校園數(shù)字化數(shù)據(jù)中心建設(shè)勢(shì)在必行

劉暉

摘 要：在校園數(shù)字化建設(shè)初期，通常是學(xué)校各職能部門按照自身實(shí)際需要，引進(jìn)并運(yùn)行各自的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，配置獨(dú)自所需的IT基礎(chǔ)保障環(huán)境。當(dāng)一個(gè)新的應(yīng)用引進(jìn)時(shí)，常常需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新的部署，因此，會(huì)產(chǎn)生數(shù)量過多的存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器，造成分散的物理位置，有較差的系統(tǒng)靈活性、數(shù)據(jù)的完整性和可用性，且使得全校的IT基礎(chǔ)設(shè)施總體擁有成本（TCO）、運(yùn)行管理成本和技術(shù)支持成本增加了，還使系統(tǒng)更復(fù)雜化了，從而降低了各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行水平。這種各自為政的模式已經(jīng)不能適應(yīng)學(xué)校數(shù)字化建設(shè)發(fā)展的需要，也是學(xué)校數(shù)字化發(fā)展的一大障礙。所以，要把各職能部門的小數(shù)據(jù)中心進(jìn)行合并，建成統(tǒng)一集中的數(shù)據(jù)中心，集中各職能部門的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，在統(tǒng)一的IT基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行，并由信息中心負(fù)責(zé)管理。該文重點(diǎn)闡述數(shù)據(jù)中心建設(shè)是：服務(wù)器系統(tǒng)的需求；存儲(chǔ)系統(tǒng)的需求；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的需求。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化 數(shù)據(jù)中心建設(shè) 系統(tǒng)需求 綠色節(jié)能

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）03（c）-0255-02

數(shù)字化校園是以校園網(wǎng)絡(luò)為依托而構(gòu)建起來的，集教育、教學(xué)、管理于一體的新型數(shù)字化的工作、學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，是基于傳統(tǒng)校園，通過先進(jìn)的信息化設(shè)備系統(tǒng)，將校園各項(xiàng)資源數(shù)字化，形成的一個(gè)數(shù)字空間。通過實(shí)現(xiàn)從教育環(huán)境、資源到應(yīng)用的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)各類信息的充分優(yōu)化利用，在時(shí)間和空間維度上延伸了現(xiàn)實(shí)的校園，使校園的運(yùn)行效率得到了提升，拓展了傳統(tǒng)的校園業(yè)務(wù)功能，教育過程最終實(shí)現(xiàn)了全面信息化。

數(shù)字化校園建設(shè)是以技術(shù)、資源、管理和服務(wù)為要素，核心目的就是為學(xué)校的教育、教學(xué)、管理服務(wù)，一切技術(shù)和手段都是圍繞這個(gè)核心，最大化發(fā)揮數(shù)字化校園的服務(wù)作用。

學(xué)校數(shù)字化校園的現(xiàn)狀與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)學(xué)校數(shù)字化校園建設(shè)水平、與學(xué)校改革發(fā)展對(duì)數(shù)字化校園建設(shè)的要求相比，還有相當(dāng)大的差距。加快學(xué)校高水平、有特色數(shù)字化校園的規(guī)劃與建設(shè)，已成為學(xué)校教育改革與發(fā)展的必然要求和重要推動(dòng)力。

隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，中等職業(yè)教育改革的不斷深入，配合學(xué)校整體改造升級(jí)以及學(xué)校做精做特的辦學(xué)定位，學(xué)校原有的硬件、軟件建設(shè)方面相對(duì)滯后，整體性和協(xié)調(diào)性問題日顯突出。信息化設(shè)備硬件隨著時(shí)間的推移和技術(shù)的進(jìn)步，日顯落后；應(yīng)用軟件也在維持著原有的單機(jī)運(yùn)行格局，資源和信息單擺浮擱，形成了“孤島”效應(yīng)。以上的因素導(dǎo)致有效的信息不能及時(shí)地為決策、管理等服務(wù)提供有效的數(shù)據(jù)支持，從而限制了數(shù)字化校園的進(jìn)一步發(fā)展。

