華南師范大學：整合公共云平臺重構校園數據中心

文/林南暉 林懷恭 鄭凱

華南師范大學：整合公共云平臺重構校園數據中心

文/林南暉 林懷恭 鄭凱

校園信息化建設的迅猛發展，數據的外延不斷擴展，數據量激增，信息化業務呈多元化發展趨勢，校園數據中心進入了一個高速發展時期。作為我校信息化建設的重要基礎設施，數據中心承載著學校的各種核心業務與數據的運行和管理。而隨著校內業務系統的不斷增加及其數據量的不斷膨脹，現有的數據中心已漸漸無法滿足不斷發展的信息化需要。如何重構校園數據中心，使之既能滿足現有的業務需求，又能滿足后續建設的系統需要，成為當前學校信息化要解決的一大問題。

利用云技術建設數據中心是當前研究的熱點也是未來發展的趨勢。通過云服務，為業務系統提供彈性的、快捷的服務，符合我校當前應用的需要，同時也能滿足信息化建設的可持續發展。本文將研究如何利用云計算技術來建設我校信息化公共云平臺，重構校園數據中心。

現狀分析

長期以來，學校信息化基礎硬件平臺與設施的建設與管理采用分散、獨立的模式，業務部門和二級學院根據自身需求獨立申請、采購與管理軟硬件設備，因此常常造成設備重復購買，設備性能及可靠性較低，資源無法整合無法統一管理，設備利用率低。

自“211工程”三期建設以來，我校信息化逐步朝著整合、節能與精細化管理的方向發展，信息化業務從廣度和深度上不斷擴展，學校現有的信息化基礎承載環境的問題與不足也逐漸顯現出來。

在業務系統方面，承載我校圖書館、教務系統、數字校園系統等關鍵業務的服務器均已使用多年，設備老化嚴重，故障發生頻繁，硬件平臺亟需重建。

為避免分散建設的弊端，學校亟需建設能夠服務全校的基礎設施平臺，既能滿足當前應用需要，又能適應不斷發展的信息化需求。

建設目標

經過對學校現有系統及設備分析，同時基于未來信息化發展的考慮，明確了學校公共云平臺建設的長期目標：

1.建設支撐學校信息化可持續發展的技術架構先進、功能完善的華南師范大學信息化云公共平臺。

2.完成現有硬件資源的整合與現有信息化應用向云公共平臺的遷移。

圖1 項目建設的目標與內容

3.通過對底層服務器硬件及存儲資源實現虛擬化聚合部署，配合以云計算管理平臺，實現云計算中基礎架構即服務（IaaS）部分；通過對虛擬化資源的配置劃分，實現對關鍵業務和分類業務的平臺即服務（PaaS）部分；結合對新技術的消化學習和科研項目研究，設計、開發與應用若干個典型的虛擬化教育應用，實現云計算機中的軟件即服務（SaaS）部分。

而在本期建設中，將著重于建立華南師范大學信息化云公共平臺的總體技術架構，設計并實現包含存儲虛擬化、服務器虛擬化、網絡虛擬化和虛擬化軟件的云平臺IaaS層功能。設計滿足未來2年實際使用的計算力與存儲容量，優先滿足圖書館業務系統、教務管理系統和數字校園關鍵應用的基礎平臺資源條件，實現圖書館業務平臺、教務管理系統平臺、數字校園關鍵應用平臺等PaaS層功能。整體建設目標和內容如圖1所示。

建設方案

整體設計方案

圖2 華南師范大學信息化公共云平臺總體技術架構

圖3 存儲虛擬化技術架構設計

華南師范大學信息化云公共平臺建設一期項目分為存儲虛擬化子系統、服務器虛擬化子系統、網絡虛擬化子系統、虛擬化管理軟件和虛擬化示范應用建設五大部分，如圖2所示。

1.存儲虛擬化子系統：為計算資源池的所有物理服務器和虛擬服務器提供數據存儲服務。

2.服務器虛擬化子系統：按邏輯劃分的服務器池業務定位，由高性能服務器、高密度服務器兩種類型的服務器設備組成，為數據庫、圖書館業務系統、教務管理系統、數字校園關鍵業務提供虛擬化計算力服務。

