校園數(shù)字化數(shù)據(jù)中心建設勢在必行

劉暉

摘 要：在校園數(shù)字化建設初期，通常是學校各職能部門按照自身實際需要，引進并運行各自的業(yè)務系統(tǒng)，配置獨自所需的IT基礎保障環(huán)境。當一個新的應用引進時，常常需要對系統(tǒng)進行重新的部署，因此，會產(chǎn)生數(shù)量過多的存儲設備和服務器，造成分散的物理位置，有較差的系統(tǒng)靈活性、數(shù)據(jù)的完整性和可用性，且使得全校的IT基礎設施總體擁有成本（TCO）、運行管理成本和技術支持成本增加了，還使系統(tǒng)更復雜化了，從而降低了各個系統(tǒng)的運行水平。這種各自為政的模式已經(jīng)不能適應學校數(shù)字化建設發(fā)展的需要，也是學校數(shù)字化發(fā)展的一大障礙。所以，要把各職能部門的小數(shù)據(jù)中心進行合并，建成統(tǒng)一集中的數(shù)據(jù)中心，集中各職能部門的業(yè)務系統(tǒng)，在統(tǒng)一的IT基礎設施上運行，并由信息中心負責管理。該文重點闡述數(shù)據(jù)中心建設是：服務器系統(tǒng)的需求；存儲系統(tǒng)的需求；網(wǎng)絡系統(tǒng)的需求。

關鍵詞：數(shù)字化 數(shù)據(jù)中心建設 系統(tǒng)需求 綠色節(jié)能

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0255-02

數(shù)字化校園是以校園網(wǎng)絡為依托而構建起來的，集教育、教學、管理于一體的新型數(shù)字化的工作、學習和生活環(huán)境，是基于傳統(tǒng)校園，通過先進的信息化設備系統(tǒng)，將校園各項資源數(shù)字化，形成的一個數(shù)字空間。通過實現(xiàn)從教育環(huán)境、資源到應用的數(shù)字化，實現(xiàn)各類信息的充分優(yōu)化利用，在時間和空間維度上延伸了現(xiàn)實的校園，使校園的運行效率得到了提升，拓展了傳統(tǒng)的校園業(yè)務功能，教育過程最終實現(xiàn)了全面信息化。

數(shù)字化校園建設是以技術、資源、管理和服務為要素，核心目的就是為學校的教育、教學、管理服務，一切技術和手段都是圍繞這個核心，最大化發(fā)揮數(shù)字化校園的服務作用。

學校數(shù)字化校園的現(xiàn)狀與國內(nèi)外先進學校數(shù)字化校園建設水平、與學校改革發(fā)展對數(shù)字化校園建設的要求相比，還有相當大的差距。加快學校高水平、有特色數(shù)字化校園的規(guī)劃與建設，已成為學校教育改革與發(fā)展的必然要求和重要推動力。

隨著數(shù)字技術的飛速發(fā)展，中等職業(yè)教育改革的不斷深入，配合學校整體改造升級以及學校做精做特的辦學定位，學校原有的硬件、軟件建設方面相對滯后，整體性和協(xié)調(diào)性問題日顯突出。信息化設備硬件隨著時間的推移和技術的進步，日顯落后；應用軟件也在維持著原有的單機運行格局，資源和信息單擺浮擱，形成了“孤島”效應。以上的因素導致有效的信息不能及時地為決策、管理等服務提供有效的數(shù)據(jù)支持，從而限制了數(shù)字化校園的進一步發(fā)展。

傳統(tǒng)的學校數(shù)據(jù)存儲“孤島”逐步陷入困境，有其深層次原因的。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心是面向物理設備和單個項目的靜態(tài)資源管理和供應。主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）物理設備資源管理的靜態(tài)化。

實際上，已經(jīng)建立的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，都是在努力管理好日益增多的物理設備，保持良好的環(huán)境，不要損壞和丟失，出了故障有人維修，以此保證數(shù)據(jù)的安全與存儲。

（2）工作負載管理的靜態(tài)化。

孤立的物理設備資源、不能共享的數(shù)據(jù)、靜態(tài)管理的工作負載，整個數(shù)據(jù)中心不能實時、動態(tài)調(diào)度，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的狀態(tài)導致資源利用效率低下，不僅服務器工作負載是靜態(tài)的，而且網(wǎng)絡和存儲系統(tǒng)的工作負載也是靜態(tài)的，從而導致所有資源利用效率的全面低下。

