云計(jì)算在高校校園網(wǎng)資源管理中的應(yīng)用

李 儉 齊景嘉

(哈爾濱金融學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030)

云計(jì)算正在飛速發(fā)展，它借助于互聯(lián)網(wǎng)，并其優(yōu)點(diǎn)與便利集中展現(xiàn)。目前云計(jì)算的應(yīng)用已經(jīng)漸漸地浸透到生活中，網(wǎng)盤、搜索引擎等都用到云計(jì)算，高校也在為校園引入云計(jì)算做著籌劃準(zhǔn)備工作。

一、云計(jì)算技術(shù)

1.云計(jì)算的概念

云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)和分布式技術(shù)的一種超級計(jì)算模式。它是在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用分布式的特點(diǎn)，將用戶提交的某個(gè)具體任務(wù)分布在由大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池(即云)上。云服務(wù)使所有連接到該網(wǎng)絡(luò)上的終端用戶都可以根據(jù)需要獲取強(qiáng)大的計(jì)算能力、存儲服務(wù)、各種軟件應(yīng)用及IT服務(wù)。

2.云計(jì)算的特點(diǎn)

①多元性服務(wù)。目前云計(jì)算的服務(wù)形式主要有SaaS(軟件即服務(wù))、PaaS(平臺即服務(wù))、IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))。更重要的是，云具備高效的計(jì)算和存儲能力，能夠完成單機(jī)用戶無法想象的海量計(jì)算和存儲等工作。這是由于在搜索網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫資源時(shí)，云采用的是基于海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，然后通過各種途徑將詳盡、準(zhǔn)確的信息和結(jié)果提供給用戶。所以在云計(jì)算模式中，所有的數(shù)據(jù)資源(包括計(jì)算、存儲、應(yīng)用和服務(wù)請求等)均存儲在云中，用戶可以在任意時(shí)間任意地點(diǎn)使用終端接入云平臺，按自身的需求獲取信息，并可以實(shí)現(xiàn)不同終端和設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，更多形式的云服務(wù)也將不斷涌現(xiàn)。

②數(shù)據(jù)安全服務(wù)。在分布式系統(tǒng)高度容錯(cuò)機(jī)制的基礎(chǔ)上，云計(jì)算可以提供盡可能安全的數(shù)據(jù)存儲，并隨時(shí)從互聯(lián)網(wǎng)等各個(gè)角度推出安全解決方案來不斷實(shí)現(xiàn)云安全，用戶只需要把數(shù)據(jù)存入云即可，具體的存儲策略完全由云來負(fù)責(zé)。

基于云計(jì)算的固有特點(diǎn)和服務(wù)的絕對優(yōu)勢，云計(jì)算技術(shù)能夠比預(yù)期更快地進(jìn)入高校，尤其是云計(jì)算對用戶終端配置的要求很低，這會(huì)使云計(jì)算在擁有數(shù)以萬計(jì)學(xué)生的高校大受歡迎。

二、高校校園網(wǎng)管理現(xiàn)狀

高校教育信息化的目的是實(shí)現(xiàn)學(xué)校的教學(xué)、科研、管理、服務(wù)等活動(dòng)的高效率和規(guī)范化，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量、科研水平和管理水平的目的。由于整個(gè)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的異構(gòu)性以及傳統(tǒng)信息技術(shù)的限制，導(dǎo)致高校校園網(wǎng)出現(xiàn)了以下問題:

1.資源共享差

目前，很多學(xué)校都建成了校園網(wǎng)，并通過各種方式聯(lián)入了互聯(lián)網(wǎng)。傳統(tǒng)校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的投入成本高，資源利用率低，并且各高校信息化建設(shè)通常各自為政;相當(dāng)多的教育資源分布在各個(gè)高校，缺乏有效的共享與利用。同時(shí)，各高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺也都各具特點(diǎn)，彼此獨(dú)立，從而形成信息孤立結(jié)點(diǎn);各數(shù)據(jù)庫之間也缺乏信息共享機(jī)制，甚至有些資源還存在著重復(fù)設(shè)置現(xiàn)象。

2.設(shè)備需更新

大部分高校由于資金來源有限，常常面臨著設(shè)備老化、更新經(jīng)費(fèi)不足等問題。而軟件技術(shù)的飛速發(fā)展需要最新設(shè)備與之銜接，這就需要高校不斷地更新?lián)Q代，帶來很大的資金壓力。

