基于云計(jì)算技術(shù)的計(jì)算機(jī)機(jī)房建設(shè)與管理探討

趙仲飚 張玉蓮

【摘 要】本文通過分析傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)機(jī)房中存在的問題，提出了利用云計(jì)算技術(shù)來解決這些不足之處，并探討了其在高校機(jī)房建設(shè)和管理中應(yīng)用的可行性。

【關(guān)鍵詞】云計(jì)算;虛擬機(jī);機(jī)房;實(shí)驗(yàn)室建設(shè);管理

中圖分類號(hào)： TP308 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）07-0074-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.029

【Abstract】By analyzing the problems existing in the traditional computer laboratory，it puts forward the use of cloud computing technology to solve the shortcomings， and discusses the feasibility of its application in the construction and management of computer laboratory.

【Key words】Cloud Computing;Virtual Machine;Computer Room;Laboratory Construction;Management

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，信息化建設(shè)的不斷深入，云計(jì)算技術(shù)憑借其精確性高，使用方便，計(jì)算快速等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)融入到各行各業(yè)中。越來越多的學(xué)校、企業(yè)、政府等機(jī)構(gòu)開始利用云計(jì)算技術(shù)來提升辦公效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。

作為培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的高校而言，機(jī)房實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的好壞往往是衡量學(xué)校辦學(xué)質(zhì)量高低的一個(gè)重要指標(biāo)。如何利用云計(jì)算技術(shù)來提升計(jì)算機(jī)機(jī)房的工作效率，已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究方向。浙江海洋學(xué)院東?？茖W(xué)技術(shù)學(xué)院建設(shè)云機(jī)房的理念正是在這種不斷整合和優(yōu)化校園機(jī)房資源，進(jìn)一步提升管理效率等的工作思路下提出的。云機(jī)房建設(shè)的核心理念是：簡(jiǎn)管理、促教學(xué)、更環(huán)保。

1 傳統(tǒng)機(jī)房存在的問題分析

教育信息化飛速發(fā)展，正在改變著學(xué)生和教師的學(xué)習(xí)習(xí)慣和工作模式，其中唯一不變的是，傳統(tǒng)機(jī)房還是以各種型號(hào)的PC為主。傳統(tǒng)PC屬于獨(dú)立運(yùn)算的模式，每臺(tái)設(shè)備在使用過程中都會(huì)爆發(fā)一些問題，而當(dāng)設(shè)備數(shù)量越來越多時(shí)，這些問題將成倍遞增，導(dǎo)致問題處理成本不斷上升，目前出現(xiàn)的問題總結(jié)如下：

對(duì)于機(jī)房一般配置標(biāo)準(zhǔn)PC機(jī)，采購(gòu)成本高，計(jì)算機(jī)資源利用率低，造成資源浪費(fèi)，而且每過幾年就需要電腦的升級(jí)換代和硬件更換，學(xué)校需要投入較大的人力和物力。

為了滿足教學(xué)的需求，傳統(tǒng)機(jī)房PC數(shù)量龐大，而且涉及的人員隨機(jī)性大，雖然裝有還原卡、保護(hù)卡等，軟硬件環(huán)境還是不夠不穩(wěn)定，運(yùn)行一段時(shí)間之后，藍(lán)屏、USB故障、系統(tǒng)丟失等故障層出不窮，運(yùn)維工作量工作量依然很大，尤其是病毒爆發(fā)時(shí)，個(gè)別PC感染病毒容易影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)時(shí)候往往需要大量人力進(jìn)行病毒的清除和善后工作，管理和維護(hù)難度將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

而且根據(jù)學(xué)校課程的需求，常規(guī)教學(xué)與專業(yè)培訓(xùn)、教學(xué)環(huán)境與考試環(huán)境也在不斷變化，PC端需要配合教學(xué)任務(wù)對(duì)老系統(tǒng)的進(jìn)行必要的更新或升級(jí)，這就會(huì)產(chǎn)生大量瑣碎的任務(wù)，極大地增加了管理人的維護(hù)工作量。

總結(jié)下來，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)機(jī)房存在著眾多的弊端，這些問題的存在使得它逐漸不能滿足現(xiàn)有的教學(xué)需求了，如何滿足教育場(chǎng)景的新需求，同時(shí)降低綜合維護(hù)成本、提升信息管理水平，儼然成為機(jī)房建設(shè)關(guān)注的重點(diǎn)，“云端集中化”模式應(yīng)運(yùn)而生。該模式就是要充分利用云計(jì)算技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，與教學(xué)場(chǎng)景密切結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)與管理的智能化、集中化，且簡(jiǎn)化維護(hù)，將教學(xué)帶入云時(shí)代。

