高校數(shù)字化校園建設(shè)中云計(jì)算數(shù)據(jù)中心構(gòu)建研究

周潤(rùn)苗

摘要：教育信息化的核心是數(shù)字化校園。當(dāng)今國(guó)內(nèi)很多高校普遍存在校區(qū)多、數(shù)據(jù)重復(fù)、數(shù)據(jù)無(wú)法共享、軟硬件資料需不斷升級(jí)等問(wèn)題，這給我們建設(shè)校園數(shù)字化帶來(lái)了難題。如何解決這個(gè)難題，關(guān)鍵在于“云計(jì)算”。運(yùn)用“云計(jì)算”解決數(shù)字化校園建設(shè)過(guò)程中遇到的難題現(xiàn)已成了研究的熱點(diǎn)。本文結(jié)合“湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院數(shù)字化校園平臺(tái)建設(shè)”的項(xiàng)目來(lái)研究如何構(gòu)建高校校園的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化校園；云計(jì)算；數(shù)據(jù)中心

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）05-0066-01

以數(shù)字化信息和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)校園信息的獲取、加工、整合、存儲(chǔ)、傳輸及應(yīng)用就是數(shù)字化校園。這些校園信息包括科研、教學(xué)、管理、生活服務(wù)等方面的內(nèi)容。數(shù)字化校園是一個(gè)虛擬化的教育環(huán)境，能使數(shù)字化資源得到充分的利用、優(yōu)化，能拓展學(xué)校的時(shí)、空間維度，提升校園網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，使教育過(guò)程全面信息化得以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化校園能大大增強(qiáng)學(xué)校的管理水平。

雖然我國(guó)當(dāng)今高校大多已建立了校園網(wǎng)，但它們的硬件資源可能存在的分布合理不合理問(wèn)題。因此如何用更少的成本來(lái)構(gòu)建高校軟硬件設(shè)施、搭建高校資源共享交流平臺(tái)，已成為研究的熱點(diǎn)。如何用云計(jì)算技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化校園信息服務(wù)平臺(tái)”的數(shù)據(jù)中心建設(shè)就是本文研究的主要內(nèi)容。

1 基本介紹

1.1 云計(jì)算技術(shù)介紹

云計(jì)算（Cloud Computing）是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。它融合的技術(shù)有分布式計(jì)算技術(shù)、負(fù)載均衡技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)、虛擬化技術(shù)、效用計(jì)算技術(shù)、熱備份冗余技術(shù)等。

云計(jì)算是一種新型的計(jì)算模型，它擁有非常強(qiáng)大的技術(shù)，能為用戶提供快速、便捷的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，它也能為用戶提供安全、可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)境。云計(jì)算給計(jì)算機(jī)行業(yè)帶來(lái)了巨大的變化，它的出現(xiàn)對(duì)教育行業(yè)也產(chǎn)生了意義深遠(yuǎn)的影響。

1.2 數(shù)字化校園信息平臺(tái)介紹

“數(shù)字化校園信息服務(wù)平臺(tái)”我們可把它理解成是一個(gè)建立在計(jì)算機(jī)術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)之上的一個(gè)信息服務(wù)類環(huán)境。它覆蓋了科研、教育、教學(xué)、教學(xué)管理和生活服務(wù)等信息的收集、整理、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)确矫娴牟僮鳌?/p>

1.3 云計(jì)算數(shù)據(jù)中心介紹

“云計(jì)算機(jī)服務(wù)+云計(jì)算平臺(tái)”構(gòu)成了云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的本質(zhì)。用多種多樣的通信方式給用戶提供工具、軟件、應(yīng)用和計(jì)算資源服務(wù)等屬于云計(jì)算服務(wù)的范疇。將1至多個(gè)數(shù)據(jù)中心的軟硬件有機(jī)整合起來(lái)，形成一種分層的虛擬計(jì)算資源池，就構(gòu)成了“云計(jì)算平臺(tái)”，在這個(gè)平臺(tái)能夠提供動(dòng)態(tài)調(diào)配、平滑擴(kuò)展的存儲(chǔ)、計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)通信功能。它“云計(jì)算服務(wù)”得以實(shí)現(xiàn)。

