高校私有云數(shù)據(jù)管理中心的構(gòu)建探究

張曉蓉

（西安文理學(xué)院，西安，710065）

1 高校信息化資源管理現(xiàn)狀

隨著教育信息化的不斷發(fā)展，高等院校數(shù)字化校園的建設(shè)的進(jìn)程不斷推進(jìn)，各高校在信息化資源建設(shè)方面的投入不斷加大，信息化資源的合理配置和管理成為了一個(gè)新的主題。目前，有相當(dāng)一部分高校在信息化資源方面還停留在“重硬件、輕軟件”、“重建設(shè)，輕管理”的階段，學(xué)校管理者雖然意識(shí)到了信息化在未來(lái)發(fā)展的重要性，增加相應(yīng)的投入，但是對(duì)于信息化資源的管理還不夠重視，有的設(shè)備采購(gòu)回來(lái)以后幾乎閑置，有的資源很少被利用，有的軟件根本發(fā)揮不了作用；為了應(yīng)對(duì)和解決這些問(wèn)題，大部分高校已經(jīng)建立了校園數(shù)據(jù)管理中心，對(duì)信息資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理，但是由于各個(gè)高校的實(shí)際情況不同，數(shù)據(jù)管理中心實(shí)際上發(fā)揮的作用也不一樣，有的學(xué)校只是形式上建立數(shù)據(jù)管理中心，所做工作只是將資源簡(jiǎn)單的堆放在一起進(jìn)行管理，實(shí)際上各個(gè)系統(tǒng)、各個(gè)平臺(tái)從硬件到軟件依然維持最原始的狀態(tài)，有的能夠?qū)⒁徊糠珠e置的硬件資源加以利用，但各系統(tǒng)、平臺(tái)之間并不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的資源調(diào)整，由于學(xué)校的投入畢竟是有限的，而需求卻在不斷地增加，一些階段性利用率突變的系統(tǒng)，如教務(wù)系統(tǒng)，如果配置低的話無(wú)法滿足忙時(shí)需求，但如果配置高的話大部分時(shí)間資源處于空余狀態(tài)，無(wú)法最大化利用；當(dāng)然也有一些走在信息化建設(shè)前列的高等院校真正發(fā)揮了數(shù)據(jù)管理中心的作用，對(duì)整個(gè)校園的軟、硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理和配置，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了資源共享，增加了信息化資源的利用率，提高了整個(gè)學(xué)校的信息化程度。

2 云計(jì)算和私有云

所謂云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算模式，把硬件和軟件資源虛擬化，以服務(wù)的方式提供給用戶，完成用戶處理信息的要求。作為用戶本身，不用關(guān)心這些資源的具體位置，也不用關(guān)心它們是如何管理和分配的。云計(jì)算依靠強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)資源為用戶提供了可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，可以避免傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)損壞而造成的數(shù)據(jù)丟失，通過(guò)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了資源的動(dòng)態(tài)配置和劃分，提供了可以調(diào)節(jié)的超強(qiáng)計(jì)算和存儲(chǔ)能力，用戶可以在世界上任何地方通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)“云”上的信息和應(yīng)用，方便快捷的云服務(wù)省去了軟件安裝和電腦升級(jí)的麻煩，超強(qiáng)的計(jì)算能力可以完成傳統(tǒng)計(jì)算方式難以完成的功能。

云計(jì)算的特點(diǎn)概括起來(lái)就是“三個(gè)中心”：

以數(shù)據(jù)為中心：基于分布式數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)處理和分析，使數(shù)據(jù)變得智能化。

以服務(wù)為中心：云計(jì)算主要立足于為用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，人性化云服務(wù)是吸引用戶的關(guān)鍵。

