試論基于云計(jì)算的高校數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：基于云計(jì)算的高校數(shù)據(jù)中心依靠其自身具備的優(yōu)勢(shì)成為研究和發(fā)展的主流，能為用戶提供更為便捷和多樣的服務(wù)。文章以高校云計(jì)算數(shù)據(jù)中心為目標(biāo)，探討了數(shù)據(jù)中心建設(shè)現(xiàn)狀，總結(jié)了在高校云計(jì)算數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中所需要注意的要點(diǎn)，最后提出了一套適用于高校教務(wù)服務(wù)的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的實(shí)現(xiàn)方案。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；數(shù)據(jù)中心；虛擬機(jī)；高校服務(wù)

引言

在信息技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，各高校教務(wù)、科研以及辦公等業(yè)務(wù)都通過(guò)信息技術(shù)的方式開(kāi)展，導(dǎo)致高校對(duì)于各類信息系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間等需求量都越來(lái)越高，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也不得不隨之不斷擴(kuò)大。為了保障服務(wù)順利開(kāi)展，業(yè)務(wù)辦理過(guò)程具有較高的安全性，各高校對(duì)于數(shù)據(jù)中心安全性、可靠性的要求也越來(lái)越高[1]?？梢?jiàn)，傳統(tǒng)的高校數(shù)據(jù)中心已經(jīng)無(wú)法跟上時(shí)代的步伐，適用性也越來(lái)越差。為了改善高校數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀，可以通過(guò)云計(jì)算、虛擬化等方式對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面整合。

1 高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)現(xiàn)狀

虛擬化技術(shù)對(duì)于高校數(shù)據(jù)中心的優(yōu)化、簡(jiǎn)化起到了重要的作用，利用虛擬化技術(shù)以及云計(jì)算能夠完成IT基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境的功能，并改善現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心構(gòu)架以及管理模式。但當(dāng)前各高校建設(shè)數(shù)據(jù)中心依然只簡(jiǎn)單的利用虛擬服務(wù)器代替物理服務(wù)器，忽略了對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)用交付系統(tǒng)等方面的協(xié)調(diào)和改善，虛擬化技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)并得到充分發(fā)揮。當(dāng)前各高校數(shù)據(jù)中心在運(yùn)行過(guò)程中依然存在諸多問(wèn)題，例如：連續(xù)性和靈活性較差、維護(hù)管理成本較高等。數(shù)據(jù)中心若只進(jìn)行服務(wù)器的虛擬化而忽略其他硬件資源相應(yīng)的調(diào)整，信息系統(tǒng)與硬件資源之間就會(huì)出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，無(wú)法滿足應(yīng)用系統(tǒng)的需要，嚴(yán)重影響了信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，結(jié)合云計(jì)算技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)以及網(wǎng)上支付系統(tǒng)，而且能夠統(tǒng)一的管理硬件資源，合理分配個(gè)硬件應(yīng)承擔(dān)的任務(wù)，屏蔽底層硬件細(xì)節(jié)，降低了研究與應(yīng)用的復(fù)雜性。將硬件系統(tǒng)模塊化，使其具有較高的獨(dú)立性，較低的耦合性。應(yīng)用系統(tǒng)所需要的計(jì)算、存儲(chǔ)等資源都可以實(shí)現(xiàn)按需獲取，保證了業(yè)務(wù)的高效性、連續(xù)性以及可用性。利用云計(jì)算技術(shù)建設(shè)高校數(shù)據(jù)中心能夠有效解決服務(wù)器在虛擬化過(guò)程中所帶來(lái)的問(wèn)題。

2 基于云計(jì)算高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)要點(diǎn)

