謝穎

摘 要：隨著國家“三通兩平臺”建設的快速推進，廣西梧州市93.6%以上的中小學已經連上了互聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡終端不斷增多，慕課、優(yōu)課、微課等應用需求強烈，資金不足的學校出口帶寬成為最大瓶頸。本文通過對網(wǎng)絡緩存系統(tǒng)的研究，提出適合中小學的應用策略，有助于實現(xiàn)提升出口網(wǎng)絡使用效率，降低資金壓力的目標。

關鍵詞：免費；緩存；出口帶寬；效率

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2017）15-0065-03

一、前言

中小學校園網(wǎng)絡是教育信息化建設的基礎和重要組成部分，它為學校的教育教學、日常辦公等方面提供了強有力的支持。隨著國家三通兩平臺建設的快速推進以及信息化應用在廣大中小學的深入開展，擁有穩(wěn)定高效的校園寬帶出口顯得尤為關鍵。《廣西教育信息化建設三年行動計劃（2015-2017年）》對我區(qū)“寬帶網(wǎng)絡校校通”的建設明確了“到2017年，全區(qū)基本實現(xiàn)各級各類學校寬帶網(wǎng)絡接入，網(wǎng)絡條件下的基本教學環(huán)境建設基本滿足教學應用需求，有條件的農村學校班均出口帶寬不小于2M，城鎮(zhèn)學校班均出口帶寬不小于4M” 的目標，以4個平行班的城市六年制小學為例，出口帶寬需求接近100M，同規(guī)模的農村小學接近50M。本地電信運營商百兆帶寬的月租價格高昂，對于大多數(shù)中小學來說是個不小的挑戰(zhàn)。

二、梧州市中小學校園寬帶出口現(xiàn)狀及困境

我國各地電信寬帶資源的分布并不均衡，如作為全國首批國家教育資源公共服務平臺規(guī)模化應用試點市的浙江省東陽市早在2013年就已完成城域網(wǎng)改造，實現(xiàn)主干萬兆、千兆到校，互聯(lián)網(wǎng)總出口為3條2G的光纖鏈路寬帶（涵蓋電信、聯(lián)通和移動的網(wǎng)絡），接入點為155個；廣東省肇慶的教學點能達到百兆出口；就拿廣西區(qū)內來看，防城港東興市（縣級市）部分中小學已實現(xiàn)了兩百兆出口，教學點能達百兆出口。反觀梧州市的情況，各縣（市、區(qū)）的大部分中小學普遍僅達到4-12MB寬帶，雖然市直中學的帶寬已提高到50-100兆左右，但與先進地區(qū)相比，差異依然巨大。不少師生對于校園網(wǎng)絡網(wǎng)速提出了抱怨，一方面是由于部分學校的網(wǎng)絡管理水平不高造成的，另一方面也真實地反映出學校的出口帶寬提升速度難以跟上教育教學需求增長速度的尷尬局面。

傳統(tǒng)的解決方案主要有以下兩種[1]：一是通過對出口路由做流量控制，優(yōu)先保證Web頁瀏覽、教育視頻直播類等重要業(yè)務；二是增加寬帶經費預算，提高出口速率。面對日益增長的在線視頻、軟件下載以及移動端視頻、應用商店等應用需求，這些措施或是在一定程度上影響了用戶體驗，或是導致每月須更多投入，且無法從根本上解決問題。

出口帶寬不足的問題不僅僅只有中小學“獨享”，小至網(wǎng)吧、大到高校甚至是電信寬帶運營商這類網(wǎng)絡應用密集型行業(yè)都遇到過類似難題。通過實踐證明，為內網(wǎng)架設網(wǎng)絡緩存設備（系統(tǒng)）已經成為了解決上述問題的重要手段，如2012年在海南師范大學、華中科技大學、華南農業(yè)大學等高校測試使用的銳捷網(wǎng)絡的RG-PowerCache內容加速系統(tǒng)實現(xiàn)了“外網(wǎng)資源內網(wǎng)化”[2][3]，可以針對HTTP下載、流媒體、P2P等資源進行熱點緩存，提高用戶訪問速度，并可實現(xiàn)20%-30%出口帶寬節(jié)省。網(wǎng)絡巨頭H3C等也推出了類似的專業(yè)級設備。但是，動輒數(shù)萬甚至十萬元以上的昂貴設備只適用于對設備資金不敏感的大、中型企事業(yè)單位，對于廣大中小學來說，實在是遙不可及。

