基于云計(jì)算的數(shù)字化校園建設(shè)研究

白 雪

（西北民族大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)與信息管理中心，甘肅 蘭州730030）

0 引言

我國(guó)高校數(shù)字化校園的歷程已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)建設(shè)階段：校園網(wǎng)建設(shè)（10／100兆以太網(wǎng)技術(shù)為代表，由pc機(jī)提供一個(gè)資源共享平臺(tái)）-各管理應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)（以100／1000兆以太網(wǎng)技術(shù)為代表，各應(yīng)用系統(tǒng)的投入使用）-數(shù)字化校園（主要任務(wù)在于信息資源的整合和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的提升）.《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）》明確提出要加快教育信息化進(jìn)程，把教育信息化納入國(guó)家信息化發(fā)展整體戰(zhàn)略，超前部署教育信息網(wǎng)絡(luò)，充分利用優(yōu)質(zhì)資源和先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)新運(yùn)行機(jī)制和管理模式，整合現(xiàn)有資源，構(gòu)建先進(jìn)、高效、實(shí)用的數(shù)字化教育基礎(chǔ) .以綜合信息服務(wù)平臺(tái)和全面智能的感知環(huán)境，基于角色的個(gè)性化定制服務(wù)，全面實(shí)現(xiàn)服務(wù)融合為特點(diǎn)的數(shù)字化第四階段—— 基于云計(jì)算平臺(tái)的智慧校園已開(kāi)始了初步探索建設(shè)和規(guī)劃.

1 現(xiàn)狀分析

以西北民族大學(xué)為例，于2008年本校成立獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)與信息管理中心，負(fù)責(zé)校園網(wǎng)信息化建設(shè)的規(guī)劃與實(shí)施，經(jīng)過(guò)多年的努力，信息化建設(shè)取得豐碩的成果：職能部門(mén)及師生均有很高的信息素養(yǎng)，對(duì)校園管理信息化有很高的認(rèn)知度，認(rèn)可度和期望值，學(xué)校管理業(yè)務(wù)流程的信息化程度很高 .然而，前期建設(shè)重點(diǎn)都在完善校園網(wǎng)規(guī)劃上，主要表現(xiàn)在統(tǒng)一的身份認(rèn)證，一卡通建設(shè)，OA建設(shè)，教務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，公共數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)等，基本是一個(gè)服務(wù)器一個(gè)應(yīng)用，系統(tǒng)互相獨(dú)立，無(wú)法溝通，存在信息孤島 .缺少統(tǒng)一平臺(tái)支撐，每個(gè)系統(tǒng)都使用自己的數(shù)據(jù)平臺(tái)，技術(shù)架構(gòu)不同步 .隨著投入增多，管理也就來(lái)越復(fù)雜，管理成本和故障率也增加，整個(gè)校園缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)架構(gòu)差異大，又由于建設(shè)時(shí)期的不同，缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) .所以，數(shù)字化校園也逐漸從以硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和系統(tǒng)建設(shè)為主的階段，過(guò)渡到優(yōu)化資源配置結(jié)構(gòu)，優(yōu)化整合各應(yīng)用平臺(tái)階段 .隨著時(shí)代的發(fā)展，各移動(dòng)終端延伸了數(shù)字校園服務(wù)，云計(jì)算環(huán)境的校園網(wǎng)更符合時(shí)代發(fā)展潮流 .云計(jì)算促進(jìn)了數(shù)字校園的推進(jìn)速度，利用云計(jì)算和虛擬化技術(shù)，建設(shè)服務(wù)型校園網(wǎng)是大勢(shì)所趨.

2 云的定義和優(yōu)勢(shì)

Lan foster的云“云計(jì)算是由規(guī)模經(jīng)濟(jì)拖動(dòng)，為互聯(lián)網(wǎng)上的外部用戶(hù)提供一組抽象、虛擬化的，動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展的、可管理的計(jì)算資源能力，存儲(chǔ)能力，平臺(tái)和服務(wù)的一種大規(guī)模分布式計(jì)算聚合體.云計(jì)算融合了分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算，負(fù)載均衡與虛擬化等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的解決問(wèn)題的方案.

