基于虛擬化技術(shù)的高校云平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

張航?馬軍

摘要：本文首先從高校的實(shí)際出發(fā)，闡述了當(dāng)前高校信息化建設(shè)所面臨的問(wèn)題，分析了信息化建設(shè)中的5點(diǎn)不足；然后，分析了云計(jì)算技術(shù)所包含的內(nèi)容及特征；之后，以華北理工大學(xué)建設(shè)高校云平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為例，分析了高校建設(shè)云平臺(tái)的過(guò)程和技術(shù)特點(diǎn)。本文對(duì)指導(dǎo)其他高校建設(shè)云平臺(tái)具有建設(shè)意義。

關(guān)鍵詞：虛擬化技術(shù)；高校云平臺(tái)；設(shè)計(jì)與實(shí)踐

0 引言

近幾年，隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和國(guó)家對(duì)高校教育改革的不斷深入，高校的信息化建設(shè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。2010年7月29日教育部印發(fā)的《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中明確指出：“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)?！盵1]云計(jì)算技術(shù)是未來(lái)IT行業(yè)的重要發(fā)展方向，同時(shí)也是未來(lái)教學(xué)信息化重要方法和資源共享優(yōu)秀手段。經(jīng)過(guò)多年的理論研究和實(shí)踐，云計(jì)算已經(jīng)形成了比較成熟的解決方案，為其在高校中的應(yīng)用打下了的基礎(chǔ)[2]。

1高校云平臺(tái)建設(shè)面臨的問(wèn)題

近年來(lái)，隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、視頻共享與識(shí)別等技術(shù)的發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)正在掀起第三次浪潮，各高校IT基礎(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展面臨著系統(tǒng)建設(shè)周期長(zhǎng)，IT投資成本空間高、機(jī)房環(huán)境差、運(yùn)維管理成本高，IT設(shè)備利用率低、業(yè)務(wù)連續(xù)性保障差、數(shù)據(jù)可靠性弱，業(yè)務(wù)部署流程環(huán)節(jié)多、上線周期長(zhǎng)等問(wèn)題[3]。

構(gòu)建基于高校的云平臺(tái)，將有助于學(xué)校從粗放式、離散化的建設(shè)模式向集約化、整體化的可持續(xù)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變，使校園IT管理服務(wù)從各院系分別建設(shè)、相互封閉的運(yùn)作方式向跨部門、跨院系的協(xié)同互動(dòng)和資源共享轉(zhuǎn)變。[4]

2云計(jì)算技術(shù)

2006年，GoogleCEO首次提出的“云計(jì)算”的概念，所謂云計(jì)算，可以理解為以基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Infrastructure as a Service，IaaS）搭建的基礎(chǔ)設(shè)置平臺(tái)，即虛擬化的IT應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施；以平臺(tái)即服務(wù)（Platform as a Service，PaaS）搭建的支撐平臺(tái)，用來(lái)滿足IT應(yīng)用要求；以軟件即服務(wù)（Software as aService，SaaS）搭建應(yīng)用平臺(tái)，可以按照用戶需求給予軟件的授權(quán)并提供相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)三者共同組成的技術(shù)總和[5-6]。

云計(jì)算的特征主要包括：規(guī)模巨大、虛擬化技術(shù)、高可靠性、通用性和可擴(kuò)展性等[7]。

3 高校云平臺(tái)解決方案

2015-2016年，華北理工大學(xué)借助新校園建設(shè)的契機(jī)，整體規(guī)劃建設(shè)了高校云平臺(tái)，為全校師生提供IT服務(wù)資源，用以承載各自的業(yè)務(wù)系統(tǒng)、科研項(xiàng)目等。

云平臺(tái)解決方案包括服務(wù)器云、存儲(chǔ)云、網(wǎng)絡(luò)云和與之匹配的云管理軟件。云平臺(tái)具有高吞吐量的帶寬，利用大容量存儲(chǔ)構(gòu)建虛擬資源池，同時(shí)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的虛擬化部署和數(shù)據(jù)的安全保障，這樣可最大限度把服務(wù)器、存儲(chǔ)等網(wǎng)絡(luò)資源集中起來(lái)成為一個(gè)資源池，根據(jù)用戶需求來(lái)靈活配置資源，最終通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交付給終端用戶使用。云平臺(tái)采用統(tǒng)一的管理平臺(tái)進(jìn)行軟、硬件資源的統(tǒng)一管理，并配置完善的安全準(zhǔn)入制度，使云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)分級(jí)授權(quán)、分級(jí)管理。

