考試題目錄入系統云計算架構分析與設計*

季光獻

（麗水職業技術學院，浙江 麗水 323000）

引言

云計算是一種基于網絡的計算服務供給方式，它以跨越異構、動態流轉的資源池為基礎提供給客戶可自治的服務，實現資源的按需分配、按量計費。把各學科中不同考試題型的試題錄入并進行管理，是各種不同的計算機考試系統或各類題庫系統的一個最重要的基礎功能。借助安全性高、擴展性強的云計算技術來開展考試題目錄入系統云計算架構分析與設計具有重要現實意義。

一、云計算整合服務器的分析設計

1.考試數據中心現狀分析

考試數據中心是學校的重要部門，承擔著眾多重要的考試，必須運用先進的技術手段實現信息管理的科學化和信息化。目前，信息中心IT基礎架構是典型的分散式架構。即使用的各個獨立的服務器，WEB、MAIL、FTP、DNS、OA系統、數據備份等各個應用相互獨立。計劃今后將上一批其他應用和綜合分析系統，因此，需要規劃和建設立足當前、面向未來的靈活而強壯的系統架構。

目前的架構無法滿足未來的應用需求，原因如下：

（1）中心資源利用率低、管理和基礎架構成本較高，中心需要面對如何實現軟件、應用、數據和硬件資源共享的問題。

（2）IT基礎架構的自動化和智能化程度不高，應用快速變化的業務需求周期長，處理起來煩瑣。

（3）中心服務器數量多、種類多、管理復雜，面對如此復雜的環境，中心在業務系統出現故障時及時加以解決相當困難。

（4）訪問高峰時，業務系統負荷增加，出現性能瓶頸，不能及時響應用戶請求，導致用戶滿意度下降。

（5）虛擬化集中存儲不影響節點網絡下的高速備份，數據的遠程推送和遠程容災等高級應用都難以實現。

2.考試數據中心設計原則

（1）統一管理

通過最新云計算核心技術之一的虛擬化技術，整合現有應用， 整合內容包括 WEB、MAIL、FTP、DNS、OA 系統，后臺數據庫等應用，將整個業務系統作統一的規劃和部署，統一數據備份，從而形成自上而下的有效IT管理架構。

（2）強調整體方案的可擴展性、高可用性、易用性和易管理性

采用較新的2路4核服務器，保證整個硬件系統的可靠性和可用性，為用戶的應用提供可靠的硬件保障；建設云計算平臺，發揮云計算平臺的優越性，為用戶提供HA高可用，保證用戶業務系統的連續性和高可用性，讓用戶的業務實現零宕機風險；專業的管理軟件，保證硬件系統和軟件系統的可管理性，為用戶節省管理投資成本。

（3）關鍵數據的統一備份管理

存儲網絡采用目前主流的FC-SAN架構，保證數據的安全性和可擴展性；選用LAN-FREE備份方式，在不占用網絡帶寬的情況下，完成數據備份，為用戶節省有限的網絡帶寬資源。

3.數據中心服務器云架構整體設計

考試題目錄入系統采用了4臺某品牌的2顆4核CPU、64GB 內存、2×300GB 磁盤、1塊雙口 HBA 卡、6個千兆網口、DVD、冗余電源，為了配合B/S模式的考試題目錄入軟件，制定了一套云計算架構平臺方案。即利用兩臺應用系統服務器，采用ESX Server搭建云計算集群，通過云計算平臺架構實現 HA （Fail Over）、DRS（Distributed Resource Scheduler）和 vmotion（Live Migration）功能來保證業務的可連續性和可擴展性；另兩臺數據庫服務器對IO的性能要求較高，一般不建議做虛擬化，所以按照傳統的部署模式，即按照雙機集群的高可用模式（HA）部署。

為了對服務器虛擬架構進行有效的管理和監控，建議將一臺現有的計算資源池為X86的服務器，配置為獨立的Windows 2003服務器，并安裝VMware虛擬化管理平臺VMware vCenter，來作為vCenter管理服務器，實現高可用性、動態遷移，對整個應用架構實現統一的安全控制和權限管理。

存儲是數據中心最為關鍵的節點，按照數據庫和虛擬化的標準，選擇FC-SAN的架構進行部署，首先，云計算虛擬化平臺服務器通過兩塊HBA卡全冗余8GB光纖交換機連接全光纖存儲產品，實現從服務器到存儲設備路徑完全冗余，數據鏈路的高品質性能保障；其次，在保證物理鏈路連通的同時通過存儲鏈路冗余軟件來保證邏輯的冗余性；第三，運行VMware虛擬化平臺軟件。

在數據的統一備份處理上，基于我們的虛擬機文件駐留在共享SAN存儲上，可以使用存儲區的映像來備份虛擬機文件，這樣做不會在運行虛擬機的應用系統虛擬平臺主機上引起任何額外的負載。而統一備份功能可以滿足縮短虛擬機的備份時間，移除客戶應用服務器上的備份工作負載，以及從中央服務器中執行備份的工作。而統一備份工作流程是從運作中的主機剝離磁盤，將磁盤鏈接到專用的統一備份設備上，然后備份磁盤中適當的文件，只不過原始主機仍能看到該磁盤并能正常工作。通過此方法可以對整個虛擬機可封裝在一組離散文件中的特性加以更好的利用；同時我們原有的IPSAN存儲也得到很好的使用，保障投資是健康有益的。