云計(jì)算在數(shù)字化校園中的優(yōu)勢(shì)：不再追求高性能，云計(jì)算對(duì)終端設(shè)備的配置要求很低，云將分布在大量分布式計(jì)算機(jī)上的內(nèi)存，存儲(chǔ)和計(jì)算能力通過(guò)虛擬技術(shù)集中起來(lái)，形成一個(gè)虛擬資源池，構(gòu)成云服務(wù)端 .絕大部分計(jì)算任務(wù)將交給云服務(wù)端（分布式計(jì)算服務(wù)器）來(lái)完成，節(jié)省硬件購(gòu)買(mǎi)和成本維護(hù)，降低服務(wù)器崩潰而造成的損失，云計(jì)算打破了時(shí)間空間的限制，使用戶(hù)可以迅速獲得或者傳播大量信息，且可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)管理，注重用戶(hù)體驗(yàn)，主動(dòng)提供智能化服務(wù)，可通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)學(xué)生事務(wù)的同步管理.

2 基于云計(jì)算的數(shù)字化校園建設(shè)

云平臺(tái)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：可以提供無(wú)限的終端接入能力和高度并發(fā)處理能力，有助于消除信息孤島，完善科研環(huán)境，提高科研水平，提供數(shù)據(jù)深入挖掘功能 .云數(shù)據(jù)中心建設(shè)的前提：建立統(tǒng)一符合學(xué)校特色的信息標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范部門(mén)共享數(shù)據(jù)的使用格式 .新一代校園數(shù)據(jù)中心—— 云數(shù)據(jù)中心新的要求“smart”：simple manageable，agile，reliable，trusted.

圖1 校園云平臺(tái)框架圖

如圖1所示，校園云平臺(tái)采取計(jì)算機(jī)集群構(gòu)成數(shù)據(jù)中心，并以服務(wù)的形式交付給用戶(hù)，使用戶(hù)按需購(gòu)買(mǎi)資源.目前主流云平臺(tái)硬件建設(shè)為CISCO的UCS（在一個(gè)緊密系統(tǒng)內(nèi)整合了計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)，存儲(chǔ)接入與虛擬化功能）統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng).而構(gòu)建云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化平臺(tái)以Vmware的云操作平臺(tái)Vsphere（云操作系統(tǒng)構(gòu)建在經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的虛擬平臺(tái)之上，使用戶(hù)將云功能注入自身的it基礎(chǔ)構(gòu)架中，降低成本和架構(gòu)的控制力）為主.

云平臺(tái)部署方案：由虛擬服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)以及總服務(wù)臺(tái)構(gòu)成，以連接成為任何結(jié)構(gòu)的用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，所謂虛擬化就是“隱藏物理特性，簡(jiǎn)化基礎(chǔ)設(shè)施，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件等IT資源的表示，訪(fǎng)問(wèn)和管理，將復(fù)雜的硬件設(shè)備封裝為統(tǒng)一的輸入和輸出接口，提高設(shè)備資源的利用率和易用性 .虛擬技術(shù)的特點(diǎn)：軟件實(shí)現(xiàn)，隔離運(yùn)行，封裝抽象，硬件獨(dú)立，廣泛兼容，標(biāo)準(zhǔn)接口 .利用虛擬化技術(shù)整合以上資源，形成一個(gè)大的虛擬化資源池，通過(guò)服務(wù)層對(duì)外提供數(shù)據(jù)運(yùn)行、存儲(chǔ)、備份等基礎(chǔ)服務(wù) .用戶(hù)不再負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和計(jì)算，而由分步在互聯(lián)網(wǎng)的云計(jì)算中心負(fù)責(zé)運(yùn)行，為用戶(hù)提供動(dòng)態(tài)、易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源，用戶(hù)不需要去維護(hù)云計(jì)算資源，軟硬件資源都是封裝成服務(wù)的（資源在物理上以分布式的共享方式存在，但在邏輯上以單一整體的形式呈現(xiàn)）.云計(jì)算透過(guò)虛擬化技術(shù)快速部署資源，提供軟硬件服務(wù)，根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和配置，降低了應(yīng)用成本，提升運(yùn)行效率（傳統(tǒng)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的利用率在20%～30%間，云中心可將IT資源的利用率控制在60%），減少使用者終端處理負(fù)擔(dān)，降低其對(duì)IT專(zhuān)業(yè)知識(shí)的依賴(lài)，同時(shí)提供定制化服務(wù).采取存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)解決集中存儲(chǔ)的問(wèn)題，存儲(chǔ)虛擬化可以使邏輯存儲(chǔ)單元在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)整合 .云平臺(tái)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)劃：各個(gè)應(yīng)用服務(wù)本身自成獨(dú)立的備份容災(zāi)系統(tǒng)，各應(yīng)用服務(wù)獨(dú)立備份容災(zāi)系統(tǒng)，各應(yīng)用定制獨(dú)立任務(wù)策略 .通過(guò)統(tǒng)一的備份容災(zāi)系統(tǒng)組成云平臺(tái)的備份容災(zāi)系統(tǒng) .云存儲(chǔ)通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備向存儲(chǔ)服務(wù)的轉(zhuǎn)變 .將門(mén)戶(hù)、OA、教務(wù)、一卡通等應(yīng)用系統(tǒng)集成管理，構(gòu)建了統(tǒng)一框架的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，以Web services方式向用戶(hù)提供應(yīng)用訪(fǎng)問(wèn)接口.