3.1 高校云平臺(tái)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

華北理工大學(xué)高校云平臺(tái)的整體設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示。

云平臺(tái)分為兩個(gè)部分。第一部分為私有云虛擬化平臺(tái)，搭建完成后用于校內(nèi)核心應(yīng)用系統(tǒng)的環(huán)境搭建，如教務(wù)、主頁(yè)、網(wǎng)站群、科研系統(tǒng)等。第二部分為公有云平臺(tái)，用于各學(xué)院、處級(jí)部門自行申請(qǐng)、搭建的應(yīng)用系統(tǒng)，包括各處級(jí)主頁(yè)、教學(xué)資源系統(tǒng)等。

公有云平臺(tái)邏輯架構(gòu)由云服務(wù)區(qū)、物理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)區(qū)組成。

云服務(wù)區(qū)主要包含業(yè)務(wù)應(yīng)用區(qū)、管理服務(wù)區(qū)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)區(qū)、安全服務(wù)節(jié)點(diǎn)，其中管理服務(wù)區(qū)包含所有云平臺(tái)管理服務(wù)器。業(yè)務(wù)應(yīng)用區(qū)主要提供云計(jì)算資源。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)區(qū)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例提供oracle以及SQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)區(qū)為整個(gè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心提供網(wǎng)絡(luò)以及安全服務(wù)。

3.2 云平臺(tái)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

通過(guò)云平臺(tái)的建設(shè)，使華北理工大學(xué)的信息化建設(shè)有了整體大幅度的提高，主要體現(xiàn)在：

（1）安全性：提供多種安全手段保證各種應(yīng)用數(shù)據(jù)直接的安全控制，不被非法盜用和修改偽造，保證數(shù)據(jù)不因意外情況丟失和損壞。

（2）可擴(kuò)展性：計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源及系統(tǒng)軟件具有良好的可擴(kuò)展性能，能在保證現(xiàn)有業(yè)務(wù)正常運(yùn)營(yíng)條件下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容和調(diào)整，優(yōu)化和提升系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)能力和性能。

（3）易用性：平臺(tái)具有良好的人機(jī)操作界面、詳細(xì)的幫助和提示信息，可以通過(guò)操作界面完成系統(tǒng)參數(shù)的維護(hù)與管理。

（4）可管理性：平臺(tái)具有良好的管理手段，方便對(duì)計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源、虛擬機(jī)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、管理平臺(tái)及應(yīng)用程序等進(jìn)行有效地監(jiān)控、管理與維護(hù)。

4 總結(jié)

自2016年7月起，華北理工大學(xué)云平臺(tái)投入運(yùn)營(yíng)已半年有余，云平臺(tái)不僅順利遷移了原有的各項(xiàng)業(yè)務(wù)，包括校園網(wǎng)網(wǎng)站群、教務(wù)系統(tǒng)、科研系統(tǒng)等面向全校的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。并且還為各個(gè)學(xué)院的科研應(yīng)用提供了大量的計(jì)算和存儲(chǔ)功能。借助華北理工大學(xué)云平臺(tái)，全校形成統(tǒng)一的計(jì)算資源池和內(nèi)存資源池，做到資源共享和彈性調(diào)配，提升系統(tǒng)資源的使用率，減少物理服務(wù)器的個(gè)數(shù)，節(jié)約機(jī)房空間，節(jié)省電力和空調(diào)消耗，構(gòu)建了真正的綠色數(shù)據(jù)中心。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020 年）.2012，3.

[2]張建勛，古志民，鄭超.云計(jì)算研究進(jìn)展綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2010，27（ 2）：429-433.

[3]王玉芬，郭曉娟.云計(jì)算對(duì)高校教學(xué)資源影響解析[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27（5）：111-113.

作者簡(jiǎn)介：

張航（1982- ）男，河北省唐山市、華北理工大學(xué)、實(shí)驗(yàn)師、碩士研究生、大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用。

馬軍（1980- ）男，河北省唐山市、華北理工大學(xué)、實(shí)驗(yàn)師、碩士研究生、云計(jì)算、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用。endprint