傳統(tǒng)的學(xué)校數(shù)據(jù)存儲(chǔ)“孤島”逐步陷入困境，有其深層次原因的。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心是面向物理設(shè)備和單個(gè)項(xiàng)目的靜態(tài)資源管理和供應(yīng)。主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）物理設(shè)備資源管理的靜態(tài)化。

實(shí)際上，已經(jīng)建立的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，都是在努力管理好日益增多的物理設(shè)備，保持良好的環(huán)境，不要損壞和丟失，出了故障有人維修，以此保證數(shù)據(jù)的安全與存儲(chǔ)。

（2）工作負(fù)載管理的靜態(tài)化。

孤立的物理設(shè)備資源、不能共享的數(shù)據(jù)、靜態(tài)管理的工作負(fù)載，整個(gè)數(shù)據(jù)中心不能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)調(diào)度，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的狀態(tài)導(dǎo)致資源利用效率低下，不僅服務(wù)器工作負(fù)載是靜態(tài)的，而且網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)系統(tǒng)的工作負(fù)載也是靜態(tài)的，從而導(dǎo)致所有資源利用效率的全面低下。

（3）基礎(chǔ)設(shè)施靜態(tài)耦合。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心多數(shù)設(shè)備部件都是緊密耦合的，其內(nèi)部由許多基于單個(gè)項(xiàng)目需要而建立起來的一個(gè)“項(xiàng)目孤島”組成，從網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和存儲(chǔ)所有資源都與對(duì)應(yīng)項(xiàng)目靜態(tài)地捆綁在一起，形成孤島的系統(tǒng)。這種靜態(tài)的結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，存在著一系列嚴(yán)重的實(shí)際問題。其中包括結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易運(yùn)維和耗能較大開支昂貴?；诓粩嘣黾拥膽?yīng)用需求，不同時(shí)期技術(shù)的更新、人員的變動(dòng)，使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心以及一些以傳統(tǒng)模式下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越變?cè)綇?fù)雜，不只是管理和維護(hù)費(fèi)用昂貴，而且有可能造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有人清楚的黑箱。

學(xué)校數(shù)字化校園建設(shè)的重要組成部分是新一代數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。學(xué)校數(shù)據(jù)中心建設(shè)的宗旨是“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一部署，以需求為導(dǎo)向，以應(yīng)用促發(fā)展，整合現(xiàn)有資源、有效實(shí)用、適度超前，在安全保密前提下實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、資源共享、相關(guān)業(yè)務(wù)流程整合”，通過成立數(shù)字化校園建設(shè)項(xiàng)目調(diào)研、實(shí)施小組，經(jīng)過對(duì)IT行業(yè)、企業(yè)、同類學(xué)校的調(diào)研、論證，形成學(xué)校數(shù)字化校園項(xiàng)目的規(guī)劃方案，統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一安排、分步實(shí)施地開展全面的數(shù)字化校園建設(shè)。

事實(shí)上，隨著數(shù)字化校園建設(shè)的全面展開，建設(shè)新一代數(shù)據(jù)中心既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)，勢(shì)在必行。數(shù)據(jù)中心建設(shè)是：（1）服務(wù)器系統(tǒng)的需求。（2）存儲(chǔ)系統(tǒng)的需求。（3）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的需求

第一，從分散的數(shù)據(jù)中心到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心。

數(shù)字化校園的早期建設(shè)，一般都是學(xué)校各職能部門根據(jù)自身實(shí)際情況，引進(jìn)和運(yùn)行各自的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，配置各自的機(jī)房、空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)器等IT基礎(chǔ)保障設(shè)備，配備了特定的操作系統(tǒng)和支持人員針對(duì)每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。

當(dāng)一個(gè)新的應(yīng)用引進(jìn)后，常常需要重新部署系統(tǒng)，因此導(dǎo)致部署數(shù)量過大的服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備，以及分散的物理位置，不但有較差的系統(tǒng)靈活性、數(shù)據(jù)的完整性和可用性，還造成整個(gè)學(xué)校IT基礎(chǔ)設(shè)施的總體擁有成本（TCO）、運(yùn)行管理成本和技術(shù)支持成本加大了，系統(tǒng)也更加復(fù)雜了，降低了各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行水平。