2.1 資源池

高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)過(guò)程中可通過(guò)虛擬化的手段，將數(shù)據(jù)中心軟件資源以及硬件資源整合成為一個(gè)虛擬的資源池，可以有效簡(jiǎn)化硬件資源的管理和調(diào)度，資源可以實(shí)現(xiàn)按需獲取，同時(shí)空閑的資源會(huì)自動(dòng)釋放，這一技術(shù)是云計(jì)算數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)。資源池化的實(shí)現(xiàn)能夠?qū)㈦x散形的硬件資源管理方式轉(zhuǎn)為虛擬化的資源共享，管理工作會(huì)更加便捷、效率更高。資源池化能夠根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要來(lái)進(jìn)行分配，實(shí)現(xiàn)按需獲取。另外，資源池化還可以實(shí)現(xiàn)各類業(yè)務(wù)的快速部署，合理分配動(dòng)態(tài)資源。

2.2 資源動(dòng)態(tài)管理

資源動(dòng)態(tài)管理是云計(jì)算高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)十分重要的一點(diǎn)。數(shù)據(jù)中心的核心在于如何管理應(yīng)用數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是信息的一種形式，管理的效率直接決定著使用的效率。不同的用戶對(duì)不同的數(shù)據(jù)有著不同的關(guān)注度和使用度。用戶希望獲取的僅僅是其所需求的，因此對(duì)于存儲(chǔ)資源和管理資源的時(shí)候，要?jiǎng)討B(tài)的區(qū)分這些對(duì)于用戶不同的貢獻(xiàn)度。動(dòng)態(tài)管理資源可以有效提高硬件資源的利用率。同時(shí)也使得數(shù)據(jù)中心能夠更靈活的滿足應(yīng)用需求。數(shù)據(jù)中心可利用分布式資源調(diào)度等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)管理。

2.3 動(dòng)態(tài)擴(kuò)展

資源與需求是在不斷地變化的。為了滿足應(yīng)用需求，數(shù)據(jù)中心的資源也必須根據(jù)應(yīng)用需求動(dòng)態(tài)地?cái)U(kuò)展以滿足當(dāng)前最新的應(yīng)用需求。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化、個(gè)性化的管理。在擴(kuò)展當(dāng)前資源池的時(shí)候，要保證當(dāng)前正在進(jìn)行服務(wù)的前提下進(jìn)行。為了預(yù)防擴(kuò)展過(guò)程中，出現(xiàn)新舊平臺(tái)建設(shè)的不銜接問(wèn)題，可以數(shù)據(jù)中心模塊化，提高各個(gè)數(shù)據(jù)中心模塊的獨(dú)立性，降低模塊之間的耦合性。每個(gè)模塊都具有計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)方面的資源，使得各個(gè)模塊可以相對(duì)獨(dú)立的工作，減少擴(kuò)展時(shí)的相互影響，提高后期建設(shè)和維護(hù)的效率。

3 基于云計(jì)算的高校數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 計(jì)算系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源虛擬化的一種可靠方式是服務(wù)器虛擬化。在各大高校中，目前應(yīng)用較為廣泛的是通過(guò)vSphere來(lái)虛擬化平臺(tái)。它是目前市場(chǎng)上唯一可供生產(chǎn)環(huán)境使用的服務(wù)器虛擬化套件。虛擬化技術(shù)創(chuàng)建了高效而靈活的存儲(chǔ)池，不僅簡(jiǎn)化了虛擬機(jī)的存儲(chǔ)操作過(guò)程，還可直接利用存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)的各項(xiàng)功能，為在虛擬環(huán)境中使用和管理存儲(chǔ)系統(tǒng)提供了最有效的方式。系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先考慮的是功能的完善，其后是性能的改進(jìn)。評(píng)判一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理在于能夠滿足用戶的需求。其次，是一個(gè)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和容錯(cuò)性。能夠在用戶需求不斷變動(dòng)的情況下，做出改進(jìn)。系統(tǒng)的整體架構(gòu)不應(yīng)有較大的改變，以使用那個(gè)各類業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)的需求[2]。

