基于私有云的高校教學機房可行性研究

張虹霞

[摘 ?要]信息化時代，高校教學機房作為高等教育教學環(huán)節(jié)中的重要組成部分，是高校教學、科研等工作的保障。但隨著技術(shù)的發(fā)展，信息化要求的不斷提高，傳統(tǒng)高校教學機房的架構(gòu)模式在運行中暴露出越來越多的弊端：效率低、成本高、不環(huán)保、缺乏集中管理手段……使得高校機房在支持教學、科研等工作上顯得有些力不從心。應(yīng)用云計算技術(shù)，搭建私有云，通過私有云替代高校傳統(tǒng)教學機房，在成本、性能、可管理性、靈活性、環(huán)保等方面擁有諸多優(yōu)勢，將是未來高校教學機房發(fā)展的新方向。

[關(guān)鍵詞]教學機房;私有云;IaaS;Vsphere;openstack

中圖分類號：TP317 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0226-01

一、引言

高等院校作為培養(yǎng)高素質(zhì)人才的基地，每個高校都為自己構(gòu)建了大量的實驗室用于人才培養(yǎng)。據(jù)統(tǒng)計，在當前高校中，實驗室主要以計算機機房的形式存在。計算機機房是培養(yǎng)學生實踐操作能力的重要基地，也是一個學校重要的實訓基地，承擔了大量的實踐教學任務(wù)，直接影響到教學效果和科研工作的開展。因此各高校都非常重視計算機機房的建設(shè)與管理。

傳統(tǒng)高校教學機房的建設(shè)和管理模式在運行過程中，已經(jīng)暴露出了越來越多的弊端：效率低下、投入成本高、管理性差、不夠環(huán)?！褔乐刂萍s了計算機機房的發(fā)展和高校實踐教學工作的開展。云計算是當前IT行業(yè)的新興技術(shù)，短短幾年時間就獲得到長足發(fā)展，其具有高伸縮性、高可靠性、高通用性、高性價比、高靈活性、資源定制、綠色環(huán)保……諸多優(yōu)勢，體現(xiàn)出了廣闊的發(fā)展前景。借助云計算技術(shù)搭建高校私有云，替代傳統(tǒng)高校機房，將有助于破除傳統(tǒng)機房在運營中的種種弊端，也將為高校機房的發(fā)展帶來全新的機遇和廣闊的空間。

二、高校傳統(tǒng)教學機房運營模式

由于教學需要，高校往往需要投入大量成本建設(shè)教學機房，每個機房由于承擔教學、科研等內(nèi)容的不同，需要配備不同軟、硬件配置的計算機。教學機房由管理員分別進行管理，在很大程度是對單臺計算機的管理。這種傳統(tǒng)的、落后的建設(shè)和管理模式主要暴露出以下缺點：

（一）機房設(shè)備更新周期快，成本投入高

一直以來，高校機房是一項高投入、更新周期快的項目。當前計算機軟、硬件系統(tǒng)更新?lián)Q代周期越來越短，在傳統(tǒng)教學機房建設(shè)和管理模式下，隨著教學、科研等對計算機系統(tǒng)提出越來越高的要求，將迫使各高校不斷進行成本投入，更新設(shè)備。根據(jù)經(jīng)驗表明，高校普通教學機房的更新周期為4～5年，讓各高校背負了沉重的經(jīng)濟負擔。

（二）管理難度大，管理成本高

在傳統(tǒng)高校教學機房的管理模式下，往往需要為機房配備專職管理員，一般4～5個機房就需要一個專職管理員。由于各機房所承擔的教學任務(wù)不同，軟、硬件配置也不相同，管理員對機房的管理和維護通常都是以機房為單位，甚至以單臺計算機為單位進行。缺乏統(tǒng)一集中的管理手段，管理難度大、工作負荷重、效率較低下，相應(yīng)的高校所付出的管理成本也較高。

（三）缺乏彈性，難以做到資源動態(tài)調(diào)配

教學機房一般根據(jù)所承擔的教學、科研任務(wù)的不同配備不同的軟、硬件系統(tǒng)，并且在相對較長時間內(nèi)是固定的。實踐表明，對一個機房的軟、硬件系統(tǒng)進行更新或調(diào)整往往需要花費較大的時間和精力。但是教學、科研任務(wù)的需求是動態(tài)變化的，在特殊情況下，往往需要機房在極短時間內(nèi)調(diào)配更新系統(tǒng)資源，以滿足新的教學、科研任務(wù)需求，這是傳統(tǒng)教學機房無法解決的問題。

（四）設(shè)備利用率低

傳統(tǒng)教學機房靈活性差，一旦為特定教學任務(wù)定制了軟、硬件配置，一般在一個相對較長的時間內(nèi)保持恒定，都只能為該特定的教學任務(wù)提供服務(wù)。這往往導致某些機房長時間處于閑置狀態(tài)，設(shè)備利用率低下。

