云計算在高校信息化建設(shè)中的應(yīng)用模式

【摘要】云計算是繼個人計算機和互聯(lián)網(wǎng)的IT產(chǎn)業(yè)有一大技術(shù)創(chuàng)新。云計算的出現(xiàn)為信息技術(shù)領(lǐng)域和高校企業(yè)信息化建設(shè)帶來了新的挑戰(zhàn)和新的機遇。要抓住云計算時代來臨的初期，借助云計算的力量使得高校信息化建設(shè)更加完善，提升高校技術(shù)創(chuàng)新和新技術(shù)的實施。雖然云計算還有很多不完善的地方需要去拓展和開發(fā)，但是只有真正使用了實踐了才能找出問題，積累經(jīng)驗，逐步完善，為新一輪技術(shù)做鋪墊，實現(xiàn)人類的技術(shù)不斷進步。

【關(guān)鍵詞】云計算；高校；信息化建設(shè)

【中圖分類號】G202 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0332-01

前言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機和互聯(lián)網(wǎng)在人們的工作、學(xué)習(xí)和生活中地位越來越重要。目前高校教育信息化的建設(shè)中出現(xiàn)了各種各樣的便于師生進行工作的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各類數(shù)據(jù)成幾何倍數(shù)增加，對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)也提出了更高的要求。云計算是傳統(tǒng)計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的融合產(chǎn)物，也是引領(lǐng)未來信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵戰(zhàn)略性技術(shù)和手段。云計算的出現(xiàn)和發(fā)展，能解決許多當前高校的一些發(fā)展瓶頸問題，改善了在教學(xué)、實驗、行政辦公、科研和社會服務(wù)等方面的不足，給我國高校在信息化建設(shè)中帶來許多創(chuàng)新的教學(xué)模式，也給高校實驗教學(xué)帶來更多的挑戰(zhàn)。相信在不久的將來，高校里的師生在進行實驗教學(xué)的時候，使用實驗資源能像供水、輸電一樣方便、快捷。

1、高校教育信息化現(xiàn)狀與問題

目前，本科以上高校基本已建成校園網(wǎng)、OA辦公自動化系統(tǒng)、教學(xué)管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)等。高職類院校也基本實現(xiàn)了教學(xué)和辦公環(huán)境的校園網(wǎng)接入，但信息化系統(tǒng)建設(shè)水平略低。總體來說高校信息化建設(shè)基礎(chǔ)部分已經(jīng)完成，且基礎(chǔ)較好大部分高校校園網(wǎng)都已經(jīng)實現(xiàn)了全千兆互通，服務(wù)器、存儲等設(shè)備也已經(jīng)實現(xiàn)了更新?lián)Q代。而高校教育信息化建設(shè)還包括資源整合、數(shù)據(jù)挖掘、應(yīng)用推廣、信息一體化等幾個階段。因此，現(xiàn)階段高校信息化建設(shè)的重心應(yīng)從基礎(chǔ)硬件建設(shè)向軟件建設(shè)和應(yīng)用建設(shè)轉(zhuǎn)移。以信息化建設(shè)為支撐推進高校的教學(xué)、科研、服務(wù)的跨越式發(fā)展。然而，許多高校這一階段遭遇到了各種難題，如何使師生主動參與到信息化建設(shè)中，如何打破各系統(tǒng)之間的信息堡壘，教學(xué)管理信息化如何帶動科研、生活、服務(wù)等方面的信息化。與其說是技術(shù)方式的變革不如說是一種思維模式、服務(wù)模式的轉(zhuǎn)變。這種打破傳統(tǒng)觀念的改變需要云計算理念和技術(shù)的配合。

2、云計算輔助教育

云計算輔助教育（Clouds Computing Based Education，CCBE），或者稱為“基于云計算的教育”，是指在教育的各個領(lǐng)域中，利用云計算提供的服務(wù)來輔助教育教學(xué)活動。云計算輔助教育是一個新興的學(xué)科概念，屬于計算機科學(xué)和教育科學(xué)的交叉領(lǐng)域，它關(guān)注未來云計算時代的教育活動中各種要素的總和，主要探索云計算提供的服務(wù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用規(guī)律，與主流學(xué)習(xí)理論的支持和融合，相應(yīng)的教育教學(xué)資源和過程的設(shè)計與管理等Ⅲ。

云計算輔助教育系統(tǒng)必須有機的融合高校現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。例如，教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)生管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、OA辦公系統(tǒng)、實驗室管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)、校園地理信息系統(tǒng)、校園資產(chǎn)管理系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、電子郵件系統(tǒng)、校友管理系統(tǒng)等。消除信息孤島，盡量利用現(xiàn)有資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享于各個信息系統(tǒng)，并對所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行統(tǒng)一展現(xiàn)，以用戶為核心探索新的服務(wù)模式。綜合起來設(shè)計主要是分為三部分，如圖1所示：第一部分IAAS部分是將現(xiàn)有計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源進行整合并形成大的資源池，做到硬件資源按需調(diào)度分配。第二部分PAAS部分是建成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺和統(tǒng)一的云中間件架構(gòu)為上層的應(yīng)用提供統(tǒng)一的接口。第三部分SAAS部分是依托云中間件系統(tǒng)做成業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，并可主動調(diào)用下層的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源。并對外提供統(tǒng)一的門戶，配合瀏覽器或云桌面系統(tǒng)對用戶提供服務(wù)。

3、云計算輔助教學(xué)

云計算輔助教學(xué)（Cloud ComputingAssisted Instructions，CCAI）是指學(xué)校和教師利用“云計算”支持的教育“云服務(wù)”，構(gòu)建個性化教學(xué)的信息化環(huán)境，支持教師的有效教學(xué)和學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，促進學(xué)生高級思維能力和群體智慧發(fā)展，提高教育質(zhì)量。也就是充分利用云計算所帶來的云服務(wù)為我們的教學(xué)提供資源共享，存儲空間無限的便利條件。