3.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心相比，網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)用方式主要是面向云服務(wù)的，并不是面向復(fù)雜的物理底層設(shè)施來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化能夠?qū)?shù)據(jù)中心其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的調(diào)用方式脫離物理位置以及物理狀態(tài)，這是基于云計(jì)算的構(gòu)架中IT資源池化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。高校數(shù)據(jù)中心由于其所承擔(dān)的業(yè)務(wù)及應(yīng)用特點(diǎn)等決定了其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的形式，即必須要將傳統(tǒng)的校園網(wǎng)接入考慮到其中，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)估計(jì)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)接入。在設(shè)計(jì)高校數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)可采用超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心交換機(jī)作為核心，另一方面，還可通過(guò)對(duì)虛擬機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)配備的軟交換機(jī)的交換方式進(jìn)行改進(jìn)來(lái)提升虛擬化網(wǎng)絡(luò)其運(yùn)行質(zhì)量。

3.3 存儲(chǔ)系統(tǒng)

云計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式為分布式存儲(chǔ)，對(duì)服務(wù)器的穩(wěn)定性要求降低了，但對(duì)存儲(chǔ)的可靠性以及性能都有著更高的要求，存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)中心的核心及運(yùn)行的基礎(chǔ)，其性能優(yōu)劣、質(zhì)量好壞都會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生全面的影響，不斷發(fā)展和完善存儲(chǔ)系統(tǒng)是整個(gè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)過(guò)程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。一方面應(yīng)當(dāng)根據(jù)運(yùn)算量充分考慮適宜的存儲(chǔ)容量，另一方面應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮系統(tǒng)的I/O性能。為了完善云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)，可以采用EMC公司的VNX存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行建設(shè)。

3.4 安全應(yīng)用交付系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)安全應(yīng)用交付系統(tǒng)對(duì)于高校數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)是十分有效的一道安全屏障。安全應(yīng)用交付系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱SSA，是指將客戶的關(guān)鍵應(yīng)用高效、安全、智能、可靠的發(fā)布到用戶端。采用負(fù)載均衡、應(yīng)用加速、Web應(yīng)用安全、連接優(yōu)化等技術(shù)。在極大提高數(shù)據(jù)中心核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可用性、效率和安全性的同時(shí)，降低數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施投資成本、維護(hù)復(fù)雜度和能源消耗。在虛擬機(jī)安全產(chǎn)品的選擇上也應(yīng)當(dāng)慎重考慮。在這一方案中，可以采用Deep Security，這是綜合了保護(hù)服務(wù)器以及應(yīng)用程序功能的安全系統(tǒng)，通過(guò)與虛擬機(jī)管控中心的整合，提升了資源計(jì)算的效率。

3.5 云管理平臺(tái)

云管理平臺(tái)作為對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行資源管理和調(diào)配的平臺(tái)，管理各個(gè)資源池工作負(fù)載交付，也是實(shí)現(xiàn)IaaS關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。云管理平臺(tái)所具備的功能應(yīng)當(dāng)能夠針對(duì)不同資源池提供統(tǒng)一的管理接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)架構(gòu)中各個(gè)資源池的集中管理，其功能主要包括資源管理、資源監(jiān)控以及故障檢測(cè)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等等管理工作。云管理平臺(tái)構(gòu)建方式可以在vSphere為云計(jì)算系統(tǒng)所提供的基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)架上通過(guò)第三方軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)兩者的對(duì)接。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于云計(jì)算的高校數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心相比較，業(yè)務(wù)處理更高效、更簡(jiǎn)化，但對(duì)于硬件設(shè)備以及各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)要求都更高。只有根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)需求，通過(guò)對(duì)計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)交付應(yīng)用以及存儲(chǔ)等系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)和不斷完善，才能建設(shè)具有更高業(yè)務(wù)處理能力的高校數(shù)據(jù)中心，更好地服務(wù)于校園內(nèi)的師生用戶。

參考文獻(xiàn)

[1]李璐穎，張?jiān)朴?，房秉?云計(jì)算在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].電信技術(shù)，2011（10）.

[2]王欣，張錚，張為華.數(shù)據(jù)中心的能源管理技術(shù)研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2016（3）.