一種面向服務的云計算數字化校園架構模型

盧 清,李春生(東北石油大學現代教育技術中心,黑龍江 大慶 163318)

尹義方(東北石油大學機械科學與工程學院，黑龍江 大慶 163318)

一種面向服務的云計算數字化校園架構模型

盧 清,李春生(東北石油大學現代教育技術中心,黑龍江 大慶 163318)

尹義方(東北石油大學機械科學與工程學院，黑龍江 大慶 163318)

針對當前高校數字化校園各應用系統獨立建設、系統管理難度高、資源使用效率低且系統能耗高等問題，采用SOA的架構特點和云計算的資源部署模式對數字化校園的建設模型進行重新規劃，構建了一種面向服務的云計算數字化校園架構模型，試驗驗證模型具有可行性和優越性，模型的整體架構思想為數字化校園建設和發展提供了新的解決思路。

SOA；云計算；數字化校園；虛擬化

目前，各高校已經建成了校園網絡，但硬件設備分散在中心機房和院系管理部門，如何充分利用這些分散的、獨立的硬件資源為用戶提供云服務是研究的熱點。因此需要研究搭建資源的交流共享平臺，提供統一的硬件支持，使管理人員能夠從硬件維護和系統維護中脫離出來進行更有效的管理，實現用戶通過云終端就能監控和管理相關設備的運行狀況；針對各種服務調用靈活性差，校園內管理部門、院系的應用和信息服務系統的單獨部署，各高校之間信息資源共享性差的特點，需要研究實現一種按需分配、動態分配資源的云計算數字化校園建設指導模型。

1 云計算模式的數字化校園

圖1 云數字化校園的總體架構服務層次圖

云計算是一種新的IT架構模式，其核心思想是將大量用網絡連接的計算資源統一管理和調度，構成一個資源池以提供用戶所需的服務。云計算數字化校園首先是一個平臺，是服務于高校整體發展戰略、服務于教學科研業務、服務于廣大師生用戶的網絡基礎設施和公共服務支撐平臺[1]；其次云計算數字化校園是一種模式，是按需分配、按需使用的信息服務交付和使用模式；再次云計算數字化校園是一個環境，是普適接入、統一交換、虛擬化、泛載、可信、綠色低碳的信息服務環境,云計算數字化校園的目標是像用電一樣使用校園網資源[2]。云計算的服務層次搭建主要有Iaas，Paas和Saas 3個層次(見圖1)：Iaas層提供云計算校園網的存儲資源和網絡資源的優化配置，提供按需擴展和靈活管理的功能,用來實現高性價比、高可靠性、高可用性以及高可伸縮性的基礎設施服務；Paas層在云計算數字化校園中提供服務總線、公共基礎服務，以及支持應用服務的即插即用的平臺服務；Saas層為云計算數字化校園的建設提供定制與創建面向具體應用的服務，用以實現數字化校園的用戶個性化、服務整合和信息聚合服務。

2 基于SOA的云計算數字化校園模型設計

圖2 基于SOA的云計算數字化校園模型

基于SOA的云計算數字化校園模型如圖2所示。

2.1云終端

由分布在校園網絡的瘦客戶端組成，云計算的虛擬封裝性可以使用戶通過電腦、手機、PDA等多種終端訪問資源，甚至可以定制服務、建立符合自己需要的學習環境[3]。

2.2云通道

資源服務中間件層和面向服務的核心層，提供對校園存在的有線網絡和無線網絡的資源整合，通過虛擬化技術形成系統調度使用幾類共性支撐服務。

2.3云服務

根據業務或用戶的需要進行分配，實現同一個校園、同一個網絡承載教學、科研、教師、校友服務等各項業務和應用[4]。

3 測試結果與分析

3.1總體設計

在模型研究的基礎上，結合東北石油大學數字化校園建設需求，利用現有校園網絡環境和硬件設備，部署實驗環境，主要對基礎設施資源虛擬化、應用程序的云中部署等操作進行了測試，主要包括基礎設施虛擬化測試和應用系統在云中應用的性能測試2部分。東北石油大學目前擁有萬兆級校園網和集設備、數據、管理于一體的數據中心。校園網6條萬兆骨干鏈路，樓宇之間千兆互連，百兆到桌面；校園網數據中心硬件資源豐富，現有服務器和存儲設備40余臺，磁盤陣列5臺，總存儲量約80T，服務器DMZ安全區主要包括浪潮NF5606、浪潮NF560D2、聯想萬全R280、IBM xseries 225等。