基于以上要求，搭建的數據中心服務器云架構整體設計如圖1所示。

二、考試題目錄入系統的云架構分析設計

1.系統的云架構需求分析

圖1 數據中心云架構

系統作為一個公共開放服務平臺，需要保證用戶隨地訪問或錄入考試題目信息，傳統的架構有一定的局限性，滿足不了各種復雜環境，比如通過不同系統下的移動設備、電腦、手機等獲取所需的資源。云計算的架構動態資源提取能力在任何時刻任何環境下都能得到快速響應。隨著用戶群的不斷增加，系統也將會不斷擴展以滿足多用戶群的要求。

2.系統的云架構設計

考試題目錄入系統采用動態云計算平臺，設計追求標準化、開放性、完備性、健壯性、靈活性、可監控/可跟蹤性、安全性、運營性和可維護性等要求，同時遵循松耦合、模塊化、可重用、可配置的原則，以B/S架構設計并保持可擴展性，為客戶提供可度量的標準服務，并將采用.NET等開發平臺進行開發，基于以上要求，提供以下動態云計算平臺的架構設計。整個架構分為三層兩體系，即基礎設施服務層（IaaS）、平臺服務層（PaaS）、應用軟件服務層（SaaS），信息安全體系和運營管理體系，其中信息安全體系和運營管理體系分別由安全管理平臺和云服務管理平臺構成。

（1）云平臺IaaS服務層包括硬件基礎設施子層、虛擬化&資源池化子層、資源調度與管理自動化子層。

硬件基礎設施子層，包括數據庫服務器（服務器HA集群）、應用系統服務器（進行了虛擬化）、vCenter管理服務器（集中對虛擬環境進行控制）、存儲服務器（采用FC-SAN架構）和虛擬帶庫（采用LAN-FREE備份方式）等。

虛擬化&資源池化子層，通過虛擬化技術進行整合，形成一個對外提供資源的池化管理（包括網絡池、服務器池、存儲池等），同時通過云服務管理平臺，對外提供運行環境等基礎服務。

資源調度與管理自動化子層，在對資源（物理資源和虛擬資源）進行有效監控、管理的基礎上，通過對服務模型的抽取，提供彈性計算、負載均衡、動態遷移、按需供給、自動化部署等功能，它是實現云計算的關鍵所在。

（2）云平臺PaaS服務層主要在IaaS之上提供統一的平臺化系統軟件支撐服務，包括考題數據庫、統一身份系統、統一流程管理等。這一層不同于以往傳統方式的平臺服務，這些平臺服務也要滿足云架構的部署方式，通過虛擬化、集群、負載均衡等技術提供云狀態服務，可以根據需要隨時定制功能及相應的擴展。

（3）云平臺SaaS服務層，包括考題系統統一操作平臺、各角色統一的工作入口登錄，根據教職員工職責，顯示不同的工作內容，推送工作到每個員工的工作界面，從而方便用戶操作。

（4）云平臺信息安全體系，指針對云計算平臺建設高性能高可靠的網絡安全一體化防護體系、虛擬化為技術支撐的安全防護體系，集中安全服務中心應對無邊界的安全防護，利用云安全模式加強云端、客戶端的關聯耦合并采用非技術手段補充，以保障云計算平臺的安全。

（5）云平臺運營管理體系，保障云計算平臺的正常運行，提供故障管理、計費管理、性能管理、配置管理、安全管理等。

考試題目錄入系統應用在SaaS服務層架構上，采用了標準的Web Services接口，因此，系統可以采用不同的語言和技術平臺來實現，在方案中缺省分別采用了ASP.NET和Silverlight兩種實現方式。該系統云平臺架構設計目標如下：

（1）為資源共享和資源管理提供一套技術解決方案和研發、遠程存儲備份、安全訪問以及虛擬化管理的框架，提供一套完整的校園或教育機構的系統云架構，整合云平臺服務和應用。

（2）集成多元、多樣化的信息，提供一個統一的平臺共享入口，為所有教職員提供云平臺的應用軟件，使他們能夠快速、準確地獲取所需信息。

（3）為教職員工提供一個包括電腦、筆記本、手機、平板電腦等終端設備在內的多樣化的訪問應用平臺，使所有人可以隨時隨地訪問各種授權數據和事務處理。

（4）為整個院校、機構的考題信息發布和集成提供統一的渠道，將各角色的錄入信息有機結合起來。

（5）將應用系統各功能模塊有機集成，并通過統一用戶管理，提高信息和系統的安全性。

（6）按照使用者的需求及權限提供適當信息的個性化服務。

對于一般的大學，在SaaS軟件應用模式的基礎上，可以降低前期硬件投入的壓力、系統維護壓力，并降低成本。使用多用戶租賃，租借一般部署的軟件系統和云資源。用戶只需要支付一小部分的資金即可使用這些應用。當然，也可以使用中間層調度技術，多租戶分配到多個應用程序，運行多個實例，分享了大量的用戶訪問應用程序，而不需要構建自己的私有云。系統的云架構如圖2所示。

圖2 系統云架構圖

三、結束語

本文以系統核心應用平臺出發，重點介紹云計算基礎架構——云數據中心的分析和設計，然后在整個云平臺上介紹了三種服務模式的應用功能，考慮到本系統處于SaaS服務層，著重講解了本系統的云計算設計思想和目標要求，體現了本系統的開放性、靈活性、便捷性。

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