云技术在高校数字化校园建设中的应用

1、云技术在高校数字化校园建立中的应用作为2006-2021年国家信息化开展战略的重点，教育科研信息化越来越受到重视。近年来，高校数字化校园建立不断推进，获得快速开展，但也遇到诸多问题和面临着多种挑战:根底设备资源分散、调配困难、重复购置严重、利用率低，硬件本钱高昂;系统平台、管理工具等异构、分散，运维本钱高;校内资源标准不一，共享度差;高校数据中心新业务部署速度慢，缺乏统一管理的根底架构。基于高校数字化校园建立的迫切需要，研究在高校数据中心利用云技术建立云计算管理平台，实现高校教学科研数据快速、平安地管理与应用。1云技术概述云技术是信息技术行业中最近开展起来的综合技术，根据所需的功能和性能，有机

2、地将多种技术和资源进展整合利用。如利用云技术可将网络根底设备、存储设备、效劳器以及应用和效劳组成网络、计算、存储等资源池，可快捷、平安地对这些资源进展管理和调配。利用云技术来实现的云计算被视为信息技术的第二次工业革命。云计算通过多种技术，如可靠的系统技术、可扩展的并行计算技术、海量数据的挖掘技术和数据平安技术，把可配置的计算资源进展统一调度，在经过大量计算、搜寻、分析处理工作之后回传给用户处理结果。云计算的优势是在很短的时间内，处理海量信息，使其具备强大的计算效能。因此将来大数据处理和加工过程必然依托在云上。2高校数字化校园建立中云技术的主要组成2.1虚拟化技术进步了资源利用率，减少了运维本钱

3、虚拟化技术实现了IT资源的逻辑抽象和统一表示，在大规模数据管理方面发挥着宏大的作用，是支撑云计算的重要基石。虚拟化包括了多种工作形态，其中有单资源的多逻辑表示形式(如虚拟机)，多资源的单逻辑表示形式(如存储的虚拟化)和多资源间提供单逻辑表示形式等。在云计算平台中，利用虚拟化技术将数据中心的软、硬件资源虚拟成一个大的资源水池，以简化对其管理。这些虚拟资源池包括:计算资源池、网络资源池、存储资源池、平安和应用交付池等。由于资源的虚拟池化，离散硬件和异构软件的管理工作变得简单和高效。2.2集群技术实现了对资源起到了动态管理、进步利用率，减少了单点故障集群技术是一种较新的计算机技术，使用特定的连接方式

4、，将互相独立的多个计算机组合起来，构建成高性能计算系统，此计算机系统具有低本钱、高性能以及良好的可扩展性等特点。在云平台中常用的集群类型有:故障转移集群、并行处理集群，负载平衡集群。集群技术的应用，实现了云平台中硬件资源的按需分配、动态调整和自动回收等功能。所以，集群技术的应用对云计算起到了很好的深化和保障作用，其又和虚拟化技术起到了相辅相成的作用，极大地进步了云计算根底架构的稳定性和可靠性。2.2.1故障转移集群故障转移集群隶属于集群分类中的高可用群。系统的可用性较为重要，集群技术的目的就是为了保障系统的可用性。集群中各节点效劳器通过内网高速相连，当一台效劳器节点出现软、硬件故障，经心跳检查

5、，集群管理软件判断并调度另外一个可用的节点效劳器立即接收故障节点上运行的应用系统，这就是云计算管理平台中看到的漂移。故障转移集群需要共享存储作为数据的存储设备，集群管理软件对其进展管理。故障转移集群技术的应用，使各类应用系统不必再关心硬件资源的分配和运行情况。2.2.2负载平衡集群跟并行处理集群有部分类似的功能，负载平衡集群是使负载可以在计算机集群节点中尽可能实现平衡处理。负载平衡在处理大规模计算问题时，具有很强的优势，用此集群技术可进步各个节点的运行速度和效率。负载平衡集群构建主要针对于应用效劳器的负载平衡居多，比方利用硬件的网络负载平衡设备与多台应用效劳器一起来构建一个大的应用效劳器负载平

6、衡集群;又如高校内教务管理系统，在每学期学生选课的几天比较繁忙，此时系统处理才能缺乏，常规做法是对其进展扩容，但过了选课时段这些资源大部分属于闲置状态，而利用负载平衡技术，当学生选课时云计算管理平台可调集其他的云计算节点来增加教务系统的处理才能，而当系统峰值期完毕，自动释放多余的计算节点，以用于其他系统。2.3 SOA与云计算的交融SOA是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元通过效劳之间定义良好的接口和契约联络起来。其接口为中立方式，屏蔽了不同的硬件平台、操作系统和编程语言。SOA准确地说是一种面向效劳的架构理念，是一类分布式系统的体系架构，其强调了不同层次的效劳，并具有高可重行、灵敏性、