3.管理需統(tǒng)一

大部分高校除了校園網(wǎng)外，還有校園一卡通專網(wǎng)等多套網(wǎng)絡(luò)，各自獨(dú)立的硬軟件系統(tǒng)使網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲設(shè)備等資源的利用率很低。這不但會(huì)導(dǎo)致前期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本的增加，同時(shí)后期管理維護(hù)成本也會(huì)水漲船高，機(jī)房空間和電力等能耗也不符合當(dāng)前節(jié)能減排的需要。

另外，學(xué)校師生在享受校園網(wǎng)帶來的種種便利的同時(shí)，一些困擾也頻頻出現(xiàn):計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度變慢、頻繁死機(jī)、一些軟件不能正常使用等，甚至造成數(shù)據(jù)丟失或被破壞、網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器癱瘓等問題，影響正常的教學(xué)、科研等工作。

三、云計(jì)算在高校校園網(wǎng)中的技術(shù)支持

校園云計(jì)算模型如圖1所示。

要在高校實(shí)現(xiàn)云計(jì)算，需要有相關(guān)的技術(shù)支持。

1.虛擬化技術(shù)

圖1 校園云計(jì)算模型

虛擬化是云計(jì)算最主要的特征之一。云計(jì)算的虛擬化對象主要有計(jì)算能力、存儲能力和交互能力。虛擬化實(shí)現(xiàn)了軟件和硬件的分離，用戶只需要在云平臺上提交申請運(yùn)行相應(yīng)的軟件，而不需要考慮該軟件的安裝位置以及后臺硬件的實(shí)現(xiàn);而且虛擬化還允許資源在服務(wù)器上遷移，這次的請求可能是某一臺服務(wù)器在為你服務(wù)，下一次的請求則可能由于該服務(wù)器的超載而把你的請求遷移到另一臺服務(wù)器上。當(dāng)某個(gè)時(shí)刻資源供求不均時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行資源分配調(diào)整，以確保即將要出現(xiàn)的資源需求。這就實(shí)現(xiàn)了云體系中資源使用與管理的按需化和彈性化，從而也就實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施使用效率的最大化。所以，在云計(jì)算中，可以有效地解決有的服務(wù)器過載而有的服務(wù)器閑置的問題，既不會(huì)出現(xiàn)資源的浪費(fèi)，也不會(huì)出現(xiàn)資源的不足，從而實(shí)現(xiàn)最大化教育資源的利用。

本研究顯示，單純慢阻肺與ACO錯(cuò)失早期診斷時(shí)間都是3年，兩者無明顯差異。既往研究顯示，ACO患者較單純慢阻肺患者癥狀多且重，肺功能更差，急性加重及住院次數(shù)增加［19-22］。本研究提示，ACO病人與單純慢阻肺相比，其錯(cuò)失早期診斷時(shí)間并未減少，這似與ACO病人具有更多的癥狀相矛盾。因?yàn)榘Y狀多就醫(yī)機(jī)會(huì)增加，根據(jù)病史，醫(yī)生判斷慢阻肺可能性增加。實(shí)際上ACO病人可能因?yàn)榘Y狀反復(fù)，更易耐受，更不易引起病人足夠重視，誤認(rèn)為是機(jī)體衰老的表現(xiàn)，其確切原因尚不清楚。

2.數(shù)據(jù)管理技術(shù)

在云計(jì)算中，計(jì)算能力的發(fā)揮可以隨著用戶的需求彈性調(diào)節(jié)，并且數(shù)據(jù)是存儲在云端的，用戶對數(shù)據(jù)的處理是通過遠(yuǎn)程操控進(jìn)行的。基于這些特點(diǎn)，不難發(fā)現(xiàn)，在云計(jì)算環(huán)境中采用基于分析的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)即可以輕松地實(shí)現(xiàn)對云用戶的數(shù)據(jù)管理工作。

3.安全技術(shù)

在校園網(wǎng)安全問題中，合理地使用云計(jì)算形成云安全，可以大大提高校園網(wǎng)的安全性，節(jié)省基礎(chǔ)設(shè)施的開銷。首先要保證基礎(chǔ)設(shè)施與基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的功能，確保網(wǎng)絡(luò)功能的穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更好地IT策略，構(gòu)建一個(gè)完整的數(shù)據(jù)中心集，從而實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)的云安全。由于云端有最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心和強(qiáng)大的技術(shù)管理團(tuán)隊(duì)來幫用戶保存和管理提交的數(shù)據(jù)與程序，因此，在教育信息化過程中，師生們不必再花費(fèi)大量的時(shí)間來管理數(shù)據(jù)，可以把更多的精力投入到課程學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)和科研項(xiàng)目當(dāng)中。