以用戶為中心：云計(jì)算主要是為滿足用戶的個(gè)性化需求，用戶是服務(wù)的對(duì)象，用戶的滿意是服務(wù)的最終目標(biāo)。

云計(jì)算分為公有云和私有云，所謂公有云就是第三方提供資源，用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以付費(fèi)方式獲取服務(wù)，不用關(guān)心這些資源具體在哪，如何配置，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便，費(fèi)用較低，但由于服務(wù)基于整個(gè)開(kāi)放的互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)安全和服務(wù)質(zhì)量無(wú)法得到切實(shí)的保障；私有云就是企業(yè)或單位利用自有資源組建的供本企業(yè)或單位內(nèi)部使用的云服務(wù)，它需要企業(yè)或單位有一定的基礎(chǔ)資源建設(shè)投入，但彌補(bǔ)了公有云的不足之處，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

1)確保數(shù)據(jù)的安全性。私有云為企業(yè)或單位自建，一般構(gòu)建在企業(yè)防火墻之后，受到攻擊的可能性較小，有效避免了公有云服務(wù)存在的安全隱患。

2)保證云服務(wù)的質(zhì)量。私有云建立在企業(yè)防火墻之后，只供局域網(wǎng)內(nèi)的用戶使用，在傳輸?shù)臅r(shí)效性和網(wǎng)絡(luò)其他因素干擾方面可以將損失降到最低，確保云計(jì)算的服務(wù)質(zhì)量。

3)有效利用現(xiàn)有資源。私有云依托企業(yè)內(nèi)部硬件資源建設(shè)，將硬件和軟件資源虛擬化，可以有效利用企業(yè)現(xiàn)有資源，避免不必要的資源浪費(fèi)。

4)對(duì)企業(yè)現(xiàn)有的管理流程影響較小。企業(yè)或單位長(zhǎng)期以來(lái)積累的信息化資源和管理流程是非常重要的，它是適應(yīng)本企業(yè)或單位實(shí)際情況和發(fā)展需要的，私有云的構(gòu)建從本企業(yè)或單位的實(shí)際出發(fā)，有效避免了新的信息化模式對(duì)企業(yè)管理流程的沖擊。

3 高校私有云數(shù)據(jù)管理中心的構(gòu)建

高校數(shù)據(jù)管理中心指的是數(shù)字化校園建設(shè)過(guò)程中，為了統(tǒng)一規(guī)劃和管理信息化資源而建立的面向?qū)W校用戶提供的數(shù)據(jù)存放業(yè)務(wù)和相關(guān)服務(wù)，并對(duì)資源進(jìn)行管理的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。數(shù)據(jù)管理中心一般以學(xué)校數(shù)字化校園建設(shè)的硬件為基礎(chǔ)，以電信級(jí)機(jī)房設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)帶寬作為支撐，由學(xué)校信息化負(fù)責(zé)部門(mén)提供技術(shù)保障和支持，對(duì)整個(gè)學(xué)校的教學(xué)、辦公等業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和相關(guān)服務(wù)。構(gòu)建真正的數(shù)據(jù)管理中心應(yīng)該包含網(wǎng)絡(luò)、機(jī)房、硬件設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，數(shù)據(jù)的集中、共享和安全，以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成開(kāi)發(fā)。

為了提升數(shù)據(jù)處理和計(jì)算能力，加快學(xué)校的信息化步伐，不少高校將云計(jì)算列入了信息化建設(shè)的范疇。云計(jì)算為用戶提供了隨時(shí)隨地的海量數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的能力，解決了資源不足和分布不均的問(wèn)題。但是由于高等院校信息化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)安全性和服務(wù)質(zhì)量都有著較高的要求，任何形式的網(wǎng)絡(luò)攻擊都有可能影響學(xué)校教育資源的積累和學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)的維護(hù)，在線視頻教學(xué)、網(wǎng)上選課、OA辦公等更是受網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、時(shí)效性和負(fù)載能力的制約。私有云數(shù)據(jù)管理中心在很大程度上能夠彌補(bǔ)這些不足。

