校園私有云數(shù)據(jù)中心構(gòu)建的研究與探討

王小龍

摘要：隨著云計算、私有云技術(shù)的不斷成熟，這些虛擬化技術(shù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，其高校信息化、數(shù)字化的建設(shè)中就發(fā)揮著重要的作用。由于大部分高校信息化資源存在著不足且分布不均的情況，為進一步提高校園軟硬件資源的使用效率，為促進高校信息化、數(shù)字化建設(shè)取得較大發(fā)展，基于云計算、私有云和Hyper-V構(gòu)建的校園私有云數(shù)據(jù)中心提供了新方案及有效途徑。在此，文章從云計算、私有云的分析入手，深入研究校園私有云數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建。

關(guān)鍵詞：云計算；校園網(wǎng)；私有云；計算虛擬化

0引言

教育信息化、校園網(wǎng)絡(luò)信息化、數(shù)字化是教育部針對當(dāng)前發(fā)展形勢提出的時代發(fā)展規(guī)劃，因而建設(shè)和實現(xiàn)高校信息化、數(shù)字化教學(xué)環(huán)境是我國各大高校需要致力研究的新課題。不過，高校在信息化、數(shù)字化的建設(shè)過程中遇到一個難題，那就是缺少屬于校內(nèi)的公共基礎(chǔ)設(shè)施和資源池，所以須增加額外投資才能滿足工作人員和廣大師生的各項校內(nèi)服務(wù)需求，尤其是對軟件服務(wù)、存儲空間、計算力的服務(wù)需求。隨著云計算、私有云技術(shù)的不斷成熟，這種低成本、高擴展性和可用性的虛擬化技術(shù)能夠有效實現(xiàn)動態(tài)分配、存儲性強、計算力高的功能，進一步提升了軟硬件資源的使用效率。因而，基于云計算、私有云和Hyper-V來構(gòu)建校園私有云數(shù)據(jù)中心，這是促進高校在信息化、數(shù)字化建設(shè)方面取得較大發(fā)展的有效途徑。

1云計算和私有云

1.1云計算

云計算，一種建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的計算方式，可以將大量的物理設(shè)施、物理硬件進行虛擬化，進而構(gòu)建一個虛擬化的資源池，使之成為一個基礎(chǔ)設(shè)施可向其他計算機和設(shè)備提供共享的軟硬件資源與信息。如此，通過云計算可以方便廣大用戶快捷的使用計算機資源，提供各項信息服務(wù)，以最大程度實現(xiàn)用戶的信息需求。其中，以運用范圍為劃分依據(jù)，私有云、公有云是對云計算的具體細(xì)分，所謂公有云相當(dāng)于一個基于整個開放互聯(lián)網(wǎng)提供資源的第三方服務(wù)，用戶只需支付較低費用即可簡單快捷的獲取相關(guān)服務(wù)，不過公有云服務(wù)的質(zhì)量和數(shù)據(jù)安全存在一定的局限性。

1.2私有云

私有云，即指一些企業(yè)或單位根據(jù)需求運用自有基礎(chǔ)資源單獨構(gòu)建的一個云服務(wù)，該服務(wù)能夠有效控制和保障數(shù)據(jù)安全和服務(wù)質(zhì)量。私有云具備較高的使用優(yōu)勢，主要包括：（1）數(shù)據(jù)安全性的切實保障。企業(yè)或單位通過在內(nèi)部防火墻中構(gòu)建私有云來避免外來攻擊，以確保數(shù)據(jù)中心的安全性，其安全性高于公有云服務(wù)。（2）服務(wù)質(zhì)量的切實保障。構(gòu)建在企業(yè)或單位防火墻中的私有云只為局域網(wǎng)內(nèi)部用戶提供服務(wù)，從而利于避免其他因素的干擾，以提高傳輸時效性、降低資源損失，保障云服務(wù)質(zhì)量。（3）現(xiàn)有資源的高效利用。在企業(yè)或單位內(nèi)部硬件和軟件資源基礎(chǔ)上構(gòu)建的私有云，不僅可以實現(xiàn)對內(nèi)部現(xiàn)有資源的高效利用，而且還利于節(jié)約資源和成本。（4）有效降低了對現(xiàn)有管理流程的影響。私有云依托于企業(yè)或單位內(nèi)部資源的建設(shè)，是基于企業(yè)或單位實際發(fā)展需求而構(gòu)建的，因而不會像其他新信息化模式一樣易對企業(yè)或單位長期積累的信息化資源、管理流程產(chǎn)生沖突與影響。

