高校校園數(shù)據(jù)中心托管平臺運(yùn)維管理探究

王光武 孫濤 周純玉

摘? 要 校園數(shù)據(jù)中心作為學(xué)校教育信息化的核心，承載著信息化建設(shè)的各項業(yè)務(wù)平臺。數(shù)據(jù)中心通常為校內(nèi)單位提供信息化平臺托管服務(wù)，由于權(quán)限的特殊性，如何在有限的權(quán)限范圍內(nèi)保證平臺穩(wěn)定運(yùn)行，是運(yùn)維者所面臨的重要任務(wù)。通過研究與總結(jié)校園數(shù)據(jù)中心托管平臺的日常運(yùn)維工作，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)運(yùn)維者提供一定的借鑒價值。

關(guān)鍵詞 高校;智慧校園;校園數(shù)據(jù)中心;托管信息化平臺;運(yùn)維管理;Cacti;RAID

中圖分類號：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）06-0009-03

0 前言

隨著智慧校園的不斷發(fā)展，國內(nèi)各大高校先后建設(shè)或者改造自己的校園數(shù)據(jù)中心。校園數(shù)據(jù)中心除運(yùn)行整體校園網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備、關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)外，為了更好地助力學(xué)校信息化事業(yè)建設(shè)，通常還為校內(nèi)各單位、部門提供包括實體服務(wù)器、虛擬機(jī)、信息系統(tǒng)等平臺的托管服務(wù)，以此滿足學(xué)校各二級單位（部門）各類信息系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)訪問需求、硬件環(huán)境運(yùn)行等。上述各類托管信息化平臺在學(xué)校教育信息化建設(shè)中同樣發(fā)揮著不可替代的作用。

在高校校園數(shù)據(jù)中心不斷完善、豐富各項內(nèi)容建設(shè)、提高服務(wù)能力的同時，數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員除要對權(quán)限范圍內(nèi)的核心系統(tǒng)、設(shè)備進(jìn)行管理與維護(hù)外，還需要監(jiān)控與保障各托管信息化平臺的正常運(yùn)行。托管信息化平臺有其特殊性，運(yùn)維人員不會具備這些平臺的最高管理權(quán)限（權(quán)限在托管單位管理），也不能操作其具體業(yè)務(wù)，所管理的范圍通常僅包括設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，如電力供應(yīng)、溫濕度保障、網(wǎng)絡(luò)連通、硬件運(yùn)行監(jiān)控等，也就是通常所說的硬件設(shè)施的管理[1]。故此類信息平臺的維護(hù)工作是需要數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員與托管信息化平臺管理人員協(xié)同配合才能完成的。

雖然無權(quán)限涉及托管系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理，只有硬件部分管理與監(jiān)控，但是也不要輕視此項工作，如果稍有差池，輕者導(dǎo)致托管平臺訪問中斷若干時間，在一定程度上影響用戶使用體驗;重者造成信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)損壞或系統(tǒng)癱瘓，甚至是重大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。

信息系統(tǒng)可用性即信息系統(tǒng)正常運(yùn)行時間占總運(yùn)行時間的百分比。對于信息系統(tǒng)這類Web站點(diǎn)來說，行業(yè)內(nèi)通常使用n個9對可用性進(jìn)行量化[3]，如表1所示。

當(dāng)然還有一個9甚至六個9的定義級別，但是對于1～2個9來說，分別代表總運(yùn)行時間內(nèi)業(yè)務(wù)可能中斷的時間是36.5天、3.65天，這種級別對于對外提供服務(wù)的Web信息系統(tǒng)來說已經(jīng)不再適用。那么如何保證服務(wù)達(dá)到基本要求的標(biāo)準(zhǔn)——99.9%，就成為擺在運(yùn)維人員面前的關(guān)鍵任務(wù)[4]。本文從托管平臺的數(shù)據(jù)安全、環(huán)境維護(hù)、監(jiān)控機(jī)制等方面入手開展研究，不斷明確各類托管平臺的管理及運(yùn)行現(xiàn)狀，根據(jù)日常運(yùn)行情況逐步發(fā)現(xiàn)并解決已經(jīng)存在的各類問題。同時要及時掌握其潛在的運(yùn)行風(fēng)險，進(jìn)而提出合理對策，以此增強(qiáng)托管平臺的安全性和穩(wěn)定性，保障信息系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全，實現(xiàn)對資源的有效運(yùn)用，顯著提高信息系統(tǒng)訪問的外網(wǎng)連通率，最終使信息系統(tǒng)達(dá)到99.9%甚至更高的可用性。

