高校智慧校園信息化建設(shè)方案

王磊 劉曉丹 李蓉 張娜

[摘 要]集物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)于一身的智慧校園在學校有很多應用，對日常的教學管理起到了積極的促進作用，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧校園以各種應用服務系統(tǒng)為載體，將教學、科研、管理和校園生活進行充分融合，構(gòu)建了智慧校園數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)，提出了方案建設(shè)目標及需求分析，搭建Fusion Compute服務器虛擬化，實現(xiàn)oracle數(shù)據(jù)庫遷移。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng);云計算;虛擬化

[中圖分類號] G434 ?[文獻標識碼] A [文章編號]1008-4649（2020）04-0089-03

Abstract： Wisdom Campus has a lot of applications with the internet of things and cloud computing，playing a positive role on the daily teaching management.Based on the Internet of things， the wisdom of the campus with a variety of application service system as the carrier， the teaching， scientific research， management and campus life full integration.Construction of the smart campus data center infrastructure， proposed the goal of the project construction and demand analysis， build a Compute Fusion server virtualization， Oracle database migration.

Key words：The internet of things;Cloud computing; Virtualization

一、智慧校園數(shù)據(jù)中心框架

智慧校園數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)平臺系統(tǒng)架構(gòu)采用全冗余設(shè)計，綜合從網(wǎng)絡(luò)、主機、應用、存儲等多個層面來實現(xiàn)全面容錯保障，實現(xiàn)RTO約等于0的目標。兩套華為存儲的存儲空間整合至一個存儲虛化網(wǎng)關(guān)中，并在VIS做增值功能卷鏡像，提升存儲空間利用率，減化存儲管理和存儲單點故障的風險。愛數(shù)CDP備份軟件、備份服務器、備份介質(zhì)組成一個備份系統(tǒng)把所有核心數(shù)據(jù)做一份離線的數(shù)據(jù)備份，根據(jù)不同數(shù)據(jù)類型定義定時/實時的備份方式，當數(shù)據(jù)遭到人為誤操作或病毒破壞或其它極端故障時，保障數(shù)據(jù)安全和業(yè)務連續(xù)性需求實現(xiàn)RPO約等于0的目標。三臺華為中端服務器搭建華為FusionCompute服務器虛擬化，數(shù)字化應用服務器運行在虛擬化平臺上，實現(xiàn)對虛擬資源、業(yè)務資源、用戶資源的集中管理。

二、智慧校園存儲設(shè)備安全

王 磊，等.高校智慧校園信息化建設(shè)方案[J].陜西廣播電視大學學報，2020，（4）.信息系統(tǒng)的安全可靠性需要從主機、應用、網(wǎng)絡(luò)、在線存儲、離線存儲多個層面綜合保障，任何一點的單點故障都會導致業(yè)務中斷甚至是數(shù)據(jù)丟失，針對數(shù)據(jù)安全及離線數(shù)據(jù)副本管理配置合理要求配置。

傳統(tǒng)解決方案通過集群軟件保障業(yè)務層的可靠性和業(yè)務連續(xù)性，以及全冗余FC-SAN交換機配置解決鏈路和網(wǎng)絡(luò)層的可靠性問題。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心硬件基礎(chǔ)架構(gòu)以FC-SAN為核心來實現(xiàn)所有核心數(shù)據(jù)的大集中，數(shù)據(jù)大集中后，對數(shù)據(jù)的容錯、性能、擴展等層面提出了更高的要求。但存儲設(shè)備的單點故障問題一直缺乏高效實用的解決方案，一旦存儲設(shè)備出現(xiàn)物理或不可修復的邏輯損壞時，整個應用系統(tǒng)都將中斷甚至是數(shù)據(jù)丟失，給業(yè)務帶來不可彌補的損失。

在存儲系統(tǒng)中，處理器主要完成I/O處理、cache控制管理、數(shù)據(jù)傳輸控制以及一些智能化的軟件功能，處理器的數(shù)據(jù)處理能力直接影響到整個存儲系統(tǒng)的性能，出于性能考量，本期存儲設(shè)備處理器必須為Intel多核心高性能嵌入式處理器。一般而言，嵌入式存儲系統(tǒng)的處理器具有更低的功耗，輔以嵌入式的操作系統(tǒng)的支持，能夠在最大化數(shù)據(jù)計算效率的同時降低功耗，擬制發(fā)熱量，提升資源利用率和降低TCO。

系統(tǒng)存儲進行冗余設(shè)計，能夠避免核心部件和鏈路的單點故障，保證系統(tǒng)可靠性。常見的關(guān)鍵部件有：控制器、BBU電池、電源、風扇、硬盤等，多個主機端口可以和前端形成多條數(shù)字鏈路環(huán)，從而避免鏈路單點故障。