2 云計(jì)算在機(jī)房建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 云計(jì)算的概念

嚴(yán)格來說，云計(jì)算還沒有統(tǒng)一認(rèn)定的定義，全世界對(duì)于它的定義超過100種。普遍的認(rèn)為它是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)IT服務(wù)的增加、使用和交互模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。

很多云計(jì)算部署在很大程度上依賴于計(jì)算機(jī)集群。而且云計(jì)算也主要是利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)將計(jì)算機(jī)的物理資源轉(zhuǎn)化為虛擬化動(dòng)態(tài)管理與部署。云計(jì)算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。

2.2 云機(jī)房整體設(shè)計(jì)架構(gòu)

我校云機(jī)房建設(shè)項(xiàng)目的主要采用了深信服公司的桌面云技術(shù)。而桌面云技術(shù)本質(zhì)上是從云計(jì)算技術(shù)衍生出來的一種技術(shù)。利用桌面云技術(shù)來優(yōu)化機(jī)房建設(shè)，主要是建立一個(gè)核心——云計(jì)算中心，然后圍繞這個(gè)中心來進(jìn)行計(jì)算機(jī)機(jī)房的建設(shè)。

2.2.1 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

云機(jī)房的整體架構(gòu)是建立統(tǒng)一的桌面云環(huán)境，以滿足日常教學(xué)的需求。整體桌面云方案的組件架構(gòu)圖如下所示：

其中關(guān)鍵組件包括硬件和軟件兩個(gè)部分：

硬件方面：桌面云一體機(jī)、云終端（瘦終端）。

軟件平臺(tái)：虛擬桌面控制器、服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化。

2.2.2 整體架構(gòu)概述

基于高安全性、高可靠性、高可擴(kuò)展性的性能考慮，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)房建設(shè)的核心理念，主要從以下幾個(gè)方面對(duì)方案進(jìn)行考慮：

（1）基礎(chǔ)框架

桌面云系統(tǒng)基礎(chǔ)框架采用的是端到端一站式桌面云整體架構(gòu)模式，它以云終端、桌面云軟件、服務(wù)器為主體，通過采用服務(wù)器集群的設(shè)計(jì)理念，大幅提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。服務(wù)器集群按照學(xué)校的要求完成虛擬機(jī)的構(gòu)建與分配，并在集群內(nèi)完成虛擬機(jī)的熱遷移;為了滿足完成獨(dú)享桌面用戶的集中存儲(chǔ)需求采用了虛擬化技術(shù)即存儲(chǔ)虛擬化;客戶端采用的是云終端（瘦終端aDesk）。

（2）虛擬機(jī)管理軟件VMS

祼金屬架構(gòu)，直接安裝于物理服務(wù)器上，提供高性能、高穩(wěn)定性、高可擴(kuò)展性的虛擬化管理平臺(tái)，將底層物理資源如CPU性能、內(nèi)存大小、磁盤空間大小等抽象成邏輯資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理資源的完全控制及性能監(jiān)控。

（3）桌面云控制器VDC

虛擬桌面控制器作為桌面云的發(fā)布平臺(tái)，與虛擬機(jī)管理軟件協(xié)同工作，為每臺(tái)虛擬機(jī)提供認(rèn)證和桌面資源的分配，并通過高效的SRAP協(xié)議提供高性能且可靠的桌面環(huán)境傳送。主要實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)用戶的認(rèn)證、桌面應(yīng)用資源的分配、虛擬桌面創(chuàng)建及啟動(dòng)等功能，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的Windows桌面。

（4）前端接入終端設(shè)備

云終端（瘦終端aDesk）是一種替換傳統(tǒng)桌面PC的設(shè)備。它可以隨時(shí)連接進(jìn)入虛擬桌面平臺(tái)，具備與傳統(tǒng)PC機(jī)一樣的運(yùn)行流暢的系統(tǒng)體驗(yàn)。

（5）分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)

云機(jī)房的存儲(chǔ)虛擬化（VS）是基于集群設(shè)計(jì)的理念，即將服務(wù)器上所有的硬盤存儲(chǔ)聯(lián)結(jié)起來形成一個(gè)完整且統(tǒng)一的虛擬共享存儲(chǔ)資源池，稱之為分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)。

