云時代的校園數(shù)據(jù)中心建設①

摘 要：該文闡述了在建設數(shù)據(jù)中心中利用云計算技術(shù)的優(yōu)勢，提供了筆者在數(shù)據(jù)中心建設中的整體解決方案。運行了一段時間后，感覺到云計算數(shù)據(jù)中心整體解決方案節(jié)省了成本，提高了設備的利用率以及系統(tǒng)的易操作性，保證了數(shù)字化校園的可持續(xù)性發(fā)展。

關鍵詞：云數(shù)據(jù)中心 虛擬化 存儲

中圖分類號：TP393.08 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0018-02

1 信息技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著網(wǎng)絡技術(shù)的不斷進步，信息技術(shù)也隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展到了全新的階段，人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)等新技術(shù)開始涌現(xiàn)并逐漸走向成熟，日益改變著教育信息化發(fā)展過程，在Web 2.0不斷延伸的時代，從數(shù)字空間正一步一步延伸到了物理空間，逐漸改變著人類的思維方式、社會生活、經(jīng)濟發(fā)展、社會組織與運作模式；信息系統(tǒng)作為公共的、開放的、共享的系統(tǒng)逐漸成為常態(tài)，信息系統(tǒng)的對外開放帶來了規(guī)模效應、大數(shù)據(jù)積累以及用戶的不斷增加和集聚，而用戶數(shù)量的增加又實現(xiàn)了信息的廣泛傳播與分享，使得數(shù)據(jù)中心相關的應用、管理等技術(shù)得到了促進和發(fā)展。

2 基于Web2.0的新一代數(shù)字化校園

高校的數(shù)字化校園建設開始進入Web 2.0時代，學校也從教育管理信息化向整個教育體系的信息化轉(zhuǎn)變，服務對象也拓展到教學、科研、文化傳承各領域和社會服務，其目標主要是為學校人才培養(yǎng)提供服務，通過高校信息技術(shù)手段來提高學校將辦學優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為人才培養(yǎng)優(yōu)勢的能力，通過教育信息化實現(xiàn)教育的現(xiàn)代化。Web 2.0為知識的積累、組織、傳播和創(chuàng)新服務，為師生搭建發(fā)現(xiàn)知識、存儲知識、組織知識、交流知識、傳播知識的數(shù)據(jù)平臺。通過教育信息化云平臺，利用信息技術(shù)為師生提供資源存儲、信息查詢、賬目支付、知識拓展、位置服務等基礎信息技術(shù)服務。然而，云計算也決不是簡單地將用戶原有的IT資源集中在一起就可以實現(xiàn)Web 2.0等資源，方便了師生，降低了管理難度。云計算作為一種新型服務計算模式，能夠把信息技術(shù)中的基礎設施中的存儲資源、計算資源、傳輸資源以及應用資源以服務的形式提供給用戶，同時作為一種全新的基礎架構(gòu)數(shù)據(jù)資源的管理方法，能夠把大量的、高度虛擬化的數(shù)據(jù)資源集中起來，組成一個龐大的資源池。在建設云數(shù)據(jù)中心的過程中要達到這些特征，高校首先在建設初期需要投入加大的財力，建設存儲池、數(shù)據(jù)交換池、計算池，只有上規(guī)模，才能有高的效率，降低管理成本，實現(xiàn)快速的可伸縮性。

3 校園云實施方案

校園云數(shù)據(jù)中心建設需要認真考慮以下一些問題：資源配置管理、故障管理、服務質(zhì)量評價、云安全利用、規(guī)模與成本的平衡、基于云服務的數(shù)字校園應用建設模式。全新的網(wǎng)絡架構(gòu)、存儲和虛擬化技術(shù)，將數(shù)據(jù)計算、存儲及數(shù)據(jù)交換整合在一起，采用32路刀箱服務器代替獨立服務器，采用存儲SAN和NAS混合架構(gòu)，構(gòu)成私有云數(shù)據(jù)中心，把高校大量虛擬化的數(shù)據(jù)資源放入私有云中，組成一個龐大的數(shù)據(jù)資源池，以服務方式為師生提供資源。利用刀片服務器系統(tǒng)，采用靈活集中并且合理搭配的存儲解決方案和虛擬化技術(shù)，將各部門分散的資源，統(tǒng)一集中在學校構(gòu)建的數(shù)據(jù)中心虛擬云計算環(huán)境中。確保學校的投入能不斷地促進為教學、科研、社會服務的能力，進而促進學校教學、科研、管理、師生生活的現(xiàn)代化。