（3）基礎設施靜態(tài)耦合。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心多數(shù)設備部件都是緊密耦合的，其內(nèi)部由許多基于單個項目需要而建立起來的一個“項目孤島”組成，從網(wǎng)絡、服務器和存儲所有資源都與對應項目靜態(tài)地捆綁在一起，形成孤島的系統(tǒng)。這種靜態(tài)的結構的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，存在著一系列嚴重的實際問題。其中包括結構復雜不易運維和耗能較大開支昂貴。基于不斷增加的應用需求，不同時期技術的更新、人員的變動，使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心以及一些以傳統(tǒng)模式下的系統(tǒng)結構越變越復雜，不只是管理和維護費用昂貴，而且有可能造成內(nèi)部結構沒有人清楚的黑箱。

學校數(shù)字化校園建設的重要組成部分是新一代數(shù)據(jù)中心的建設。學校數(shù)據(jù)中心建設的宗旨是“統(tǒng)一標準、統(tǒng)一部署，以需求為導向，以應用促發(fā)展，整合現(xiàn)有資源、有效實用、適度超前，在安全保密前提下實現(xiàn)互聯(lián)互通、資源共享、相關業(yè)務流程整合”，通過成立數(shù)字化校園建設項目調(diào)研、實施小組，經(jīng)過對IT行業(yè)、企業(yè)、同類學校的調(diào)研、論證，形成學校數(shù)字化校園項目的規(guī)劃方案，統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一安排、分步實施地開展全面的數(shù)字化校園建設。

事實上，隨著數(shù)字化校園建設的全面展開，建設新一代數(shù)據(jù)中心既是機遇又是挑戰(zhàn)，勢在必行。數(shù)據(jù)中心建設是：（1）服務器系統(tǒng)的需求。（2）存儲系統(tǒng)的需求。（3）網(wǎng)絡系統(tǒng)的需求

第一，從分散的數(shù)據(jù)中心到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心。

數(shù)字化校園的早期建設，一般都是學校各職能部門根據(jù)自身實際情況，引進和運行各自的業(yè)務系統(tǒng)，配置各自的機房、空調(diào)、網(wǎng)絡、存儲器等IT基礎保障設備，配備了特定的操作系統(tǒng)和支持人員針對每個應用系統(tǒng)。

當一個新的應用引進后，常常需要重新部署系統(tǒng)，因此導致部署數(shù)量過大的服務器和存儲設備，以及分散的物理位置，不但有較差的系統(tǒng)靈活性、數(shù)據(jù)的完整性和可用性，還造成整個學校IT基礎設施的總體擁有成本（TCO）、運行管理成本和技術支持成本加大了，系統(tǒng)也更加復雜了，降低了各個系統(tǒng)的運行水平。

這種以各自為中心的模式已經(jīng)不能適應學校數(shù)字化建設的需要了，也是學校數(shù)字化發(fā)展的一大瓶頸。所以整合各職能部門的小數(shù)據(jù)中心，集中統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，把各職能部門的業(yè)務系統(tǒng)集中起來，在IT基礎設施上統(tǒng)一運行，有信息中心負責管理。

新校園網(wǎng)的網(wǎng)絡建設中數(shù)據(jù)中心的建設同樣勢在必行。考慮到未來云計算模式在校園網(wǎng)的部署，新校園網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心建議按照虛擬化的模式來進行建設，虛擬化數(shù)據(jù)中心的建設分為服務器虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化，服務器虛擬化的主要目的是提高服務器資源的利用率、優(yōu)化服務器資源配比，存儲虛擬化是為服務器提供海量的、可隨時擴容的、可統(tǒng)一進行管理的虛擬化存儲空間，而網(wǎng)絡虛擬化則作為虛擬化數(shù)據(jù)中心的底層基礎網(wǎng)絡平臺對服務器系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)提供支撐，上述三個方面的虛擬化建設將為最終實現(xiàn)應用虛擬化打下堅實的基礎。

第二，數(shù)據(jù)中心建設需求分析。

（1）服務器系統(tǒng)需求分析。

校園數(shù)據(jù)中心的應用往往采用單獨的服務器部署，一個業(yè)務系統(tǒng)對應一臺物理服務器，服務器一旦出現(xiàn)問題整個系統(tǒng)就會癱瘓。并且每臺服務器具有很低的利用率，有較多的數(shù)量，所以存在很多的故障節(jié)點，盡管管理員無休止地進行安裝、檢修等，宕機時間不斷加長依然是在所難免的。因此，數(shù)字化校園各類業(yè)務應用的正常開展受到了較低的服務保障水平的影響。

同時隨著數(shù)字化校園上各類業(yè)務應用的不斷豐富使得網(wǎng)絡資源越發(fā)緊張，數(shù)據(jù)中心部署的各種應用如統(tǒng)一電子郵件系統(tǒng)等，及傳統(tǒng)的IT應用如域名解析、電子郵件對現(xiàn)有資源都產(chǎn)生了很大的沖擊。與此同時，大量的獨立服務器極低的利用率導致了資源的閑置，但又無法進行合理的使用。