跨校區(qū)組建的云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，云計(jì)算提供的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)架構(gòu)，使數(shù)字化校園建設(shè)可以節(jié)約物理資源，維護(hù)成本，不需再重復(fù)購(gòu)買昂貴的物理設(shè)備。

2 以“湖應(yīng)學(xué)院”為例介紹云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的建設(shè)

2.1 云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃

以我工作的單位“湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院”為例來(lái)分析如何架構(gòu)校園網(wǎng)中的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。

學(xué)校有東西兩個(gè)校區(qū)，東校區(qū)為中心校區(qū)，其主干網(wǎng)絡(luò)搭建時(shí)間早，已出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不能滿足用戶需求的問(wèn)題；由于信息化管理機(jī)制不健全；信息化教學(xué)，資源開發(fā)平臺(tái)不完善，現(xiàn)有的信息化服務(wù)水平不能滿足學(xué)校發(fā)展的需求?；谏鲜霈F(xiàn)狀，計(jì)劃進(jìn)行如下改建：

（1）在東校區(qū)重建新的數(shù)據(jù)中心，改建舊的數(shù)據(jù)中心，重新搭建基礎(chǔ)架構(gòu)，包括硬件基礎(chǔ)設(shè)施和軟件基礎(chǔ)設(shè)施，拆分組合西校區(qū)數(shù)據(jù)中心。

（2）構(gòu)建信息管理系統(tǒng)，服務(wù)平臺(tái)。

（3）構(gòu)建應(yīng)用平臺(tái)，整合全校的教學(xué)、校務(wù)、科研、資源等資源，實(shí)現(xiàn)校園的全面數(shù)字化。

2.2 云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的建設(shè)

2.2.1 “私有云”硬件環(huán)境建設(shè)

在校園數(shù)據(jù)中心中主干網(wǎng)絡(luò)是核心，是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息的關(guān)鍵所在。當(dāng)今我國(guó)高校大都有多個(gè)校區(qū)，在進(jìn)行高校網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，首先主要考慮的是中心校區(qū)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，其次要考慮中心校區(qū)與其它校區(qū)的網(wǎng)絡(luò)互連。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)秉持“干萬(wàn)兆化主干網(wǎng)、IPV4/6 全兼容、有線無(wú)線全覆蓋”的原則，采用三層結(jié)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)如下：

第一層核心層：這一層采用“雙交換機(jī)”結(jié)構(gòu)，是校園網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)。通過(guò)萬(wàn)兆鏈路來(lái)使這兩臺(tái)核心交換機(jī)實(shí)現(xiàn)連通。其中一臺(tái)核心交換機(jī)是主核心交換機(jī)，另一臺(tái)核心交換機(jī)作為備份用的核心交換機(jī)。

第二層匯聚層：中心校區(qū)設(shè)置了5 個(gè)匯聚點(diǎn)，這5匯聚點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)學(xué)生的宿舍區(qū)、教工的宿舍區(qū)、教學(xué)區(qū)、辦公區(qū)及圖書館。在這層中，萬(wàn)兆鏈路連通第一層的主核心交換機(jī)，千兆鏈路鏈接至連通第一層的備份核心交換機(jī)。

第三層接入層：在該層設(shè)計(jì)中秉持“千兆到桌面”原則，同時(shí)該層的交換機(jī)與第二層的交換機(jī)的也是用千兆鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)連通。

2.2.2 虛擬化平臺(tái)建設(shè)

虛擬化平臺(tái)建設(shè)是通過(guò)虛擬化的軟件構(gòu)建虛擬化的服務(wù)器，這樣可使硬件的利用率得到極大提高，同時(shí)可縮短服務(wù)部署時(shí)間、減少硬件維護(hù)時(shí)間、成本等。

在一臺(tái)物理機(jī)器上虛擬出多臺(tái)的虛擬機(jī)器，使這些虛擬機(jī)器像真正的物理機(jī)器一樣運(yùn)行來(lái)完成各種各樣的計(jì)算，運(yùn)行各種各樣的軟件，這是虛擬機(jī)管理程序的功能。并且這些虛擬機(jī)器運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性較強(qiáng)，因?yàn)檫@些虛擬機(jī)器之間運(yùn)行時(shí)是互相隔離的。