該校選用的設備參數(shù)配置情況如下。

數(shù)據(jù)中心刀片服務器計算池：即刀箱內(nèi)配置12個刀片服務器節(jié)點模塊，每節(jié)點配置4顆Intel至強E7-2860十核CPU；配置DD3內(nèi)存256 GB。數(shù)據(jù)中心交換節(jié)點設備：配置4臺統(tǒng)一交換機作為計算節(jié)點、存儲、網(wǎng)絡的紐帶，通過交換節(jié)點將計算、網(wǎng)絡、存儲融合。SAN模式存儲架構(gòu)：使用2臺16口帶有8 GB光纖模塊的交換機作為高速SAN模式架構(gòu)網(wǎng)絡，并配全16個8 GB短波模塊。分布式虛擬交換軟件：配置不少于16個CPU的許可。數(shù)據(jù)中心存儲池：配置了兩個NAS架構(gòu)的控制器，帶有8個8 Gb光纖通道接口，采用因特爾四核處理器，主頻>2.3 GHz；內(nèi)存配置>32 GB，每個控制器配置2個10 Gb端口，磁盤接口大于4個6 GB四通道SAS磁盤接口，最大可擴展硬盤數(shù)量>250個；配置了1T、15 000轉(zhuǎn)SAS高速硬盤18個，2 TB低速NL-SAS磁盤70個，100 G企業(yè)級閃盤5個，總存儲容量大于160 T。虛擬機與鏈路負載均衡：防止數(shù)據(jù)在單一通道的擁擠，提供一套完整的負載均衡設備，實現(xiàn)對出口鏈路的負載均衡，做到能均衡的分擔數(shù)據(jù)流量，防止擁塞發(fā)生，支持所有基于TCP/IP協(xié)議的服務器負載均衡；云管理平臺軟件：為校園云計算數(shù)據(jù)中心設計的管理平臺可以提供對云數(shù)據(jù)中心體系架構(gòu)中的硬件及軟件的訪問，實現(xiàn)對策略、狀態(tài)監(jiān)控、故障檢測、信息審核及數(shù)據(jù)統(tǒng)計收集等的管理。

通過對云計算數(shù)據(jù)中心考察、論證、選型、建設、運行、測試后，我們認為：

（1）云計算環(huán)境下數(shù)據(jù)中心的資源是高度虛擬化的，對資源的分配進行動態(tài)部署，云計算管理平臺對云軟硬件資源的合理調(diào)配，從根本上解決了資源池的管理問題，通過對網(wǎng)絡應用資源的集中和整合，為下一步的智慧校園建設創(chuàng)造了良好的條件。

（2）在云計算環(huán)境下，虛擬化后其組件是多對多的相互關聯(lián)的關系。當某個地方出了問題或故障，將不可避免地影響到其他組件的運行。作為高度集成的云計算數(shù)據(jù)中心，故障的定位是云計算環(huán)境下數(shù)據(jù)中心運行和管理面臨的重要挑戰(zhàn)。

（3）云計算時代的信息技術(shù)資源是利用互聯(lián)網(wǎng)絡以服務的形式提供給師生，利用云管理平臺可以快速地為師生配置“一臺”具有完全管理權(quán)限的虛擬服務器，并能在幾分鐘內(nèi)利用操作系統(tǒng)及配置的定制模板就能把標準的操作系統(tǒng)及配置安裝完成，根據(jù)用戶要求，做個性化處理就能提供給用戶。

（4）云計算時代其安全性帶來的安全問題比以往任何時候更為突出，特別是無隔離的虛擬服務器之間的ARP病毒的侵害尤為突出，這種問題可以通過對虛機更細致的Vlan劃分來解決；應用多活云計算數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的冗余建設方案，實現(xiàn)跨數(shù)據(jù)中心的應用在線移動、維護、自然災害避免及遷移關鍵應用等，但這樣將增加建設成本。

（5）云時代的數(shù)據(jù)中心，資源實現(xiàn)了高度集成，服務自動化、平臺化，云數(shù)據(jù)中心在前期的建設中，建設成本可能大于普通數(shù)據(jù)中心建設的成本，考慮到長期的使用、擴展、維護、管理等綜合因素，要比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心應用來的快捷、方便、智能、高效。

（6）利用云數(shù)據(jù)中心的高度虛擬化，整合高?，F(xiàn)有的教學資源到統(tǒng)一云計算平臺中，可以輕松實現(xiàn)校園的統(tǒng)一身份認證、統(tǒng)一信息門戶、統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換和共享數(shù)據(jù)庫的建設目標。為關鍵業(yè)務應用程序動態(tài)分配資源，實現(xiàn)了內(nèi)存的動態(tài)共享使用，使得內(nèi)存分配可以大于實際的硬件內(nèi)存容量，提高了資源利用率和設備應用效率。利用云管理平臺平衡各CPU處理能力，提高內(nèi)存的共享能力，合理劃分虛擬機的密度及合理配置虛擬機資源，能夠最大限度地獲得云計算數(shù)據(jù)中心的資源優(yōu)勢。在統(tǒng)一了網(wǎng)絡接入層，以同樣的方式管理虛擬機鏈路與物理服務器鏈路時，將獲得更出色的服務質(zhì)量。

從學校建設完成云數(shù)據(jù)中心以來，從運維服務和技術(shù)支持來看，包括信息技術(shù)基礎設施建設和優(yōu)化、業(yè)務支持與業(yè)務系統(tǒng)建設、數(shù)據(jù)支持與服務、信息技術(shù)運行環(huán)境維護、用戶服務支持等內(nèi)容。校園云數(shù)據(jù)中心是高校信息技術(shù)服務的組成部分，校園云數(shù)據(jù)中心面對學校的部門、院系和全校師生提供服務到各學校之間實現(xiàn)云資源的共享，云時代，隨著校園云數(shù)據(jù)中心技術(shù)的完善和不斷更新，其安全性也面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)，從國家教育層面來看，將學校所有資源放到公共云，實現(xiàn)各學校之間資源的共建、共維、共用、共享，這是一個非常理想的目標?，F(xiàn)階段高校逐步推進私有云，以云的方式為社會提供相應的信息技術(shù)服務，各高校之間在達到一定的私有云規(guī)模后，利用自己特有的資源，以云的方式實現(xiàn)資源的共享并可以為服務社會。

參考文獻

[1] 李洪民.基于WMware的高校數(shù)據(jù)中心虛擬化設計與研究[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2011（10）：65-66.

[2] 周俐軍，林澤東，劉偉科.基于VMware的高校數(shù)據(jù)中心虛擬化管理探究[J].中國管理信息化，2011（9）：65-66.