“智慧校園”數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵技術(shù)

任 斌

（江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院淮安223003）

“智慧校園”數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵技術(shù)

任 斌

（江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院淮安223003）

“智慧校園”自身擁有龐大的數(shù)據(jù)資源，能否建成一個(gè)成功的數(shù)據(jù)中心，是評價(jià)“智慧校園”建設(shè)是否成功的關(guān)鍵因素，本文著重分析了云計(jì)算與虛擬化技術(shù)這兩個(gè)在智慧校園數(shù)據(jù)中心中的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

智慧校園大數(shù)據(jù)云計(jì)算虛擬化

數(shù)據(jù)中心是一整套復(fù)雜的設(shè)施。它不僅僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它與之配套的設(shè)備（例如通信和存儲系統(tǒng)），還包含冗余的數(shù)據(jù)通信連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及各種安全裝置，是各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)資源進(jìn)行集中、集成、共享、分析的場地、工具、流程等的有機(jī)組合。

“智慧校園”自身擁有龐大的數(shù)據(jù)資源，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)也會不斷產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間還要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換，這些數(shù)據(jù)既有結(jié)構(gòu)化的也有非結(jié)構(gòu)化的，因此組織存放這些數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心就顯得非常重要?？梢哉f存儲于數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)是“智慧校園”的應(yīng)用基礎(chǔ)，一個(gè)成功的數(shù)據(jù)中心是決定“智慧校園”建設(shè)是否成功的一個(gè)關(guān)鍵因素。

一、虛擬化技術(shù)

高校信息化起步較早，“智慧校園”數(shù)據(jù)中心大都是在原有數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)改造的。早期主要解決如何建設(shè)數(shù)據(jù)中心的問題，主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)中心端到端網(wǎng)絡(luò)整合，即根據(jù)業(yè)務(wù)需求，基于開放標(biāo)準(zhǔn)的IP協(xié)議，完成對企業(yè)現(xiàn)有異構(gòu)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)資源和IT資源的整合。數(shù)據(jù)中心端到端網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)以功能分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)分層和服務(wù)器分級為原則和特點(diǎn)。通過多種高可用技術(shù)和良好網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心可靠運(yùn)行，保證業(yè)務(wù)的永續(xù)性。

但以前高校業(yè)務(wù)系統(tǒng)存在著習(xí)慣性的煙囪式建設(shè)情況，業(yè)務(wù)系統(tǒng)或者基礎(chǔ)設(shè)施以垂直體系建設(shè)，逐漸形成了資源與信息的孤島，例如存在原有存儲利用率不高，未來擴(kuò)展困難等問題。這種傳統(tǒng)的IT架構(gòu)已經(jīng)無法完全滿足“智慧校園”新業(yè)務(wù)快速部署的要求，并且孤島式的基礎(chǔ)架構(gòu)存在效率低下、成本高企、人力維護(hù)難度大，數(shù)據(jù)共享困難等情況。

隨著虛擬化技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來越多的業(yè)務(wù)應(yīng)用被遷移或者部署到虛擬化平臺中。虛擬化是一種資源管理技術(shù)，是將計(jì)算機(jī)的各種實(shí)體資源，如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存及存儲等，予以抽象、轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)出來，打破實(shí)體結(jié)構(gòu)間的不可切割的障礙，使用戶可以比原本的組態(tài)更好的方式來應(yīng)用這些資源。這些資源新的虛擬部份是不受現(xiàn)有資源的架設(shè)方式，地域或物理組態(tài)所限制。一般所指的虛擬化資源包括計(jì)算能力和資料存儲。虛擬化技術(shù)主要可以用來解決高性能的物理硬件產(chǎn)能過剩和老的舊的硬件產(chǎn)能過低的重組重用，透明化底層物理硬件，從而最大化的利用物理硬件設(shè)備。

而傳統(tǒng)的應(yīng)用孤島式的數(shù)據(jù)中心模型擴(kuò)展性差，核心資源的分配與業(yè)務(wù)應(yīng)用發(fā)展出現(xiàn)不匹配，使得資源利用不均勻，導(dǎo)致運(yùn)行成本提高、現(xiàn)有投資無法達(dá)到最優(yōu)化的利用、新業(yè)務(wù)部署難度增大、現(xiàn)有業(yè)務(wù)持續(xù)性得不到保證、安全面臨威脅。通過虛擬化技術(shù)構(gòu)建共享的資源池，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源、計(jì)算計(jì)算和存儲資源的幾種管理、規(guī)劃和控制，簡化管理維護(hù)、提高設(shè)備資源利用率、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程部署、降低維護(hù)成本。

采用存儲虛擬化技術(shù)，可全面整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心后端存儲資源，打通不同品牌、新舊存儲等限制，實(shí)現(xiàn)存儲池化，面向前端提供統(tǒng)一的存儲服務(wù)，為前端服務(wù)提供應(yīng)用交付級別的存儲管理，滿足用戶在性能、容量、可擴(kuò)展性、高可用性等的要求，為高校未來業(yè)務(wù)發(fā)展和數(shù)據(jù)增長，提供有力的支撐。

在高校信息化的發(fā)展中，數(shù)據(jù)安全開始變得越來越重要，因?yàn)閿?shù)據(jù)中心承載著越來越多和越來越重要的應(yīng)用和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，絕大部分高校目前沒有規(guī)劃統(tǒng)一有效的保護(hù)策略，隨著虛擬化和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的手工備份、磁帶備份則成為信息管理部門的一項(xiàng)繁重工作，并且由于高校日常教學(xué)與科研，文化與生活，校務(wù)與決策越來越依賴業(yè)務(wù)系統(tǒng)和應(yīng)用，因此保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全，使核心應(yīng)用及數(shù)據(jù)具備容災(zāi)功能，就變得十分迫切了。