信息系統(tǒng)可用性并不完全取決于硬件，而是由軟硬件共同決定的。對于承接信息系統(tǒng)運(yùn)維托管工作的人員來說，信息系統(tǒng)內(nèi)部如數(shù)據(jù)庫、中間件等組件，或是信息系統(tǒng)后端管理、代碼實現(xiàn)等，他們是無權(quán)管理的，此部分內(nèi)容將依靠信息系統(tǒng)開發(fā)廠商服務(wù)、與托管單位管理人員協(xié)同配合等方式來實現(xiàn)。運(yùn)維人員更多是幫助托管單位在服務(wù)器硬件、網(wǎng)絡(luò)連通、運(yùn)行環(huán)境、系統(tǒng)監(jiān)控等外界環(huán)節(jié)進(jìn)行建設(shè)與完善，以此逐步提高信息系統(tǒng)的可用性。

1 數(shù)據(jù)安全

對于托管平臺即信息系統(tǒng)維護(hù)而言，由于其對外提供信息資源訪問服務(wù)，將存儲若干的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，因此，首要任務(wù)就是保障托管平臺上這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全。

數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)? 對于數(shù)據(jù)安全來說，數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)是一項關(guān)鍵及常見的保護(hù)手段。由于安全問題的出現(xiàn)多數(shù)情況下都是沒有預(yù)兆的，也很難對安全問題有一個細(xì)致的辨別，不僅有來自外界的非法滲透、入侵等安全威脅，信息系統(tǒng)自身內(nèi)部同樣存在硬件老損、系統(tǒng)異常等導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞的隱患。為此，數(shù)據(jù)備份可以有效保障信息儲存的完整度，主動對不可預(yù)測的災(zāi)難事先進(jìn)行有效預(yù)防，避免因遺忘、單點(diǎn)故障等因素而使數(shù)據(jù)內(nèi)容一直置于安全環(huán)境下。即使出現(xiàn)安全問題，也能夠利用備份文件將數(shù)據(jù)恢復(fù)，對信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全極為適用。所以，對于服務(wù)器中的重要文件或文件夾采用專業(yè)的第三方備份平臺進(jìn)行有針對性的異機(jī)備份。通過該平臺，運(yùn)維人員可以設(shè)置對托管平臺內(nèi)的單文件、文件夾進(jìn)行異機(jī)備份，甚至對于數(shù)據(jù)庫以及整個操作系統(tǒng)等進(jìn)行備份。由于數(shù)據(jù)備份將占用托管平臺的硬件資源、網(wǎng)絡(luò)帶寬等，導(dǎo)致平臺對外服務(wù)受到一定影響，因此通常在托管平臺相對空閑時間開展備份。同時，要有針對性地設(shè)置個性化的備份方案，包括時間、頻率等內(nèi)容。這就需要運(yùn)維人員了解托管平臺的服務(wù)方式。如學(xué)校某個海洋數(shù)據(jù)分析平臺將在每日凌晨對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)5～6小時的分析與加工，以便使用人員能夠在八點(diǎn)查看到分析結(jié)果。故該托管平臺的相對空閑時間為日間，在備份方案上采用每日日間方式進(jìn)行。當(dāng)然所有備份方案同樣需要運(yùn)維人員與托管平臺管理人員進(jìn)行測試與演練，以此確保備份方案的有效性，確保備份到的數(shù)據(jù)可用、可恢復(fù)。

存儲安全——RAID? 雖然磁盤技術(shù)飛速發(fā)展，單盤容量及其讀寫速度都有了很大提高，但存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)安全仍以RAID為主。采用RAID技術(shù)的存儲，可具備兩個關(guān)鍵屬性：高可靠性和高可用性。高可靠性即設(shè)備發(fā)生故障時，在降級狀態(tài)下依然能夠完成數(shù)據(jù)的存儲任務(wù)。高可用性即設(shè)備發(fā)生故障時，能夠通過自身的容錯恢復(fù)能力走出降級狀態(tài)[5]。RAID技術(shù)是保護(hù)數(shù)據(jù)的常用方法。有部分行業(yè)專家稱，隨著存儲容量的增加，RAID陣列錯誤的概率也會增加，市場對RAID技術(shù)的需求已經(jīng)減少，逐步替代它的是擦除編碼和固態(tài)硬盤等相關(guān)技術(shù)[6]。盡管如此，大型存儲供應(yīng)商仍然在其存儲陣列中支持RAID。日常使用的Raid技術(shù)包括RAID 1、RAID 5、RAID 6等。