云計算是一種新的計算機基礎(chǔ)設(shè)施使用模式，高校可采用基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化、計算資源生命周期管理、桌面虛擬化、高性能計算云等相關(guān)技術(shù)，為高校提供一個可以共享使用的計算機教學(xué)實踐平臺，使學(xué)校內(nèi)部所有校園網(wǎng)用戶或科研團隊可以通過一個簡單的門戶，實現(xiàn)全校教學(xué)實踐的基礎(chǔ)設(shè)施共享，打破傳統(tǒng)的一個系獨立一套基礎(chǔ)設(shè)備，真的做到資源共享。利用率高了，投資和維護成本反而下降了。

4、教育云的實現(xiàn)

4.1 要完成傳統(tǒng)信息化系統(tǒng)向教育云的轉(zhuǎn)化，需要解決幾個問題：

第一，建立起穩(wěn)固的云計算基礎(chǔ)設(shè)施平臺，基礎(chǔ)設(shè)施需要能夠滿足教育云平臺部署的需要，包括動態(tài)擴展性、穩(wěn)定性和可靠性等；第二，系統(tǒng)的遷移和整合，各種教育信息化系統(tǒng)在基礎(chǔ)設(shè)施平臺上的部署和遷移，使其可以運行在云平臺上；第三，統(tǒng)一的認證與授權(quán)，即哪些用戶能以什么身份使用教育云平臺的哪些子系統(tǒng)的服務(wù)，云計算系統(tǒng)中安全性為使用的第一準則；第四，所有的應(yīng)用系統(tǒng)都必須支持虛擬化實例的創(chuàng)建，將單一的系統(tǒng)軟件通過實例創(chuàng)建的方式模擬出多個獨立系統(tǒng)的副本，不同副本將為不同的群體或者單位服務(wù)，各個副本之間互不干擾，彼此獨立。

基礎(chǔ)設(shè)施教育云平臺的建設(shè)，逐步從集中式、分散式向虛擬式以服務(wù)為導(dǎo)向的基于web2.O技術(shù)過渡。同時業(yè)界已經(jīng)有著成熟的解決方案和系統(tǒng)支持，包括硬件和軟件、服務(wù)器系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，都將為基礎(chǔ)平臺的建立提供硬件的支持，這類硬件已經(jīng)在云計算構(gòu)建上有著優(yōu)越的性能和完善的功能。基礎(chǔ)平臺管理軟件、操作系統(tǒng)和中間件以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)系統(tǒng)等，可以通過成熟的解決方案加以實現(xiàn)，例如Vmware EXSI、RedHat KVM、MicrosoftHyper-V、XEN、Oracle Database、IBMISDM等。

4.2 具體實施方案中可分期分步驟實現(xiàn)

高校教育云計算基礎(chǔ)設(shè)施動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)如圖2所示。

（1）通過可靠的高性能的云存儲產(chǎn)品構(gòu)建統(tǒng)一的存儲資源池，結(jié)合現(xiàn)有的FC-SAN、IP-SAN、NFS、NAS系統(tǒng)等使用分層存儲技術(shù)，根據(jù)實際的運行系統(tǒng)需要進行存儲資源池的動態(tài)分配和動態(tài)的擴展。

（2）服務(wù)器硬件采用廉價的高性能服務(wù)器系統(tǒng)，服務(wù)器系統(tǒng)通過高速以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建構(gòu)成服務(wù)器資源池，并通過Vmware EXSI系統(tǒng)或KVM系統(tǒng)等虛擬化軟件構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施云平臺。

（3）建立統(tǒng)一的Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為上層的應(yīng)用系統(tǒng)提供標準、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支撐系統(tǒng)。

（4）使用A/D或LDAP等構(gòu)建統(tǒng)一的身份認證系統(tǒng)，以保證云環(huán)境下系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)的安全性。

（5）建立教育云計算管理平臺，能夠兼容現(xiàn)有主流的服務(wù)器、小型機、操作系統(tǒng)、虛擬化軟件等。統(tǒng)一管理現(xiàn)有的計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源并實現(xiàn)池化。并可監(jiān)控資源使用狀況，具備統(tǒng)一的門戶功能和計費功能。具備安全和靈活的賬戶管理功能。

（6）構(gòu)件靈活的中間件系統(tǒng)，如Tomcat、WebLogic以及Apache等。并使應(yīng)用可以根據(jù)負載情況自動調(diào)度中間件系統(tǒng)，實現(xiàn)虛擬主機的水平擴展（自動添加或減少應(yīng)用節(jié)點）和垂直擴展（自動增加或減少cpu、內(nèi)存、磁盤空間等），以適應(yīng)負載量無規(guī)律的變化情況。

5、結(jié)語

高校教育云計算基礎(chǔ)設(shè)施動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)在學(xué)院信息化建設(shè)中，已完成統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫建設(shè)、統(tǒng)一計算資源整合、統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)的建設(shè)、完成了絕大多數(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)遷移、云平臺統(tǒng)一門戶建設(shè)，教育云的第一階段已經(jīng)初步實現(xiàn)，下一步將向統(tǒng)一云桌面辦公平臺、高性能計算云等教育云應(yīng)用建設(shè)邁進。教育云是分階段逐步完成整合、虛擬化、自動化最終實現(xiàn)云。教育云是一個全新的思維模式，是高校信息化建設(shè)的強有力的助推劑，愿我們在這方面的探索，能夠為其他院校提供可借鑒的經(jīng)驗。