3.2試驗環境部署

改變原有一臺服務器運行一種服務的模式，從40多臺服務器中選出4臺，按集群的方式連接共享存儲。在4臺服務器上分別安裝ESX。其次另外選取一臺服務器作云平臺控制器安裝VCenter，實現對4臺服務器的虛擬化池管理和性能監測[5]。通過控制臺創建12個虛擬機，將DMZ區服務器打破原有部署方式，按照圖3進行重新部署。

圖3 基礎設施部署圖

3.3性能測試

1)虛擬化資源池實現 對物理機虛擬出的CPU、Memory、Disk和虛擬化網卡的使用情況進行監控，為虛擬機的創建、虛擬機的遷移做準備。其中基于聯想萬全R280服務器的虛擬化資源池性能監控當前共有8個虛擬化CPU，每個虛擬機的CPU和內存利用率如圖4所示。

圖4 聯想萬全R280資源池資源圖

2)云環境中應用程序性能測試 由于東北石油大學原有應用系統部署模式為一臺服務器上運行一個服務，將原有的網絡辦公系統部署到云中，需要分別對本地服務和云中服務進行性能測試。使用網站壓力測試工具WAS對本地服務和云中的服務進行同等條件下的壓力測試。

測試共分為2組對比測試，第1組為網絡辦公系統在本地物理機上壓力測試；第2組為網絡辦公系統在云環境中的壓力測試。2組采用相同的壓力系數和測試方法。第1次作為正常訪問情況下，設置線程數為40；第2次訪問量急劇增加，因此設置線程數為80。性能測試參數對比如表1所示。第1次壓力測試表明系統在本地服務器和在云服務器上，40個用戶同時操作的錯誤率可以忽略，可以滿足學校日常辦公使用；第2次云中的辦公系統測試有少量的接收和超時錯誤，但不影響用戶的正常訪問。第2次本地高峰時段測試的接收錯誤率明顯增高，影響用戶訪問效率。測試結果反映出高峰時段網絡辦公系統在云環境中運行效果比本地機運行效率高，體現了云中應用部署的性能優勢。

表1 網絡辦公系統性能測試參數對比

4 結 語

在高校傳統數字化校園硬件體系結構研究基礎上，根據模型的架構需求，改變原有硬件基礎設施的部署方式，將服務器、存儲和網絡按照云計算的基礎架構進行重新部署，搭建基礎設施即服務的資源管理平臺，經過試驗驗證，該平臺具有較好的硬件資源管理能力。提高了資源的利用率，實現計算資源的按需分配，同時將各部門系統管理人員從硬件維護中解脫出來，下一階段的主要任務是對數字化校園的海量數據存儲問題做更深入的研究。

[1]孫柏祥.云計算——學校教育信息化建設和發展的新模式[J].中國電化教育,2010(5):123-125.

[2]黎加厚.走向教育技術“云”服務[J].遠程教育雜志，2008(3)：17-18.

[3]汪洋.云計算在院校教育中的應用初探[J].科技經濟市場，2009(4):8-11.

[4]梁向陽.計算機網絡系統的性能評測[J]. 計算機技術與發展，2011(1):32-36.

[5]徐迪威.云計算關鍵技術探究[J].現代計算機，2010(7):41-43.

[編輯] 洪云飛

TP311

A

1673-1409(2012)05-N142-03

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.047

2012-02-12

黑龍江省教育科研重點課題資助項目(HZG142)。

盧清(1981-)，女，2004年大學畢業，碩士，助理研究員，現主要從事計算機網絡、人工智能及其應用方面的研究工作。