RAID 1即兩個硬盤數(shù)據(jù)完全相同，當(dāng)有一塊損壞時，另一塊硬盤完全可以不受影響單獨(dú)運(yùn)作。RAID 5是將奇偶校驗信息和相對應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲于不同的磁盤上，其中任意N-1塊磁盤上都存儲有完整數(shù)據(jù)，也就是說有相當(dāng)于一塊磁盤容量的空間用于存儲奇偶校驗信息。因此，當(dāng)RAID 5的一個磁盤發(fā)生損壞后，不會影響數(shù)據(jù)的完整性，從而保證了數(shù)據(jù)安全。為了提高數(shù)據(jù)的整體安全，對于存儲設(shè)備通常采用RAID 1及RAID 5技術(shù)相結(jié)合的方式，具體為：對于關(guān)鍵服務(wù)的系統(tǒng)磁盤，采用RAID 1方式進(jìn)行;而對于存儲數(shù)據(jù)的磁盤，采用RAID 5方式進(jìn)行。另外，從平衡容量、速度和重建時間等方面考慮，對于零散型小文件的存儲服務(wù)器通常采用RAID 1方式，而對于存儲視頻等大文件場景采用RAID 5方式。

2 環(huán)境維護(hù)

運(yùn)行環(huán)境? 硬件所處的運(yùn)行環(huán)境對服務(wù)器運(yùn)行尤為重要，其中的溫濕度指標(biāo)是服務(wù)器能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。溫度偏高時，將會導(dǎo)致硬件元器件運(yùn)行參數(shù)偏離，產(chǎn)生邏輯錯誤，造成電路工作異常;同時易導(dǎo)致CPU、硬盤的加速老化、失靈，帶來無法修復(fù)的損害，降低使用壽命。溫度偏低時，極易導(dǎo)致水分凝結(jié)在元器件上，出現(xiàn)短路或者漏電問題。而濕度的異常也將給硬件帶來靜電干擾、放電打火等問題，帶給信息系統(tǒng)不可估量的危害。核心機(jī)房應(yīng)配有良好的精密空調(diào)系統(tǒng)，使運(yùn)行環(huán)境保持高穩(wěn)定性，夏季溫度保持在（22±1）℃，冬季溫度保持在（20±1）℃，相對濕度保持在45%～60%。機(jī)房要相對密閉，能夠有效減少光線、灰塵的進(jìn)入。同時，大連地區(qū)夏季雷雨天氣頻繁，核心機(jī)房均配有防雷接地系統(tǒng)以確保雷雨天氣的安全。上述可靠的硬件條件，保障了大連海洋大學(xué)各類托管平臺能夠處于恒溫、恒濕、防塵、防雷等條件的運(yùn)行環(huán)境，滿足了硬件設(shè)施各類元器件的運(yùn)行需求，以此實現(xiàn)托管平臺的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

電力供應(yīng)? 保障信息系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，電力供應(yīng)更是至關(guān)重要。供電線路故障、事故、雷暴、計劃維修等一系列情況，極易導(dǎo)致斷電問題的出現(xiàn)。為此，在硬盤冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余的配置下，電源系統(tǒng)也要務(wù)必進(jìn)行冗余設(shè)計。大連海洋大學(xué)所有托管平臺所需相關(guān)的硬件設(shè)備，包括服務(wù)器、存儲、光纖交換機(jī)等，均要求配置雙電源，否則不予辦理托管業(yè)務(wù)。對于電源的接入，運(yùn)維人員均給予分別接入不同的供電單元上。這樣假使一路電源中斷，因冗余電源的存在，另一路電源仍正常供電，保障托管平臺硬件仍處理正常運(yùn)行狀態(tài)中。

同時，各路供電單元均配置在線式UPS系統(tǒng)，相對于離線式來說，一方面，在線式UPS系統(tǒng)能夠提供不間斷的穩(wěn)壓供電，使信息系統(tǒng)硬件持續(xù)獲取穩(wěn)定的電壓輸入，保護(hù)硬件設(shè)備免受市電噪聲和瞬變的影響;另一方面，當(dāng)出現(xiàn)輸入中斷時，在線式UPS能立刻將其存儲的電能進(jìn)行輸出供電，保障托管平臺硬件所需電力的持續(xù)供應(yīng)。