管理層中安全防護(hù)的實(shí)現(xiàn)策略：設(shè)置訪(fǎng)問(wèn)控制，完善入侵檢測(cè)，設(shè)置信息安全級(jí)別，提供數(shù)據(jù)加密和傳送密碼，及時(shí)對(duì)漏洞進(jìn)行維護(hù)，設(shè)置取證日志和網(wǎng)絡(luò)日志，隨時(shí)跟蹤并監(jiān)測(cè)用戶(hù)數(shù)據(jù)信息的存放位置，實(shí)時(shí)將用戶(hù)數(shù)據(jù)信息存放到兩日志中.

3 云平臺(tái)的應(yīng)用

云平臺(tái)是未來(lái)智慧校園的底層支持 .云平臺(tái)的建立，可實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和共享，同時(shí)可以進(jìn)行相關(guān)的事物處理，提供文檔管理，內(nèi)容搜索，自動(dòng)化辦公，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，內(nèi)部交流，知識(shí)管理等平臺(tái) .通過(guò)云計(jì)算的SAAS服務(wù)，只要在云服務(wù)端進(jìn)行一次部署，就可以滿(mǎn)足校園內(nèi)所有客戶(hù)端的使用需求，幫助數(shù)字化校園建立良好的教學(xué)氛圍 .還可將淘汰的舊電腦，作為終端接入學(xué)校的云計(jì)算服務(wù)繼續(xù)使用，能極大地節(jié)省資源，保護(hù)學(xué)校原有的投資 .實(shí)現(xiàn)校內(nèi)學(xué)科優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，構(gòu)建全新的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)和使用，建立立體化教學(xué)資源體系 .提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，建立以人為本，以教學(xué)為中心的服務(wù)體系.

4 云平臺(tái)建設(shè)中的問(wèn)題

云計(jì)算帶來(lái)的一個(gè)最大挑戰(zhàn)就是解決大規(guī)模虛擬機(jī)部署所帶來(lái)的I／O瓶頸.目前云計(jì)算是從企業(yè)級(jí)層面發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新興技術(shù)，目前在國(guó)內(nèi)它還沒(méi)有形成明確的標(biāo)準(zhǔn) .云計(jì)算模式下，資源的集中化會(huì)放大安全威脅和風(fēng)險(xiǎn) .云建設(shè)各自為政、難以發(fā)揮協(xié)同優(yōu)勢(shì)等因素，成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題

5 結(jié)論

基于云計(jì)算的數(shù)字化校園，是高校數(shù)字化校園建設(shè)進(jìn)入第四步建設(shè)階段—— 智慧校園的關(guān)鍵，它會(huì)對(duì)IT產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響.云計(jì)算平臺(tái)的引入會(huì)徹底改變高校數(shù)字化建設(shè)格局，會(huì)對(duì)高校工作方式和服務(wù)模式帶來(lái)根本性的改變 .隨著“智慧校園”時(shí)代的來(lái)臨，云計(jì)算也會(huì)逐步克服瓶頸，迎來(lái)更快的發(fā)展.

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［5］梁修榮 .構(gòu)建“云計(jì)算”數(shù)字化校園網(wǎng)解決方案探究［J］.信息通訊，2014，（3）.