3.網絡虛擬化子系統：由2臺支持網絡虛擬化的匯聚交換機和2臺萬兆防火墻組成。匯聚交換機作為云公共平臺的數據交換核心設備，萬兆防火墻實現云平臺的安全防護功能。

4.虛擬化管理軟件：為節省投資，關鍵業務采用成熟度高，功能完善的商業軟件實現虛擬化；托管、測試業務采用開源免費的虛擬化軟件實現虛擬化。

5.示范性虛擬化應用：本期建設主要實現云公共平臺的桌面虛擬化和個人云存儲服務兩個云服務，并投入示范性應用。

表1 三種存儲方式對比

存儲虛擬化

存儲虛擬化是在主機和物理存儲之間創建一個抽象層，實現對所有存儲資源的集中管理、統一調度，從而屏蔽物理設備的復雜性，并提供自動精簡配置、自動數據遷移等擴展功能。典型的存儲虛擬化技術按照實現層面不同，分為基于主機、基于存儲網絡、基于存儲設備三種方式，其性能對比如表1所示。

三種存儲實現方式適用場景如表2所示。

根據對存儲虛擬化技術的調查分析，結合對其他高校云平臺建設和使用的經驗，本項目擬采用基于存儲網絡的虛擬化技術。通過新購一線品牌存儲陣列設備，加上學校現有的存儲設備，將3-4個異構的存儲陣列整合成一個數據存儲資源池；根據業務需要和數據重要性將存儲資源池邏輯分為四級存儲資源平臺，動態分配存儲空間，可方便的實現數據遷移、復制備份等功能。同時將SAN、ISCSI、NAS等存儲網絡資源整合到一個資源池內，達到充分利用和統一管理現有存儲網絡資源的能力，存儲虛擬化技術架構如圖3所示。

服務器虛擬化

目前各廠商的虛擬化解決方案較多，有針對廠商專有設備的方案，有開源方案，也有應用比較廣泛、技術較成熟的第三方解決方案。針對廠商專有設備的方案由于綁定較緊，不利于后期的設備擴容和維修。開源、第三方解決方案更值得考慮。當前應用最廣泛、技術最成熟的三個服務器虛擬化產品是VMware、Xen、KVM三種，表3是對三種產品的分析對比。

對各種服務器虛擬化技術的分析對比，我們發現各種技術的虛擬化能力基本類似，都可以滿足我校應用的需求。從價格上考慮，KVM更具優勢；從部署與管理成熟度考慮，VMware更具優勢。因此，在價格差別不大的情況下，我們擬在關鍵服務器資源池首選用VMware虛擬化產品，次選用Citrix產品（沒有支持solaris forX86的服務器虛擬化模板），其他服務器資源池采用KVM虛擬化，大型關鍵業務數據庫采用集群技術，不進行虛擬化。

表2 三種存儲實現方式適用場景

表3 VMware、Xen、KVM對比圖

圖4 虛擬化服務器池資源劃分

圖5 網絡虛擬化設計示意

服務器資源池的設計功能和業務等級上，我們把虛擬化服務器資源池分為圖書館業務資源池、關鍵業務資源池、托管業務資源池和研發、測試資源池；此外，通過集群的方式建設Oracle、MySQL、SQL Server三個公共數據庫平臺，劃分圖如圖4所示。

網絡虛擬化

云公共平臺內部網絡的特點不同于一般數據網絡，其網絡由成百上千臺服務器集群組成，其復雜度遠遠大于一般業務系統的網絡，而且隨著用戶、業務系統的增加和服務的增加會使規模持續擴大。另外，云平臺中很少有完全靜態的應用，虛擬服務器實例更新較快，因此自動化網絡過程對于提供這些虛擬資源很重要。這意味著平臺管理員必須依賴一種跨硬件單體的、動態的技術手段處理 IP 地址管理、網絡配置管理和資源分配。

在不改變傳統設計的網絡物理拓撲、保證現有布線方式的前提下，通過網絡虛擬化技術實現網絡各層的橫向整合，即將交換網絡每一層的多臺物理設備使用網絡虛擬化技術形成一個統一的交換架構，減少了邏輯設備數量，如圖5所示。

在虛擬化整合過程中，被整合設備的互聯電纜成為系統的內部互聯電纜，對系統外部透明。原來兩臺設備之間的捆綁互聯端口歸屬的VLAN三層接口網段均能被其它設備可達(如ping通)，而歸屬到系統內部后，不對互聯電纜接口進行IP配置，因此隔離于系統外部網絡。