分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)如果需要擴(kuò)容它的存儲(chǔ)空間和提升整體的服務(wù)性能，只要在原來集群的基礎(chǔ)上，同時(shí)進(jìn)行增加服務(wù)器數(shù)量和增加單臺(tái)服務(wù)器的硬盤數(shù)量的操作，操作簡(jiǎn)單便捷。

此外，分布式存儲(chǔ)把每份數(shù)據(jù)拷貝成多份副本，并通過虛擬化存儲(chǔ)平臺(tái)會(huì)把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到在不同的物理服務(wù)器硬盤里，并在每個(gè)服務(wù)器的硬盤里創(chuàng)建多個(gè)副本，并且隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)所有的副本進(jìn)行同步存儲(chǔ)，最大程度上保護(hù)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性

3 基于云計(jì)算在機(jī)房管理中的優(yōu)勢(shì)

（1）桌面部署靈活便捷、簡(jiǎn)化運(yùn)維

因?yàn)閷W(xué)校的專業(yè)很多，牽涉的軟件種類就會(huì)很多。除常用的辦公教學(xué)軟件之外，還包括各種專業(yè)軟件，各種考試系統(tǒng)專用軟件等，有些專業(yè)軟件安裝很有難度。如果在發(fā)送系統(tǒng)時(shí)碰到故障，那將是非常頭疼的問題。

選擇基于云計(jì)算技術(shù)的桌面云方案，管理員可以通過桌面云管理平臺(tái)快速輕松制定不同的系統(tǒng)模板，通過一鍵式桌面部署將每個(gè)虛擬機(jī)的系統(tǒng)進(jìn)行快速更新，節(jié)省了大量的時(shí)間，極大程度的簡(jiǎn)化了運(yùn)行維護(hù)成本。

（2）實(shí)現(xiàn)桌面掌控，提升系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性

云管理平臺(tái)通過虛擬機(jī)管理軟件和桌面云控制器兩大組件可以對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行可集中式管理。它臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行智能化開關(guān)機(jī)的管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶虛擬桌面開、關(guān)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制。

如果遇到機(jī)房電源意外關(guān)閘，此時(shí)，雖然云終端已經(jīng)關(guān)閉，但在服務(wù)器端（有UPS電源保護(hù)），已經(jīng)開啟的虛擬機(jī)還處于運(yùn)行狀態(tài)，只要機(jī)房電源能夠及時(shí)供上，將不會(huì)影響用戶處理工作的進(jìn)程，如果是傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)這結(jié)果可想而知。

當(dāng)然，用戶僅僅是關(guān)閉了終端，忘記關(guān)閉位于服務(wù)器上的虛擬機(jī)的時(shí)候，便可以通過管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬機(jī)的自動(dòng)關(guān)閉功能，從而可以節(jié)省服務(wù)器的硬件資源，并且提升了系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。

（3）綠色節(jié)能、降低成本

云管理平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全部虛擬機(jī)進(jìn)行集群化管理。管理平臺(tái)上的定時(shí)開關(guān)機(jī)功能，可以指定在任意時(shí)間開啟和關(guān)閉個(gè)人、多人的虛擬機(jī)，不必另外購(gòu)置軟件來協(xié)助管理，從而降低了運(yùn)行維護(hù)成本。

當(dāng)桌面性能不足時(shí)，無需淘汰原有硬件資源，只需添置部分服務(wù)器和增加服務(wù)器的硬盤數(shù)量就可以實(shí)現(xiàn)整體性能的提升，做到資源的合理利用，有效降低硬件升級(jí)成本。

云終端功耗小、無噪音，且云終端和服務(wù)器總體的故障率較低，在為學(xué)校節(jié)省硬件維保成本的同時(shí)，還能構(gòu)建整潔美觀的教學(xué)環(huán)境，響應(yīng)了國(guó)家“綠色節(jié)能”的倡導(dǎo)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

云機(jī)房相較于傳統(tǒng)機(jī)房而言，在系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性上有了很大提升，對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作起到了減負(fù)的目的，在節(jié)能減排方面響應(yīng)了國(guó)家的倡導(dǎo)，能夠較為有效解決當(dāng)前機(jī)房建設(shè)與管理中的不足。

總體來說，基于云計(jì)算技術(shù)的計(jì)算機(jī)機(jī)房能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)有學(xué)校機(jī)房資源的優(yōu)化和整合，能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)管理、促教學(xué)、更環(huán)保的建設(shè)理念，進(jìn)一步提升機(jī)房的教學(xué)性能和提高機(jī)房的管理效率。

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