問http://localhost/,出現It works!則表示網頁服務器安裝成功。然后執行a2enmod rewrite命令,開啟rewrite模塊用以實時將訪問者請求的靜態URL地址轉換為動態查詢字符串。

  圖1 安裝Apache2命令
圖1 安裝Apache2命令

  3.2、 第二步安裝MariaDB(圖2)

  執行命令:sudo apt-get install mariadb-server,若有需要可以進入MariaDB官方網站定制MariaDB的官方源用以安裝。安裝完成后,需要執行mysql_secure_installation命令完成安全設置。初次設置時,需要核對或設置root密碼并完成相應設置。接著,使用命令行配置nextcloud數據庫并設置訪問權限。mysql-u root-p;mysql>CREATE DATABASE nextcloud-db;#創建名為nextclud-db的數據庫。mysql>CREATE USER‘nextcloud’@‘localhost’IDENTIFIED BY‘cloud123’;#創建一個名為nextcloud、密碼為cloud123的用戶:mysql>GRANT ALL PRIVILEGES ON nextclouddb。*TO‘nextcloud’@‘localhost’;#賦予用戶nextcloud對數據庫nextcloud-db的所有操作權限。mysql>FLUSH PRIVILEGES;#刷新權限。mysql>exit。

  圖2 MariaDB設置命令
圖2 MariaDB設置命令

  3.3、 第三步安裝php及模塊

  執行命令:sudo apt-get install libapache2-mod-php7.2 php7.2-gd php7.2-json php7.2-mysqlphp7.2-curl php7.2-mbstring php7.2-intlphp-imagickphp7.2-xmlphp7.2-zip。

  3.4、 第四步下載nextcloud

  首先,使用命令cd/var/www/html進入web站點文件夾,然后執行命令:wget https://download.nextcloud.com/server/releases/nextcloud-15.0.7.tar.bz2使用操作系統自帶wget工具從官方網站下載nextcloud文件包。下載完成后,執行tar-xjf nextcloud-15.0.7.tar.bz2命令解壓。此時,使用瀏覽器瀏覽http://localhost/nextcloud即可訪問nextcloud。

  3.5、 第五步配置nextcloud(圖3、圖4)

  當首次訪問nextcloud時,需要創建管理員賬戶,并且對系統所使用的數據庫系統進行配置。默認情況下,nextcloud選擇SQLite作為數據庫,但功能受限,我們將數據庫改為使用MariaDB選項,將第二步所創建的數據庫名稱等信息填入,并完成安裝。

  部署完成的NextCloud系統即可實現網盤存儲功能,在此基礎上還提供了文件預覽、數據共享、跨平臺跨設備同步,甚至視頻聊天系統等諸多功能。首先,NextCloud擁有i OS、安卓等移動客戶端,可以實現多平臺之間的數據訪問和同步,比如移動端可以通過訪問直接預覽存儲在云端的照片和文件。其次,NextCloud系統可以配合OpenOffice系統實現在線辦公,對所需文檔在線實時修改和保存。最后,支持SSL協議,根據需求安裝后可啟用https進行數據傳輸,具有較高安全性。同時,更完善的分享系統可幫助教師更有效、安全地共享數據。

  圖3 數據庫配置界面
圖3 數據庫配置界面

  圖4 主要界面
圖4 主要界面

  4、 小結

  作為校園網內“私有”的網盤系統提供了高效的、安全的存儲解決方案,在一定程度上有效地幫助教師解決教學過程中產生的數字資源的保存,提供了更方便、快捷的共享途徑,避免了使用移動存儲設備和網絡共享時可能產生的數據遺失的問題。另一方面,“私有”網盤相比較商業化的網盤其數據存放于校園網本地服務器上,數據更安全。NextCloud作為Linux系統環境下的開源平臺,其不僅有存儲和同步的功能,而且還提供諸如加密技術、外部存儲、APP應用等豐富擴展功能。同時,其支持二次開發的開源屬性。所以,未來將在現有應用的基礎上進一步探索、開發和應用更多功能擴大應用范圍,尋求與現有系統融合的可能。

  參考文獻

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