虛擬化整合后的網絡交換系統，各級網絡設備對外均表現為單臺物理設備。因此，將不同網絡層之間的網狀互聯簡化成單條邏輯鏈路。

通過公共云平臺將計算資源虛擬為資源池，提供給多個虛擬機使用，有效地解決了資源分配、安全隔離等問題，各用戶單位無需自行采購物理服務器設備，提高了設備利用率；將存儲資源匯集為存儲資源池，提供統一管理，按需分配存儲資源，避免了物理資源閑置；將網絡虛擬化，提供跨硬件單體的、動態的技術手段處理 IP地址管理、網絡配置管理和資源分配，解決了復雜網絡環境下的網絡配置配置問題。學校基于公共云平臺的數據中心利用虛擬化技術整合資源，建立彈性云服務，為校園用戶提供便捷、易用和安全可靠的數據中心基礎設施。數據中心的建立將極大的推進學校信息化整合的步伐，為學校信息化建設的可持續發展奠定堅實的基礎。

（作者單位為華南師范大學網絡中心）

注：本文主要支持項目為

進入移動互聯時代，人手一部智能機、平板電腦已屬常態，生活、學習以及工作已慢慢轉移到手機完成，而Wi-Fi則已成為一種基本需求。美國、歐洲、日本、新加坡等國家紛紛建立起無線網絡環境，而美國一家科技公司宣布將啟動“烏托邦”計劃，讓Wi-Fi覆蓋全球！可見Wi-Fi就如同水、電一樣滲透到人們生活的方方面面。

獵豹免費WiFi2.0——校園神器動了誰的蛋糕？

近日，一款名叫“獵豹免費WiFi2.0-校園神器”的軟件在各大高校校園中走紅，而這款軟件躥紅的原因就是它能突破校園對網絡的管制，讓大學生分享Wi-Fi，自由免費上網。這一宣傳賣點等同于自此打破了校園網絡網禁，從而也是對國內大學網絡接入管制的一次挑戰。

目前國內大部分高校所采用的校園網客戶端會限制一號多用，每個校園網賬戶對應一臺電腦或筆記本，同一宿舍學生無法共享同一個校園網賬戶。即使電腦系統本身提供了一種Wi-Fi共享機制，校園網客戶端通過檢測會對其進行限制不允許打開Wi-Fi共享。

據悉，這款由金山網絡推出的獵豹免費WiFi2.0-校園神器，能夠解決銳捷、天翼、netkeeper系列（包括netkeeper、閃訊、e信）等主流校園網客戶端不能分享Wi-Fi上網的問題，支持90%以上的校園網。而學生只要安裝運行獵豹免費WiFi2.0-校園神器，就能將電腦瞬間變成免費Wi-Fi，從而讓手機、iPAD等無線設備免費上網。

這一免費神器無疑贏得了廣大學生的歡心，但是相比學生的歡喜心情學校網絡中心的老師們則憂心忡忡。一方面破解了校園網客戶端會給校園網的管理造成一定干擾；另一方面，突破了學校對網絡的管理也損害了學校的利益。而目前國內高校網絡一般采用流量計費或是包月計費方式等，采用流量計費方式則不會擔心受此款軟件的干擾，而采用包月計費則會受影響較大，也將是學校網絡管理將要面對的棘手難題。雖然可以暫時采用封殺服務器IP等做法，但這并不是長久之計。

點評

獵豹免費WiFi2.0-校園神器究竟動了誰的蛋糕？我們可想而知。怕是唯有從管理入手，平衡學校與運營商以及廣大學生的利益關系，打破網絡接入的壟斷，才能切實解決學校網絡管理之困。

進軍移動互聯網!瑞星隨身Wi-Fi正式發布

繼奇虎360、百度、小米等互聯網企業爭相扎堆隨身Wi-Fi和智能路由器領域后，近日老牌安全廠商瑞星也宣布推出具有安全功能的隨身Wi-Fi。這款隨身Wi-Fi雖然售價相較360隨身Wi-Fi、小米隨身Wi-Fi等價格較高，但是它號稱是史上首款安全隨身Wi-Fi，可為用戶提供一個安全的Wi-Fi上網環境，確保移動購物、支付的安全。此外，瑞星隨身Wi-Fi還自帶驅動，可一鍵安裝。瑞星隨身Wi-Fi還能屏蔽廣告，并為跨運營商網絡 服務提速，使用戶玩游戲、看視頻不再出現卡頓的情況。