私有云數(shù)據(jù)管理中心實(shí)質(zhì)上就是將單位內(nèi)部所有服務(wù)器等信息化資源統(tǒng)一建設(shè)和配置，通過(guò)某種方式連接成一個(gè)集群，進(jìn)行集中的調(diào)度和管理，以虛擬化的形式提供給本單位內(nèi)部的用戶。構(gòu)建高校私有云數(shù)據(jù)管理中心可以將學(xué)?，F(xiàn)有的信息化資源進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中和共享，節(jié)約了分散管理的人力和物力，提高數(shù)據(jù)的處理能力和資源的利用率，由于建立在防火墻之后，安全性和服務(wù)質(zhì)量都有所保證，而且不會(huì)影響學(xué)?，F(xiàn)有的信息化管理流程。高等院校私有云數(shù)據(jù)管理中心的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 私有云數(shù)據(jù)管理中心體系結(jié)構(gòu)圖

1)基礎(chǔ)層。這一層是私有云數(shù)據(jù)管理中心的骨架層，為私有云提供基礎(chǔ)的物理資源保障，包括充足的網(wǎng)絡(luò)帶寬、交換設(shè)備、計(jì)算設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備等。基礎(chǔ)層將高校用于信息化建設(shè)的大量PC、服務(wù)器等硬件設(shè)備進(jìn)行集群式管理，從而降低硬件的運(yùn)行成本，提供豐富的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，保證資源開(kāi)發(fā)的運(yùn)行潛力。

2)資源池。本層主要負(fù)責(zé)硬件資源的虛擬化，從而實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)劃分和配置，為實(shí)現(xiàn)資源共享和按需分配建立一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，這是私有云數(shù)據(jù)管理中心的關(guān)鍵部分。目前主流的虛擬化工具有KVM和Xen，相比之下KVM具有高性能和穩(wěn)定的特點(diǎn)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候采用KVM作為本系統(tǒng)的虛擬化工具（如圖1所示），完成虛擬機(jī)的部署。虛擬機(jī)是被虛擬化的軟硬件資源，通過(guò)KVM創(chuàng)建，是在私有云數(shù)據(jù)管理中心模式下用戶能夠得到的服務(wù)。

3)管理層。本層的主要任務(wù)是將虛擬化的資源進(jìn)行管理，并提供用戶管理、安全管理等功能，是私有云數(shù)據(jù)管理中心構(gòu)建的關(guān)鍵部分。云計(jì)算的管理軟件非常多，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)選擇了主要針對(duì)私有云的Convirt，它提供了豐富的管理功能和界面，并對(duì)底層的一些功能進(jìn)行了整合和封裝，方便資源的管理和調(diào)度。在本層，Convirt負(fù)責(zé)檢測(cè)和響應(yīng)用戶的服務(wù)請(qǐng)求，將需求轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言傳遞到虛擬機(jī)，并依此進(jìn)行資源的劃分和動(dòng)態(tài)的調(diào)整，然后將結(jié)果反饋給用戶，在用戶使用完畢后能夠及時(shí)釋放資源，達(dá)到減少資源損耗和負(fù)載平和的目的。如圖1所示，與Convirt相連接的是Libvirt，它介于底層虛擬化工具和Convirt之間，用于屏蔽軟件指令的不同，提供統(tǒng)一的編程接口，支持多種主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。用戶可以在平臺(tái)上直接進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，亦可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有業(yè)務(wù)平臺(tái)的無(wú)縫連接。對(duì)于高等院校來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的業(yè)務(wù)和教學(xué)平臺(tái)都可以整合到私有云數(shù)據(jù)管理中心，也可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行新功能和應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源的共享，以及應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

4)應(yīng)用層。本層主要是私有云的應(yīng)用管理界面，用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行私有云的資源訪問(wèn)和管理。用戶可以通過(guò)私有云管理界面申請(qǐng)存儲(chǔ)、計(jì)算等服務(wù)，也可以通過(guò)開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行資源的訪問(wèn)和調(diào)度。

4 小結(jié)

私有云數(shù)據(jù)管理中心的構(gòu)建，在一定程度上解決了高等院校面臨的信息化資源不足和分配不均的問(wèn)題，又避免了公共網(wǎng)絡(luò)服務(wù)帶來(lái)的安全隱患，為高校信息化建設(shè)提供了新的解決方案。同時(shí)，私有云數(shù)據(jù)管理中心建設(shè)具體實(shí)施所面臨的問(wèn)題還有很多，需要我們進(jìn)一步探討和研究。

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