（五）能耗高，不環(huán)保

傳統(tǒng)教學機房的運營成在很大程度上是體現(xiàn)在計算機運行和機房制冷的能耗上。運營成本高昂，也不環(huán)保，這和當前我們所倡導的綠色環(huán)保理念相違背。

三、云計算

（一）云計算概述

云計算是當前IT行業(yè)興起的一門技術(shù)，到目前行業(yè)內(nèi)并未進行明確的定義。本質(zhì)上是一種全新的商業(yè)運行模型。是基于虛擬化技術(shù)、分布式計算、并行處理等傳統(tǒng)技術(shù)提出的全新的商業(yè)運籌模式。將網(wǎng)絡(luò)中的重要資源：帶寬、存儲、CPU、內(nèi)存、計算、軟件.......進行整合，形成計算機系統(tǒng)資源池-----云，以商品的形式在網(wǎng)絡(luò)上，對用戶提供按需付費的租賃服務(wù)。

四、搭建私有云替代傳統(tǒng)教學機房

（一）構(gòu)建思路

集中有限資金，搭建私有云，將IT資源組成資源池，利用校園網(wǎng)，提供虛擬機定制服務(wù)。在校園網(wǎng)中購入相對數(shù)量高性能服務(wù)器、存儲設(shè)備……，利用虛擬化技術(shù)將設(shè)備虛擬為資源池，搭建私有云。教學機房使用“瘦客戶端”替代原有PC，或可直接將原PC作為“瘦客戶端“使用。這樣也可以節(jié)約一大筆成本，提高傳統(tǒng)IT資源的利用率。

通過私有云替代傳統(tǒng)教學機房，實現(xiàn)了對整個機房軟、硬件資源的整合。機房管理員對傳統(tǒng)機房的分散管理，將轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)管理員對私有云的“資源池”的管理。網(wǎng)絡(luò)管理員根據(jù)教學、科研等需求，制定相應(yīng)的虛擬機模版。在教學過程中，學生在機房使用“瘦客戶端”登錄私有云平臺，根據(jù)教學內(nèi)容的不同，申請相應(yīng)云主機即可。

（二）建議平臺

1. Vsphere

是VMware公司推出的基于云的新一代數(shù)據(jù)中心虛擬化產(chǎn)品套件，提供了虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)、高可用性、集中管理、監(jiān)控等一整套解決方案 。

2. Openstack

是一個開源的項目，為用戶提供了一個部署云計算的操作平臺。在OpenStack管理下的云平臺充分利用了底層的硬件資源，且平臺更易于擴展和管理。OpenStack內(nèi)部有多個項目，提供不同的服務(wù)，包括網(wǎng)絡(luò)，計算，存儲，虛擬化等各方面。

（三） 優(yōu)點

1. 建設(shè)成本低

通過搭建私有云替代傳統(tǒng)教學機房，將省去傳統(tǒng)PC機的采購，轉(zhuǎn)為采購“瘦客戶端”。“瘦客戶端”的采購成本僅僅為傳統(tǒng)PC的三分之一左右。并且還可利用原本頻臨淘汰的PC，將其作為“瘦客戶端”繼續(xù)發(fā)揮余熱。雖然在搭建私有云時需要一定的成本投入，但和傳統(tǒng)機房搭建的成本相比，私有云仍具有較高的成本優(yōu)勢。

2. 提供集中管理手段，管理成本低

在私有云環(huán)境下，對教學機房的管理將轉(zhuǎn)化為主要對“資源池”的管理。網(wǎng)絡(luò)管理員通過集中管理“資源池”，即可完成大部分傳統(tǒng)機房的管理工作。也不再需要為機房配備大量的傳統(tǒng)機房管理員，只需要一定數(shù)量的管理員負責“瘦客戶端”機房的管理。對“瘦客戶端”機房的管理難度大大低于傳統(tǒng)機房的管理難度。

3. 更具彈性和靈活性

高彈性是云計算的典型特征。網(wǎng)絡(luò)管理員在資源池里可根據(jù)教學需求變化，實時、動態(tài)、靈活地對IT軟、硬件資源進行調(diào)配，以滿足教學變化要求。

4. 更綠色環(huán)保

“瘦客戶端”的能耗是傳統(tǒng)PC的三分之一左右。雖然私有云可能會產(chǎn)生一定的能耗增加，但從整個系統(tǒng)上去看，系統(tǒng)總體能耗將大大降低，也更加經(jīng)濟、環(huán)保、綠色。

五、結(jié)束語：

利用當前先進的云計算技術(shù)，搭建高校私有云替代高校傳統(tǒng)的教學機房。具有集中管理、成本低廉、資源動態(tài)調(diào)配、更綠色環(huán)保等優(yōu)勢。雖然在具體實施過程中還有諸多問題需要解決，但隨著技術(shù)的發(fā)展，搭建私有云替代高校傳統(tǒng)教學機房必將是未來高校機房發(fā)展的一個新方向。

參考文獻

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