適應(yīng)“智慧校園”的新一代數(shù)據(jù)中心應(yīng)具有應(yīng)用安全與資源智能的特性?；赥CP/IP的開放架構(gòu)，保證各種新業(yè)務(wù)和應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)體系架構(gòu)上平滑部署和升級，滿足用戶的多變需求，保證數(shù)據(jù)中心的持續(xù)服務(wù)和業(yè)務(wù)連續(xù)性。各種應(yīng)用的安全、優(yōu)化與集成可以無縫的部署在數(shù)據(jù)中心之上。通過智能化管理平臺實(shí)現(xiàn)對資源的智能化管理，資源智能分配調(diào)度，構(gòu)建高度智能、自動化數(shù)據(jù)中心。

二、云計(jì)算技術(shù)

在“智慧校園”環(huán)境中的每個(gè)人都希望能隨時(shí)的獲取公共信息資源、發(fā)布個(gè)人信息，個(gè)人擁有私有網(wǎng)絡(luò)存儲空間、能對其進(jìn)行有效靈活的管理、能對其中的資源進(jìn)行共享。各種各樣的“云”，為適應(yīng)上述的要求在虛擬化的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)上發(fā)展迅速起來。

云的基本特征是動態(tài)、彈性、靈活，按需計(jì)算，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與技術(shù)雖然也能構(gòu)筑云計(jì)算的基礎(chǔ)平臺，但是因此而形成的傳統(tǒng)運(yùn)行架構(gòu)卻無法支撐如此動態(tài)化的IT業(yè)務(wù)要求。它必然要求一種新的數(shù)據(jù)中心IT運(yùn)行模式，將大量的計(jì)算資源以動態(tài)、按需的服務(wù)方式供應(yīng)和部署。傳統(tǒng)業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)下，由于多種技術(shù)之間的孤立性（LAN與SAN），使得數(shù)據(jù)中心服務(wù)器總是提供多個(gè)對外IO接口：用于數(shù)據(jù)計(jì)算與交互的LAN接口以及數(shù)據(jù)訪問的存儲接口，某些特殊環(huán)境如特定HPC（高性能計(jì)算）環(huán)境下的超低時(shí)延接口。服務(wù)器的多個(gè)IO接口導(dǎo)致了數(shù)據(jù)中心環(huán)境下多個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)同時(shí)存在，不僅使得數(shù)據(jù)中心布線復(fù)雜，不同的網(wǎng)絡(luò)、接口造成的異構(gòu)還直接增加了額外人員的運(yùn)行維護(hù)、培訓(xùn)管理等高昂成本投入，特別是存儲網(wǎng)絡(luò)的低兼容性特點(diǎn)，使得數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)擴(kuò)展往往存在約束。

由于傳統(tǒng)應(yīng)用對IT資源的獨(dú)占性（如單個(gè)應(yīng)用獨(dú)占服務(wù)器），使得數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)密度低，造成有限的物理空間難以滿足業(yè)務(wù)快速發(fā)展要求，而已有的系統(tǒng)則資源利用效率低下。而且，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)模式下，由于規(guī)模小，業(yè)務(wù)遵循按需規(guī)劃，業(yè)務(wù)應(yīng)用部署過程復(fù)雜、周期漫長，難以滿足靈活的IT運(yùn)行要求在云計(jì)算這種變革性運(yùn)營與服務(wù)模式下，必須能夠解決成本、彈性、按需增長的業(yè)務(wù)要求，并改進(jìn)與優(yōu)化IT運(yùn)行架構(gòu)。因此，云計(jì)算服務(wù)必然要求一種大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心IT運(yùn)行方式，在極大程度上降低云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的單位建設(shè)成本，大幅降低運(yùn)行維護(hù)的單位投入成本。通過網(wǎng)絡(luò)與I/O的整合來消除數(shù)據(jù)中心的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與接口環(huán)境，云計(jì)算中心需要優(yōu)化、簡化的布線與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。由于其業(yè)務(wù)集中度、服務(wù)的客戶數(shù)量遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，導(dǎo)致了高帶寬的業(yè)務(wù)流。所以，為滿足云計(jì)算的業(yè)務(wù)要求，統(tǒng)一的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)要素必然包括：超高速交換、統(tǒng)一交換、虛擬化交換、透明化交換。

“云”技術(shù)能很好滿足“智慧校園”對大數(shù)據(jù)存儲與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用的要求，未來“智慧校園”的各種數(shù)據(jù)一定是存儲分布在各類“云”中，各種“公有云”與“私有云”將共同構(gòu)成“智慧校園”的數(shù)據(jù)中心。

[1]韓月娟.論大數(shù)據(jù)時(shí)代下的智慧校園建設(shè)[J].福建電腦，2014（12）.

[2]張玲，溫向明.基于大數(shù)據(jù)的智慧校園建設(shè)研究[EB/OL].中國科技論文在線http://www.paper.edu.cn.

[3]東興，宓詠，郭清順.高校信息化發(fā)展現(xiàn)狀與政策建議[J].中國教育信息化，2009（8）：27-30.

任斌（1974～），男，工學(xué)碩士，副教授，工程師；工作單位：江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心；研究方向：校園信息化建設(shè)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)。

Key Technology of Data Center in the"Smart Campus"

Ren Bin
(Jiangsu Food & Pharmaceutical Science College Huai'an 223003)

"Smart campus"itself possessed huge data resources,whether to build a successful data center or not,is the evaluation of"smart campus"construction and the key factors of success,this paper analyzes the cloud computing and virtualization technology both in the two key technologies of data center in smart campus.

Smart campus Big data Cloud computing Virtualization

TP393.18

B

161010-7386