這種以各自為中心的模式已經(jīng)不能適應(yīng)學(xué)校數(shù)字化建設(shè)的需要了，也是學(xué)校數(shù)字化發(fā)展的一大瓶頸。所以整合各職能部門的小數(shù)據(jù)中心，集中統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，把各職能部門的業(yè)務(wù)系統(tǒng)集中起來，在IT基礎(chǔ)設(shè)施上統(tǒng)一運(yùn)行，有信息中心負(fù)責(zé)管理。

新校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中數(shù)據(jù)中心的建設(shè)同樣勢(shì)在必行?？紤]到未來云計(jì)算模式在校園網(wǎng)的部署，新校園網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心建議按照虛擬化的模式來進(jìn)行建設(shè)，虛擬化數(shù)據(jù)中心的建設(shè)分為服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化，服務(wù)器虛擬化的主要目的是提高服務(wù)器資源的利用率、優(yōu)化服務(wù)器資源配比，存儲(chǔ)虛擬化是為服務(wù)器提供海量的、可隨時(shí)擴(kuò)容的、可統(tǒng)一進(jìn)行管理的虛擬化存儲(chǔ)空間，而網(wǎng)絡(luò)虛擬化則作為虛擬化數(shù)據(jù)中心的底層基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)服務(wù)器系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)提供支撐，上述三個(gè)方面的虛擬化建設(shè)將為最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用虛擬化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第二，數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求分析。

（1）服務(wù)器系統(tǒng)需求分析。

校園數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用往往采用單獨(dú)的服務(wù)器部署，一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一臺(tái)物理服務(wù)器，服務(wù)器一旦出現(xiàn)問題整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓。并且每臺(tái)服務(wù)器具有很低的利用率，有較多的數(shù)量，所以存在很多的故障節(jié)點(diǎn)，盡管管理員無休止地進(jìn)行安裝、檢修等，宕機(jī)時(shí)間不斷加長(zhǎng)依然是在所難免的。因此，數(shù)字化校園各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的正常開展受到了較低的服務(wù)保障水平的影響。

同時(shí)隨著數(shù)字化校園上各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的不斷豐富使得網(wǎng)絡(luò)資源越發(fā)緊張，數(shù)據(jù)中心部署的各種應(yīng)用如統(tǒng)一電子郵件系統(tǒng)等，及傳統(tǒng)的IT應(yīng)用如域名解析、電子郵件對(duì)現(xiàn)有資源都產(chǎn)生了很大的沖擊。與此同時(shí)，大量的獨(dú)立服務(wù)器極低的利用率導(dǎo)致了資源的閑置，但又無法進(jìn)行合理的使用。

因此，擬通過在服務(wù)器上部署虛擬化技術(shù)，把一臺(tái)物理服務(wù)器分割成多個(gè)相互隔離獨(dú)立的“虛擬環(huán)境”，完全隔離各部門之間的應(yīng)用和數(shù)據(jù)，提高服務(wù)器的利用率，使各系統(tǒng)間的整體安全性得到改善，提高服務(wù)保障水平，從而使工作量和管理成本降低。

（2）存儲(chǔ)系統(tǒng)需求分析，

數(shù)據(jù)中心建成后，將會(huì)逐漸有各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)切換到數(shù)據(jù)中心上運(yùn)行，逐步增加的各類業(yè)務(wù)應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生海量的存儲(chǔ)空間需求，為滿足信息共享業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)存儲(chǔ)空間的需求，需要建設(shè)數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)系統(tǒng)，采用可以支持“塊級(jí)”數(shù)據(jù)應(yīng)用的存儲(chǔ)系統(tǒng)。為此存儲(chǔ)系統(tǒng)同樣需要采用虛擬化的技術(shù)，來使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的虛擬化得以實(shí)現(xiàn)。