4.云監(jiān)測技術(shù)

隨著云計(jì)算的推廣和云設(shè)施的不斷增加，為了更好地體現(xiàn)云計(jì)算的強(qiáng)大計(jì)算處理能力而需要設(shè)置云監(jiān)測。云監(jiān)測可以對虛擬機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，并且根據(jù)實(shí)時(shí)的用戶數(shù)量和服務(wù)需求有效地整合云中的資源，節(jié)省能源，降低成本。

四、云計(jì)算在高校校園網(wǎng)資源管理中的應(yīng)用

1.算促進(jìn)教師的教學(xué)和科研工作

教師可以利用云計(jì)算進(jìn)行教材的建設(shè)，圍繞學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)精心地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，通過云，搭建導(dǎo)教、導(dǎo)學(xué)的教學(xué)平臺，所有的課程知識點(diǎn)信息與相關(guān)操作一目了然。教師也可以根據(jù)學(xué)生在云上的學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)內(nèi)容給出相應(yīng)的指導(dǎo)與建議。另外，教師們也可以將自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和心得在云中互相交流，取長補(bǔ)短。

云計(jì)算提供了SaaS服務(wù)，教師不必再根據(jù)科研需要購買軟件，而是以服務(wù)的形式免費(fèi)訪問或租用網(wǎng)絡(luò)上的軟件。學(xué)校購入某軟件，可以將其放在校園云上，讓全校教師免費(fèi)共享，教師們也不用再擔(dān)心個(gè)人電腦上正版軟件的授權(quán)使用、軟件更新和軟硬件能否有效整合等問題。另外，教師也可以在相應(yīng)科研項(xiàng)目的基礎(chǔ)上為實(shí)現(xiàn)某種服務(wù)開發(fā)軟件，然后將其放入云中，使所有本校園終端用戶可以免費(fèi)使用該軟件，非本校園的其他終端用戶在使用該軟件時(shí)則按獲得服務(wù)的形式付費(fèi)。

2.拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活

云計(jì)算將為學(xué)生擴(kuò)展出一個(gè)全新的學(xué)習(xí)空間，也將為知識信息共享、互助協(xié)作的學(xué)習(xí)創(chuàng)造一個(gè)嶄新的環(huán)境，使學(xué)生更好地在云計(jì)算下使用信息資源和服務(wù)。

云技術(shù)在使用上不受時(shí)間和設(shè)備的限制，通過網(wǎng)絡(luò)連接即可獲取云服務(wù)。學(xué)生在云計(jì)算環(huán)境中學(xué)習(xí)，查閱、獲取、利用課程資源十分方便快捷，無論是學(xué)習(xí)、作業(yè)，還是課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)施，都可以自主地安排。學(xué)生可以隨時(shí)隨地通過攜帶終端獲取虛擬電腦桌面，并根據(jù)云服務(wù)的類型，輕松自如地創(chuàng)設(shè)人性化的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，自由地選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式和愛好項(xiàng)目。學(xué)生無論是在教室、圖書館還是在家，都可以訪問到同一個(gè)桌面，而無需額外的電腦。

3.加強(qiáng)校園統(tǒng)一管理

云計(jì)算可以將校園內(nèi)多個(gè)分散獨(dú)立的專網(wǎng)整合到一起，形成一定規(guī)模的“云”，實(shí)現(xiàn)所有結(jié)點(diǎn)的信息共享和傳輸以及統(tǒng)一的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。這時(shí)，只要保證網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施能為每個(gè)人所用，即使是最初級的云也將擁有龐大且多樣化的服務(wù)群體，師生可以通過一次接入云來完成多種服務(wù)需求。

4.改變校園工作模式

云計(jì)算技術(shù)將傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)以及設(shè)備轉(zhuǎn)化成IaaS。在基礎(chǔ)設(shè)施提供各種服務(wù)(包括網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所需要的基本接入、通訊、交換和安全等服務(wù))的前提下，云架構(gòu)則成為這些服務(wù)和師生需求之間的接口?？梢?，基礎(chǔ)設(shè)施不但能夠自動(dòng)地識別和適應(yīng)不同層面的服務(wù)需求，還要在已形成體系的基礎(chǔ)上通過系統(tǒng)、完整的平臺向師生提供各種服務(wù)。