三、解決方案簡介

2014年發(fā)布的網(wǎng)絡應用層緩存加速系統(tǒng)iXcache在實現(xiàn)類似銳捷RG-PowerCache主要功能的前提下，提供了完全免費的標準版，還能輕松部署在普通的PC硬件設備上，這對于資金、技術能力均嚴重不足的廣大中小學來說無疑是個福音。

iXcache緩存是基于北京派網(wǎng)公司PanaOS操作系統(tǒng)基礎上研發(fā)出來，通過底層優(yōu)化，使iXcache在穩(wěn)定性、高性能上得到了保障。iXcache可緩存的資源類型豐富，目前支持對Web視頻、移動視頻、網(wǎng)絡硬盤、Web音樂、移動音樂、應用商店、軟件下載、網(wǎng)絡電視以及其他等十大類資源的緩存，另外還可以自定義下載內容。iXcache支持交換機鏡像和Panabit牽引兩種部署模式，部署簡便，配合智能應用網(wǎng)關產品Panabit牽引部署，不僅使得iXcache單機部署和分布式部署在PPPOE以及非PPPOE網(wǎng)絡環(huán)境下皆能應付自如，且能夠在大流量網(wǎng)絡環(huán)境下依舊保持穩(wěn)定和高性能的輸出。iXcache配置簡單，各項資源的分時段輸入輸出的歷史數(shù)據(jù)都通過圖形化界面加以展示，直觀簡潔。

四、軟件部署建議

1.版本選擇

iXcache目前有兩個版本：標準版和專業(yè)版，主要區(qū)別有以下幾方面：

從使用需求看，大部分中小學的同時聯(lián)網(wǎng)的終端數(shù)量畢竟有限，沒有強烈的分布式部署/群集部署/集中監(jiān)控等需求，一塊千兆網(wǎng)卡輸出也能勝任，免費的標準版功能完全能滿足學校的使用需求；擁有教育城域網(wǎng)以及多出口的大型教育機構可以考慮使用專業(yè)版獲取更高的使用效益。

2.硬件配置

iXcache對于系統(tǒng)硬件配置并沒有苛刻要求，七八年前的主流辦公PC配置也能正常運行，如果計劃長期使用，建議用比較新的、穩(wěn)定的設備。

iXCache最低硬件配置要求如下：

3.組網(wǎng)模式的選擇

根據(jù)學校的網(wǎng)絡設施設備的使用情況，iXcache可以與Panabit智能應用網(wǎng)關聯(lián)動組成牽引模式，也可以利用中心交換機的端口鏡像功能，使用iXcache的鏡像模式來單獨部署。相對來說，牽引模式效率更高，加速效果更明顯，應該作為日常使用的首選項。對于只想嘗試一下的用戶，可以使用iXcache的鏡像模式，通過旁路監(jiān)聽為內網(wǎng)用戶提供透明的加速服務。

4.簡單測試提速效果

要簡單檢驗系統(tǒng)是否正常使用，可以通過360安全衛(wèi)士的寬帶測速工具進行測試，第一次的結果是正常的帶寬測速，第二次開始就能體會內網(wǎng)物理網(wǎng)絡極限的加速的效果。通常Web視頻、移動視頻、網(wǎng)盤共享加速等效果非常明顯。

5.自定義緩存資源項目的簡易方法

自定義緩存是讓iXcache適合不同行業(yè)的先決條件，軟件說明書上只介紹了軟件內策略號、文件類型、域名、所屬資源等一些常規(guī)參數(shù)的意義和用法。由于互聯(lián)網(wǎng)上的資源提供商都會對資源地址進行重定向，設定下載域名通常不會像說明書上簡單。以“網(wǎng)易公開課”為例，按說明書上要求是在域名里面填入“open.163.com”，文件類型輸入“flv”，你會發(fā)現(xiàn)無論怎樣點擊里面的課程都無法緩存，原因在于視頻真實地址并非在此網(wǎng)址下。一般來說，需要用Wireshark等網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包嗅探軟件進行抓包分析地址來源，這對于一般學校的管理員來說難度較大。

其實用簡單的方法就能獲取準確的視頻地址：用遨游之類的瀏覽器隨便打開一個課程，鼠標移動到播放窗口，此時右上方將出現(xiàn)一個視頻窗口工具條，點“下載”—“保存”，在彈出的對話框中就能找到該視頻課程的真正的網(wǎng)址，比如：http：//mov.bn.netease.com/open-movie/nos/flv/2014/05/26/S9S8T3ENQ_sd.flv，我們只需要將 “mov.bn.netease.com”填寫到域名內，將“flv”作為文件格式就能成功緩存用戶觀看過的該網(wǎng)址下的資源了。如圖1所示。