2.2.3 軟件支撐平臺(tái)建設(shè)

數(shù)據(jù)中心的軟件支撐平臺(tái)必須保證全天不間斷運(yùn)行。它的數(shù)據(jù)采用相對(duì)比較安全、穩(wěn)定的Oracle來(lái)存儲(chǔ)。它的非關(guān)鍵的應(yīng)用程序可配置在 Windows平臺(tái)上運(yùn)行，關(guān)鍵性的應(yīng)用程序配置在性能更為穩(wěn)定的Linux系統(tǒng)平臺(tái)上運(yùn)行。

2.3 數(shù)字化校園網(wǎng)與云計(jì)算服務(wù)層的對(duì)接

在校園數(shù)字化設(shè)計(jì)與搭建過(guò)程中， 將教學(xué)的軟硬件資源通過(guò)云計(jì)算服務(wù)技術(shù)的3層關(guān)鍵平臺(tái)進(jìn)行虛擬化，實(shí)現(xiàn)資源共享，并實(shí)現(xiàn)各物理地點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

云計(jì)算服務(wù)主要模式包括三層：第1層（Software as a Service）軟件即服務(wù)；第2層（Platform as a Service ）平臺(tái)即服務(wù)；第3層（Infrastructure as a Service）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。

云計(jì)算三層服務(wù)模式與數(shù)字化校園網(wǎng)的對(duì)接情況如下示：

（1）SaaS層（軟件即服務(wù)層）：該層為用戶提供管理服務(wù)和云端服務(wù)的接口，在高校中用戶主要包括普通教師、學(xué)生、管理員等，教師也上傳教學(xué)資料，進(jìn)行教務(wù)、校務(wù)管理等，學(xué)生通過(guò)帳號(hào)登錄就可訪問(wèn)獲得信息，管理員可訪問(wèn)系統(tǒng)資源，進(jìn)行資源管理等。在該層的主要應(yīng)用有教務(wù)管理、學(xué)生管理、虛擬桌面、辦公管理等。

（2）PaaS層（平臺(tái)即服務(wù)層）：該層是IaaS層和SaaS層的接口，提供Server的負(fù)載管理、users訪問(wèn)管理、上下通信、資源調(diào)度監(jiān)控、App服務(wù)管理、計(jì)費(fèi)管理等。在該層的布署的資源主要有開發(fā)工具、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)、WEB服務(wù)等。

（3）IaaS層（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層）：在該層布署的資源主要有計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、負(fù)載均衡等。虛擬化資源，管理底層的通信、Data存儲(chǔ)、App服務(wù)器等硬件資源都是在這層完成的工作。它能確保用戶能夠擁有足夠的資源進(jìn)行系統(tǒng)訪問(wèn)，能夠快速的處理應(yīng)用邏輯業(yè)，使用過(guò)程是所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)能被保存。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，云計(jì)算讓校園數(shù)字化建設(shè)擁有了好的平臺(tái)，云計(jì)算技術(shù)不但可整合學(xué)校的各種資源，還可實(shí)現(xiàn)資源共享、優(yōu)化、復(fù)用，同時(shí)也能減少校園數(shù)字化建設(shè)過(guò)程中的各種資源浪費(fèi)。但同時(shí)也應(yīng)意識(shí)到“基于云技術(shù)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)”不是一朝一夕可完成的，它是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)，需要逐步實(shí)施、統(tǒng)籌規(guī)劃才能日臻完善。

參考文獻(xiàn)

[1]趙璇.面向云計(jì)算的校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)研究[D].蘭州交通大學(xué)，2015.

[2]楊齊成，黃寅.基于SOA與云計(jì)算的數(shù)字化校園信息服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建研究[J].西安文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，（01）：34-38.

[3]黃熙.基于云服務(wù)的數(shù)字化校園建設(shè)對(duì)策研究[D].廣西大學(xué)，2014.endprint