為了使更多的服務(wù)需求得到滿足，就要讓現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施最大限度地體現(xiàn)其作為公共服務(wù)平臺的價(jià)值和優(yōu)勢。一個(gè)學(xué)校的所有應(yīng)用都要以基礎(chǔ)設(shè)施為支撐點(diǎn)，支持每一項(xiàng)應(yīng)用所需要的資源和數(shù)據(jù)處理，并且能夠?qū)崿F(xiàn)與任何一種應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)對接，且使成本最小化。

5.促進(jìn)使高校協(xié)同發(fā)展

在高校實(shí)現(xiàn)云計(jì)算只需要提供IT基礎(chǔ)架構(gòu)，不需購買既多又貴的硬件設(shè)備，這樣不但可以在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上實(shí)現(xiàn)全面覆蓋和性能優(yōu)化，同時(shí)還能滿足在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代教育技術(shù)的多方需求。目前各高校正在全面規(guī)劃，計(jì)劃如何在現(xiàn)有的數(shù)字化校園的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大信息建設(shè)和服務(wù)的覆蓋面及能力，把下一代校園網(wǎng)建設(shè)成為面向全社會(huì)的公共服務(wù)平臺。

云計(jì)算擴(kuò)展性非常強(qiáng)，當(dāng)校園進(jìn)入云時(shí)代后，就可以將各個(gè)不同的校園云共同整合起來形成一個(gè)更大的“云”。通過云整合各校園的軟硬件資源，減少單個(gè)院校的資金和時(shí)間上的投入，這樣，數(shù)據(jù)可共享，解決問題的能力更強(qiáng)大，使得“云”也更加安全。目前，各高校在投入和規(guī)模上普遍存在著差別。云計(jì)算的出現(xiàn)，可以使高校在教學(xué)資源環(huán)境建設(shè)過程中對其采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范并集成，以提供全面的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，最終使教學(xué)資源能夠?yàn)樗懈咝Ｌ峁┕蚕砗蛥f(xié)同操作。這樣既節(jié)省了經(jīng)費(fèi)開支，又沖破了實(shí)驗(yàn)條件和環(huán)境的束縛，有利于促進(jìn)高校協(xié)同發(fā)展。

未來的云計(jì)算校園網(wǎng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 高校云計(jì)算校園網(wǎng)架構(gòu)圖

五、云計(jì)算在校園網(wǎng)建設(shè)中的問題與風(fēng)險(xiǎn)

目前云計(jì)算的廣泛應(yīng)用研究仍處于探索階段。要在高校校園網(wǎng)中真正實(shí)現(xiàn)云計(jì)算，還存在諸多無法回避的風(fēng)險(xiǎn)和問題。

1.基礎(chǔ)設(shè)施問題

在云計(jì)算下，所有的操作都是基于網(wǎng)絡(luò)的傳輸和服務(wù)，因此對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)(包括帶寬在內(nèi))的環(huán)境要求非常高。為了獲得更短的響應(yīng)時(shí)間，鋪設(shè)專線就是一筆巨大的開支。高性能的服務(wù)器、大容量高速度的存儲能力、網(wǎng)絡(luò)中心與實(shí)驗(yàn)室的線路實(shí)現(xiàn)萬兆通信已是將來發(fā)展的必然趨勢。

2.安全問題

當(dāng)云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心成為高校數(shù)據(jù)集中存儲的所在時(shí)，這些數(shù)據(jù)中心就極可能成為入侵者首要攻擊的目標(biāo)。因此，在實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的同時(shí)必須著重考慮如何提高云存儲能力，如何確保數(shù)據(jù)不泄露、不丟失。

3.專業(yè)人員問題

在采用云計(jì)算初期，專業(yè)人員的需求是重中之重，他們必須承擔(dān)起建設(shè)云計(jì)算初期的每一步規(guī)劃、實(shí)施工作，這些工作將直接影響到云計(jì)算的建設(shè)規(guī)模和速度。如今，必須要有針對性地培養(yǎng)云計(jì)算專業(yè)人員，為以后云計(jì)算的普及和服務(wù)做好準(zhǔn)備。

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