監(jiān)控機(jī)制? 工欲善其事，必先利其器。良好的運(yùn)維管理始終離不開監(jiān)控機(jī)制的輔助。對于托管平臺來說，運(yùn)維人員雖然不具備平臺的管理權(quán)限，但是可以通過一定的外部監(jiān)控手段，實時獲取托管平臺硬件設(shè)施的各項運(yùn)行參數(shù)，如CPU負(fù)載、磁盤空間、網(wǎng)絡(luò)流量等，進(jìn)而形成一系列的歷史數(shù)據(jù)積累，并通過專用繪圖工具形成圖表，使數(shù)據(jù)可視化，便于運(yùn)維人員直觀查看。通過相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對托管平臺運(yùn)行狀態(tài)、各項容量的可視分析，為系統(tǒng)優(yōu)化、運(yùn)維提供數(shù)據(jù)參考[7]。

運(yùn)維人員對于RRDtool都較為熟悉，這是一套開源工具，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存與繪圖。但是它畢竟只是一套工具引擎，要進(jìn)行模塊化的數(shù)據(jù)管理，就需要借助MRTG和Cacti這類軟件。雖然這兩款軟件的作者是同一個人，但是MRTG有些過時，目前運(yùn)維人員通常使用Cacti。Cacti是一套基于PHP、MySQL、SNMP及RRDTool開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測工具，其主要功能是通過SNMP協(xié)議獲取數(shù)據(jù)，并利用RRDTool工具儲存和更新數(shù)據(jù)，進(jìn)而生成圖表呈現(xiàn)給用戶，方便用戶查看數(shù)據(jù)。借助此類有效工具，對各個托管平臺的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控與記錄，并在出現(xiàn)異常時及時發(fā)現(xiàn)處理，對于管理相對特殊的托管平臺來說是必不可少的。

圖1展示的是通過Cacti監(jiān)控平臺記錄某個托管平臺一年內(nèi)的進(jìn)程數(shù)量的監(jiān)控圖。從圖中可以看出，該托管平臺進(jìn)程數(shù)量整體上呈現(xiàn)增長態(tài)勢，在前一年3月進(jìn)程數(shù)量突破2 000，達(dá)到3 000左右，并一直維持在這個區(qū)間;且在本年度二月份突破4 000峰值，并可能有保持這個壓力的態(tài)勢。這種情況對于普通網(wǎng)站硬件資源是比較危險的，硬件資源將會不足。運(yùn)維人員可以根據(jù)此項記錄盡快提醒托管單位管理人員對服務(wù)器資源進(jìn)行調(diào)整和規(guī)劃，以免出現(xiàn)不必要的宕機(jī)及損失。

圖2展示的是通過Cacti監(jiān)控平臺記錄某個托管平臺3—11月間的HOME存儲目錄磁盤空間的監(jiān)控圖。從圖中可以看出，該托管平臺HOME目錄磁盤空間自8月以來一直呈快速增長態(tài)勢，且目前10 T的總體空間已經(jīng)達(dá)到近50%。按照這個增長速度，空間容量將會很快飽和。可以根據(jù)此項記錄，提醒托管單位管理人員對服務(wù)器存儲資源進(jìn)行調(diào)整和規(guī)劃。

3 結(jié)語

本文介紹了大連海洋大學(xué)在數(shù)據(jù)中心托管服務(wù)過程中重點(diǎn)關(guān)注也是投入較多精力的關(guān)鍵工作。無論是數(shù)據(jù)安全、基礎(chǔ)環(huán)境，還是監(jiān)控機(jī)制，核心思想就是要做到冗余備份、防患于未然，在看似正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時間里，運(yùn)用專業(yè)工具，結(jié)合運(yùn)維經(jīng)驗等，能夠及時發(fā)現(xiàn)其存在的安全隱患，在不影響業(yè)務(wù)正常運(yùn)行的前提下，通過有效方式給予及時解決或消除。但是，網(wǎng)站運(yùn)維不僅僅是這三個方面，網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)鏈路等也都是運(yùn)維人員關(guān)注的重中之重，更需要運(yùn)維人員與托管單位雙方協(xié)作配合、各司其職、肩負(fù)責(zé)任，方能使所有的投入變成有效的作用，使托管平臺能夠持續(xù)平穩(wěn)地運(yùn)行下去。

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作者：王光武、孫濤、周純玉，大連海洋大學(xué)信息化工作辦公室（116023）。