2私有云結(jié)構(gòu)

依據(jù)用戶體驗視角出發(fā)，關(guān)于私有云的服務(wù)結(jié)構(gòu)美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院提出了如下規(guī)范：

2.1軟件即服務(wù)（SaaS）

SaaS即一個服務(wù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用平臺，用戶可以通過在OA、學(xué)工信息系統(tǒng)、教務(wù)信息系統(tǒng)等SaaS應(yīng)用平臺來獲取相應(yīng)的服務(wù)。

2.2平臺即服務(wù)（PaaS）

PaaS即一個服務(wù)轉(zhuǎn)換的開發(fā)平臺，諸如高校工作流、身份認(rèn)證管理、訪問控制平臺等都可以是PaaS的構(gòu)成部分，用戶在PaaS這一開發(fā)平臺來享有轉(zhuǎn)換服務(wù)。

2.3基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Iaas）

IaaS即一個服務(wù)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)設(shè)施，通過虛擬機向用戶提供轉(zhuǎn)換服務(wù)或資源。如可將硬件資源的存儲、計算進行虛擬化資源的轉(zhuǎn)換，運用IaaS平臺為用戶提供虛擬化資源服務(wù)。

3構(gòu)建校園私有云數(shù)據(jù)中心

關(guān)于校園私有云數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建，需要基于云計算和私有云技術(shù)將軟、硬件資源進行虛擬化。而為了降低不同物理資源層次間的耦合度，區(qū)分和提高不同物理資源層的應(yīng)用性，這需要科學(xué)、合理的分配計算資源，在服務(wù)器中部部署虛擬化軟件，將網(wǎng)絡(luò)、存儲等應(yīng)用部署在虛擬機中部，建立校園私有云數(shù)據(jù)中心，以促進跨系統(tǒng)資源共享的有效實現(xiàn)。

3.1計算虛擬化

計算虛擬化是有效實現(xiàn)應(yīng)用虛擬化的前提保障，是實現(xiàn)服務(wù)器虛擬化構(gòu)建私有云的基礎(chǔ)，主要通過對應(yīng)用中間件虛擬化、服務(wù)器虛擬化來完成。本文在物理服務(wù)器的虛擬化過程中需要借助Hyper-V，以滿足多個虛擬機同時運行的需求，而后創(chuàng)建虛擬機，為有效優(yōu)化資源利用率，還需依據(jù)虛擬機的計算力進行CPU內(nèi)存與內(nèi)核的合理分配。圖1是校園私有云的構(gòu)建，用戶在完成虛擬機創(chuàng)建流程后，對于Linux或Windows操作系統(tǒng)的安裝可利用ISO鏡像來實現(xiàn)，從而在虛擬機上獲得定義模版，用戶基于模版來實現(xiàn)Linux或Windows服務(wù)器的創(chuàng)建操作。

3.2存儲虛擬化

存儲虛擬化是校園私有云數(shù)據(jù)存儲虛擬化的主要途徑，其實現(xiàn)的操作流程包括：創(chuàng)建一個虛擬磁盤（以大型共享文件系統(tǒng)中的子文件形式存在）在SAN與Hyper-V存儲上；在相應(yīng)的虛擬機上部署虛擬磁盤，方便用戶將數(shù)據(jù)由物理機向虛擬機上遷移。

3.3創(chuàng)建交互式入口

對于校內(nèi)用戶來說，其新的虛擬磁盤與虛擬機創(chuàng)建需借助交互式入口來實現(xiàn)，對此首要前提是完成交互式入口的創(chuàng)建。而創(chuàng)建交互式入口需要借助虛擬化軟件中的CUI工具、Cisco中的USC Manager工具及VMware中的vCenter工具，在存儲虛擬化池層面和技術(shù)虛擬化池層面分別構(gòu)建交互式入口，進而實現(xiàn)虛擬化硬件設(shè)施的建設(shè)，而后即可通過自動化管理平臺來共享數(shù)據(jù)與應(yīng)用。

4結(jié)語

綜上所述，針對高校信息化資源存在著不足且分布不均的情況，基于云計算、私有云技術(shù)構(gòu)建校園私有云數(shù)據(jù)中心是有效實現(xiàn)高校信息化、數(shù)字化建設(shè)的新方案。校園私有云數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建不僅滿足了廣大師生和工作人員對信息化服務(wù)的需求，而且還提高了網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)的安全性，當(dāng)然我們還需要進一步研究和完善對校園私有云數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，以不斷提高其服務(wù)性能。