本期連接存儲系統(tǒng)的應用較多，各業(yè)務系統(tǒng)對存儲的IOPS和吞吐都有極其苛刻的需求。鑒于此，本期所供單套存儲系統(tǒng)必須提供不少于4個16Gb的光纖接口和不小于4個1Gb的ISCSI主機通道，以此實現(xiàn)FC和iSCSI融合存儲架構(gòu)，以此滿足不同應用及不同階段對存儲數(shù)據(jù)傳輸帶寬的需求。為提升數(shù)據(jù)訪問性能和容錯，IP-SAN存儲功能必須支持鏈路聚合功能和綁定映射功能，存儲系統(tǒng)的多個主機通道可以綁定成一個更大的聚合通道，從而獲得較大的通道帶寬，提高存儲的性能。自動分層存儲提供了一個充分利用不同存儲介質(zhì)性能優(yōu)點的架構(gòu)。通過緩存加速技術(shù)，可以使不同應用分配SSD固態(tài)硬盤帶來的性能優(yōu)勢的同時，充分利用機械硬盤的容量優(yōu)點來實現(xiàn)最具平衡的投入產(chǎn)出比。因此本期存儲系統(tǒng)必須開通SSD緩存加速技術(shù)，從而能在性能、容量和成本三方面做到很好的平衡。硬盤長時間的數(shù)據(jù)讀寫損壞導致RAID重構(gòu)時占用CPU計算能力，必然對數(shù)據(jù)讀寫性能帶來影響。

本次采購的華為存儲為RAID2.0+底層虛擬化技術(shù)將物理硬盤空間劃分為多個小粒度的數(shù)據(jù)塊，基于數(shù)據(jù)塊構(gòu)建RAID組和實現(xiàn)資源管理，資源管理更加精細化。RAID2.0+底層虛擬化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)硬盤自動負載均衡，提升存儲性能，提高存儲空間利用率和數(shù)據(jù)重構(gòu)速度，以及精細管理存儲空間。

隨著高校各部門業(yè)務交換頻繁，數(shù)據(jù)流量越來越大，對存儲設(shè)備要求更高。增加RAM Cache，能夠提升存儲設(shè)備的訪問速度，但普通緩存資源價格昂貴且容量較小，已經(jīng)不能被企業(yè)用戶所接受。由于SSD盤響應時間短，且容量遠大于普通緩存資源的容量，通過將SSD盤作為讀緩存資源，可以減少存儲系統(tǒng)的讀響應時間，有效提高熱點數(shù)據(jù)的訪問效率。利用SSD盤較短的響應時間和較高的IOPS，SmartCache特性可以提高業(yè)務的讀性能。尤其是存在熱點數(shù)據(jù)，且讀操作多于寫操作的隨機小I/O業(yè)務場景。開啟SmartCache功能前，數(shù)據(jù)不區(qū)分冷熱程度，都存放在機械硬盤中。由于機械硬盤需要占用一定的尋道時間，所以讀取數(shù)據(jù)所需的時間較長，數(shù)據(jù)的讀性能不高。

三、智慧校園數(shù)據(jù)中心虛擬化配置及數(shù)據(jù)遷移

FusionComputep平臺采用虛擬化管理系統(tǒng)軟件，將計算資源劃分為若干個虛擬機資源池，為用戶提供性能靈活、可運營、可管理的虛擬機。QoS保證資源分配，隔離用戶間影響。

設(shè)計數(shù)據(jù)遷移方案工作流程如下：準備數(shù)據(jù)遷移資料，在網(wǎng)站上查詢數(shù)據(jù)遷移內(nèi)容、選擇數(shù)據(jù)遷移的硬件/軟件平臺、選擇數(shù)據(jù)遷移技術(shù)方案、選擇數(shù)據(jù)容災備份及恢復策略、撰寫數(shù)據(jù)遷移和測試方案等。

根據(jù)以上設(shè)計的數(shù)據(jù)遷移方案，檢測數(shù)據(jù)模擬遷移后數(shù)據(jù)是否丟失，系統(tǒng)應用軟件是否正常工作，具體事項包括數(shù)據(jù)一致性檢測、軟件運行功能檢測、軟件/硬件性能檢測、數(shù)據(jù)容災備份恢復測試等。

[參考文獻]

[1] 陳明選.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園建設(shè)與發(fā)展研究[J].遠程教育雜志，2012（4）：61-65.

[2] 呂倩.基于云計算及物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智慧校園[J].計算機科學，2011，38（10A）：18-22.

[3] 嚴大虎，陳明虎.物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的應用[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2011，6（21）：123-125.