7、以及可扩展性。云计算分为三个层次:IaaS(根底架构云)、PaaS(平台云)和SaaS(软件应用云)。基于SOA的云计算框架主要山三种角色组成:效劳提供者、效劳消费者和效劳代理。效劳提供者是网络上的一个节点，它为那些软件效劳(执行一组详细操作)的接口提供了访问效劳，效劳提供者需要有相当强的计算才能，所以可采用云构造来实现。基于SOA的云计算构造中效劳提供者可分为四层，其中包括云计算应用接口层，云效劳管理层、虚拟机层、物理效劳器层等。3高校数字化校园云平台的逻辑架构从云技术特点及其开展优势，可以看出利用云技术搭建数字化校园云平台可以有效解决校园信息化建立中遇到的瓶颈。基于云效劳的3大形式，云架构

8、的数字化校园也可设计为3个根本层次:3.1 IaaS层处于最低层，通过对物理上分散的软、硬进展整合并屏蔽其差异性，虚拟化之后形成云端所需的资源池。IaaS层面向用户是高校数据中心系统管理人员，其主要提供资源部署、资源监控和平安管理等。3.2 PaaS层介于根底设施层和应用层之间，主要为开发人员提供软件开发环境和平台效劳，该层为云计算的核心层，可实现用户的各种实际需求。PaaS层通过组装和集成各种中间件，向用户提供统一的开发平台。另外，PaaS层可通过云平台管理软件对IaaS层资源进展管理和调度。3.3 SaaS层位于最顶层，直接向终端用户提供各种应用效劳，可按权限为用户分配相应的访问资源，主要

9、包括根底效劳和应用效劳。根底效劳校园门户的统一身份认证，校园内各类根底资源访问或管理等。应用效劳主要包括OA系统，教务系统，图书馆系统、宿舍管理系统，网络学习、一卡通系统等。目前，很多高校已实现校内各类系统集成，根底效劳门户统一认证，各类应用系统一站式效劳。4高校数字化校园云平台的总体构架高校云平台的建立需要考虑数据中心现有的物理资源，更需要考虑如何建立一个面向将来需求和开展的动态资源分配管理和效劳自动化的平台。这就需要充分考虑整个云平台的延展性和可扩大性，从而实现以最小的本钱来搭建具有高度伸缩性的平台。4.1计算资源池根据数据中心现实需求，以及系统不同平台的要求，可采用多种形态的效劳器作为云

10、平台中的计算节点，云平台管理系统可对其进展调度和管理。云平台中采用故障转移和负载平衡等技术需要一个大计算资源池才能实现，故平台中至少需要一台管理效劳器和2台以上效劳器作为计算节点。效劳器可采用X86体系构造的刀片、SPARC , IA64等，河南农业大学云平台计算资源池主要有H3C的FlexServer 8390系列效劳器和现有效劳器组成，FlexServer 8390系列效劳器具有高可靠性和易维护性，构建云平台时用其中一台效劳器作为管理，其他作为节点。云平台中结算节点可按需扩展。4.2云存储资源池实现IaaS的一个重要组成部分是云存储，一个云计算的根底设施要效劳于多个业务系统或者应用，云管理

11、平台通过存储虚拟化管理，进展存储的整合及灵敏的容量控制。为适应业务扩展，存储平台可采用SAN或NAS等方式来部署。由于河南农业大学云平台处于建成初期，运行其上业务存储量不大，但要求速度高，故目前仅采用H3C的机架式IP SAN FlexStorage P4500系列，此存储系列具有良好的扩展性和容灾性。由FlexStorage P4500系列组成的存储组件，实现了任何情况下都可进展自动故障转移及故障恢复，并针对虚拟化环境进展了优化。4.3网络资源池云技术环境下的虚拟化大规模部署，传统网络构架面临着规格和性能、虚拟机接入与控制以及流量突发与拥塞等挑战。由于湖南农业大学云平台在试运行阶段，网络根底

12、平台较为简单，各个节点效劳器和网络存储设备通过两台H3C 5820V2交换机连接，然后会聚到机房核心交换机，山校内出口路山进入广域网。4.4云管理平台效劳器虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化构成了云计算根底设施的硬件资源池，而对这些云硬件资源和业务流程的快速部署与维护，还需软件平台实现，软件平台山三个组件完成:Cloud Virtualization kernel (CVK)、Cloud Virtualization Manager (CVM)和Cloud intelligence enter (CIC)。其中:CVK虚拟化内核与管理代理，运行在根底设施层和上层操作系统之间，用于协调上层操作系统对底层硬件资源的访问，减少上层软件对硬件设备和驱动的依赖性;CVM:虚拟化管理软件包，主要实现对云平台上数据的计算、网络和存储等硬件资源的软件虚拟等，从而为上层应用提供自动化效劳;CIC云业务运营软件包，由一系列云根底业务模块组成，通过将根底构架资源(包括计算、存储和网络等)及其相关策略整合成虚拟数据中心资源池，并允许用户按需消费这些资源，从而构建平安的多租户混合云。5完毕语基于云架构的数字化校园云平台可以对校园各部门甚至校