五、提升使用效果的策略

1.內網(wǎng)主干網(wǎng)絡需要及時升級，確保滿足流暢體驗的需要

很多學校的內網(wǎng)設備存在超年限服役的情況，無論是技術參數(shù)還是可靠性都已經遠遠落后于時代，應該考慮加以改進或替換。校園網(wǎng)絡的內網(wǎng)應至少做到千兆主干、百兆到桌面，使資源能夠平均分布到各客戶端上，上網(wǎng)體驗盡量保持一致。

2.在公共服務終端的收藏夾內放置iXcache正式支持資源列表Web頁面，優(yōu)先安裝iXcache支持的客戶端版本

將常用的客戶端或者資源Web頁面提供給師生，集中這類應用的使用焦點能更好的發(fā)揮iXcache的緩存加速功能，同時避免了客戶端版本不同導致的兼容性問題。比如，iXcache支持百度云管家4.X的無限制加速傳輸效果，但百度云管家5.X的客戶端目前鎖定了下載速率，暫時無法突破瓶頸，應該盡量安裝經過測試的版本。

3.終端數(shù)量直接影響輸出命中率的高低

正所謂“方以類聚，物以群分”，人的數(shù)量多了，具有相似喜好的人群就會越多，另外，主流的應用需求占大多數(shù)，冷門的需求較少。同樣的，iXcache的用戶數(shù)越多，出現(xiàn)相同資源或主流資源請求的機會也就越大，資源緩存的價值也就隨之提高。經過全國各類用戶對該軟件的反饋結果來看，客戶端的多少與輸出的命中率有著正比關系，客戶端數(shù)量在四、五百個以上使用單位更能獲得充分發(fā)揮iXcache的性能。由此可見，iXcache更適合在教育城域網(wǎng)內或者廣泛開展移動終端探究性自主學習的學校部署。

4.結合傳統(tǒng)的管控手段，杜絕濫用資源

學校使用了iXcache并不等于寬帶資源就不再稀缺了。傳統(tǒng)的管控手段依然是保證學校網(wǎng)絡暢通的必要手段，應該盡量使用帶有流量控制和上網(wǎng)行為管理的設備（比如與iXcache配套使用的、同樣免費的Panabit智能應用網(wǎng)關）按需配置策略，實現(xiàn)對內網(wǎng)IP地址段的出口帶寬進行合理分配，對P2P類協(xié)議的上下行帶寬進行有效控制，確保有限的寬帶資源用在刀刃上。

5.彌補標準版的部分功能缺失

iXcache專業(yè)版有一個很重要的功能叫“下載觸發(fā)值”，它定義了一個資源要進入iXcache緩存前，需要被內網(wǎng)用戶訪問過的次數(shù)，它可以理解為多人點擊的內容將成為熱門資源加以收錄，點擊量少的將忽略?！跋螺d觸發(fā)值”能有效減少冷門資源進入緩存的機會，同時也能大幅減少iXcache 對網(wǎng)絡帶寬的額外占用。在標準版內觸發(fā)數(shù)為灰色不可選狀態(tài)，一般通過增大硬盤容量來提升資源下載量，提升客戶端命中率，但無法做到減少對網(wǎng)絡帶寬的額外占用。

另外，大容量機械硬盤的小文件隨機讀取速率不高，如資源文件太小會導致加速效果并不明顯，還不如通過外網(wǎng)直接下載的快捷，這時可以根據(jù)加速要求設定需要加入緩存的最小文件的大小。

六、結束語

隨著梧州市初步建成“云教育”資源公共服務平臺，各類資源建設正在加速，對各類公有云平臺的多媒體資源的使用頻率也在不斷提升。各校除了要重視校園網(wǎng)絡出口的建設與管理，還有必要根據(jù)實際情況在進行必要的技術升級，以提升其使用效率，為師生帶來更好的體驗，創(chuàng)造優(yōu)越的基礎設施環(huán)境，提升教育信息化整體水平。

參考文獻：

[1]朱強.談中小學校園網(wǎng)網(wǎng)絡出口的建設與管理[J].中小學電教（下），2013（9）：3-4.

[2]劉小云.論PowerCache內容加速系統(tǒng)在高校中的應用[J].信息通信，2016（1）：177-178.

[3]閆龍，方洋. Cache打破網(wǎng)絡速度與成本瓶頸[J].中國教育網(wǎng)絡，2012（2）：102-105.

（編輯：王曉明）