點評

自從360掀起“殺毒軟件永久免費”狂潮后，瑞星在安全軟件市場就有點一蹶不振。雖然目前隨身Wi-Fi市場的競爭激烈，瑞星也想趁此時機，借助隨身Wi-Fi邁出向移動互聯網的重要一步，但是瑞星隨身Wi-Fi的潛力究竟如何，還是要拿性能說話！

4G之路尚遠？

近日，中國移動、中國聯通、中國電信均公布了2014年2月的運營數據。總體趨勢來看，除去1月用戶數減少的中國電信，移動與聯通2月新增用戶數均大幅回落，不過中國移動依舊保持絕對領先。但也有分析指出，聯通與電信正通過用戶數增長緩慢來向有關部門施壓，希望早日獲取LTE-FDD牌照。此外中國移動也首次公布了4G用戶數：截止2月底共有134萬戶。

雖然看似中國移動4G之勢洶涌而來，4G也擁有3G無法相比的絕對優勢，但目前我國的4G現狀的劣勢也相當明顯，即資費高、覆蓋窄和配套差。資費，是眾多消費者最先關注也最為關注的點。由“4G資費高遭吐槽”這個熱門話題，不難看出網友對4G高昂資費的不滿。目前，4G上網流量資費是40元有 400MB流量，50元有600MB流量，70元有1G流量。以4G消耗流量的速度，用戶每個月的資費輕松即可過百。

此外，目前我國4G信號的覆蓋面相當窄。即便是北上廣，不少地下室、地鐵線路、劇場等場所都存在4G信號弱或沒有的情況，一線城市尚無法保證全面覆蓋，更難提二三線城市。最后，4G信號當下的配套也處于滯后狀態，如終端設備少、配套應用開發跟不上、耗電嚴重、通話有延遲等等，這些因素都很大程度上制約了4G的發展。

（來源：）

點評

3G還未完全普及，4G商用才剛剛試水，還遠未形成規模，再加之后來者5G起步，前有追兵，后有來者。中移動4G之路看似搶占了移動市場先機，但實則任重道遠啊！

M87“眾包連接技術”使網絡擴容最大達50%

在電信運營商的通信網絡里，每臺設備是通過與信號塔相連來獲取網絡信號的。軟件公司M87正在做的，是跳離這種傳統的連接方式，允許智能手機在運營商的網絡中與其他手機相連，并眾包、共享網絡連接。M87 源于德克薩斯大學奧斯汀分校的無線工程部。具體來說，其“眾包連接技術”可以支持手機等移動設備利用 Wi-Fi 組織成新的網絡，新網絡中的智能設備能夠通過協作，鑒定出哪些設備擁有信號最強的 3G 或 LTE 網絡，然后使所有的移動數據流量經由這臺設備收發。

M87 的網絡眾包技術會受運營商的歡迎，至少有如下兩個原因。

第一，不會犧牲安全性或計費的準確性。

消費者分享連接時不會跑流量，因為他們分享的是無線電而不是流量包，而且這種共享只發生在物理層面，消費者的數據是安全的，這對于靠消費者數據來賺錢的運營商來說，M87 并沒有動自己的奶酪。

第二，能夠極大地提升蜂窩網絡的覆蓋范圍和容量。

傳統的蜂窩網絡把移動電話的服務區分為一個個正六邊形的子區，每個人在子區內所分得的網絡容量要受子區內設備數量的影響，也會隨子區內設備距離信號塔的遠近而波動。如果子區內大多數設備都位于信號中心，那么整體信號會更強，每個人能分到更大的網絡容量;但如果大多數人都位于信號邊緣，那么信號會很弱，每個人只能分得更小的容量，那些湊巧離信號塔很近的人就被拖累了。

通過無線電跳頻，M87的軟件能將現有移動設備無縫、安全地接入移動網絡，創建一個運營商級別的、端到端的網絡。通過將更多網絡連接移到信號更強的蜂窩網絡子區的中心，M87的技術能夠將子區的網絡容量擴增 30% 到 50%。

（來源：36氪）

點評

新技術的出現總要經受多輪考驗，通過增加網絡跳點獲得更好的業務感知還有待考驗，同時伴隨的安全問題也讓人擔憂。

廣州市科技計劃項目云計算技術研發及產業化專項“基于下一代互聯網的移動教育應用云平臺示范建設”（課題編號：2013Y2-00062）；華南師范大學青年教師科研培育基金項目“移動學習資源組織模型的研究”（課題編號：2012KJ014）