通過存儲(chǔ)虛擬化將各存儲(chǔ)系統(tǒng)上的資源整合成單一的“存儲(chǔ)池”。經(jīng)過整合的空間則以虛擬資料卷的形式提供給服務(wù)器，當(dāng)容量在被應(yīng)用業(yè)務(wù)使用時(shí)，它們不需要對(duì)容量在哪個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)上進(jìn)行辨認(rèn)，對(duì)用戶是完全透明的。通過存儲(chǔ)虛擬化架構(gòu)，方能真正實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)空間的虛擬化，使其具有存儲(chǔ)容量整合，簡(jiǎn)化管理，擴(kuò)展靈活等多種虛擬化特點(diǎn)。

考慮到未來虛擬化數(shù)據(jù)中心中數(shù)據(jù)的重要性，可以提前進(jìn)行異地容災(zāi)方案的設(shè)計(jì)，在與主數(shù)據(jù)中心相隔一定距離的異地，建立異地災(zāi)備中心，定期將主數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)制到災(zāi)備中心，如此即使主數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)意外情況也可以保證數(shù)據(jù)的安全。

（3）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需求分析。

①數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)高性能的需求。

早期每個(gè)服務(wù)器上運(yùn)行一個(gè)業(yè)務(wù)，每臺(tái)服務(wù)器的流量會(huì)很少，甚至可能只有幾兆，而隨著服務(wù)器上部署的虛擬機(jī)越來越多，每臺(tái)服務(wù)器的流量也越來越大。尤其是在將來的虛擬化云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，超高密度的虛擬機(jī)數(shù)量引入了不同于以往任何傳統(tǒng)意義上數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)承載問題，大大增加了在單位空間和單位網(wǎng)絡(luò)接口的“服務(wù)器/虛擬機(jī)”的數(shù)量，相比較傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，對(duì)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的吞吐能力、轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)、突發(fā)流量吸收則提出了更高的要求。

②數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)“虛擬化”的需求。

數(shù)字化校園的核心領(lǐng)域是數(shù)據(jù)中心，不管是服務(wù)器部署，還是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，都要做到細(xì)致入微。所以，傳統(tǒng)上的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)因安全區(qū)域、安全等級(jí)、路由控制、策略部署、VLAN劃分、二層環(huán)路、冗余設(shè)計(jì)、多層結(jié)構(gòu)等諸多因素，產(chǎn)生較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加了數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理的難度。

為解決上述傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的問題，業(yè)界主流的解決方案是在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上使用虛擬化技術(shù)，多臺(tái)設(shè)備可通過虛擬化技術(shù)連接，“橫向整合”起來構(gòu)成一個(gè)“聯(lián)合設(shè)備”，這樣可以對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行集中管理和使用。

③數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持“服務(wù)器虛擬化”的需求。

如上所述服務(wù)器虛擬化的本質(zhì)是在一臺(tái)物理服務(wù)器上模擬出多個(gè)虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)都可以看作是一個(gè)邏輯的服務(wù)器，這些邏輯服務(wù)器間是要進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的，在一臺(tái)物理服務(wù)器上可能運(yùn)行數(shù)十個(gè)虛擬機(jī)，如此虛擬機(jī)之間的數(shù)據(jù)交互將會(huì)非常頻繁，為了將服務(wù)器從繁重的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換工作中解脫出來，回歸到原先的服務(wù)應(yīng)用功能上，要求虛擬化數(shù)據(jù)中心中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也需要支持虛擬化的功能，承擔(dān)虛擬機(jī)之間的數(shù)據(jù)交互任務(wù)，如此才能提高虛擬化服務(wù)器的整體處理能力。

④數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)“綠色節(jié)能”的需求。

數(shù)據(jù)中心是耗能巨大，這也是業(yè)界一致的認(rèn)同。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，伴隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，要是不有所控制，數(shù)據(jù)中心的能耗將呈現(xiàn)直線上升的態(tài)勢(shì)，2～3年的能耗就能超過數(shù)據(jù)中心自身的建設(shè)成本。因此，數(shù)據(jù)中心建設(shè)中需要重視的一個(gè)方面就是減少能耗問題。

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