因此，擬通過在服務器上部署虛擬化技術，把一臺物理服務器分割成多個相互隔離獨立的“虛擬環(huán)境”，完全隔離各部門之間的應用和數(shù)據(jù)，提高服務器的利用率，使各系統(tǒng)間的整體安全性得到改善，提高服務保障水平，從而使工作量和管理成本降低。

（2）存儲系統(tǒng)需求分析，

數(shù)據(jù)中心建成后，將會逐漸有各類業(yè)務系統(tǒng)切換到數(shù)據(jù)中心上運行，逐步增加的各類業(yè)務應用會產(chǎn)生海量的存儲空間需求，為滿足信息共享業(yè)務應用對存儲空間的需求，需要建設數(shù)據(jù)中心的存儲系統(tǒng)，采用可以支持“塊級”數(shù)據(jù)應用的存儲系統(tǒng)。為此存儲系統(tǒng)同樣需要采用虛擬化的技術，來使數(shù)據(jù)存儲空間的虛擬化得以實現(xiàn)。

通過存儲虛擬化將各存儲系統(tǒng)上的資源整合成單一的“存儲池”。經(jīng)過整合的空間則以虛擬資料卷的形式提供給服務器，當容量在被應用業(yè)務使用時，它們不需要對容量在哪個存儲系統(tǒng)上進行辨認，對用戶是完全透明的。通過存儲虛擬化架構，方能真正實現(xiàn)存儲空間的虛擬化，使其具有存儲容量整合，簡化管理，擴展靈活等多種虛擬化特點。

考慮到未來虛擬化數(shù)據(jù)中心中數(shù)據(jù)的重要性，可以提前進行異地容災方案的設計，在與主數(shù)據(jù)中心相隔一定距離的異地，建立異地災備中心，定期將主數(shù)據(jù)中心的關鍵數(shù)據(jù)復制到災備中心，如此即使主數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)意外情況也可以保證數(shù)據(jù)的安全。

（3）網(wǎng)絡系統(tǒng)需求分析。

①數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡系統(tǒng)高性能的需求。

早期每個服務器上運行一個業(yè)務，每臺服務器的流量會很少，甚至可能只有幾兆，而隨著服務器上部署的虛擬機越來越多，每臺服務器的流量也越來越大。尤其是在將來的虛擬化云計算網(wǎng)絡環(huán)境下，超高密度的虛擬機數(shù)量引入了不同于以往任何傳統(tǒng)意義上數(shù)據(jù)中心的業(yè)務承載問題，大大增加了在單位空間和單位網(wǎng)絡接口的“服務器/虛擬機”的數(shù)量，相比較傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡設備，對基礎網(wǎng)絡的吞吐能力、轉發(fā)表項、突發(fā)流量吸收則提出了更高的要求。

②數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡系統(tǒng)“虛擬化”的需求。

數(shù)字化校園的核心領域是數(shù)據(jù)中心，不管是服務器部署，還是網(wǎng)絡架構設計，都要做到細致入微。所以，傳統(tǒng)上的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構因安全區(qū)域、安全等級、路由控制、策略部署、VLAN劃分、二層環(huán)路、冗余設計、多層結構等諸多因素，產(chǎn)生較為復雜的網(wǎng)絡結構，增加了數(shù)據(jù)中心基礎網(wǎng)絡運維管理的難度。

為解決上述傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構的問題，業(yè)界主流的解決方案是在網(wǎng)絡架構上使用虛擬化技術，多臺設備可通過虛擬化技術連接，“橫向整合”起來構成一個“聯(lián)合設備”，這樣可以對這些設備進行集中管理和使用。

③數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡系統(tǒng)支持“服務器虛擬化”的需求。

如上所述服務器虛擬化的本質是在一臺物理服務器上模擬出多個虛擬機，每個虛擬機都可以看作是一個邏輯的服務器，這些邏輯服務器間是要進行數(shù)據(jù)交互的，在一臺物理服務器上可能運行數(shù)十個虛擬機，如此虛擬機之間的數(shù)據(jù)交互將會非常頻繁，為了將服務器從繁重的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換工作中解脫出來，回歸到原先的服務應用功能上，要求虛擬化數(shù)據(jù)中心中的網(wǎng)絡設備也需要支持虛擬化的功能，承擔虛擬機之間的數(shù)據(jù)交互任務，如此才能提高虛擬化服務器的整體處理能力。

④數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡系統(tǒng)“綠色節(jié)能”的需求。

數(shù)據(jù)中心是耗能巨大，這也是業(yè)界一致的認同。有關數(shù)據(jù)表明，伴隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，要是不有所控制，數(shù)據(jù)中心的能耗將呈現(xiàn)直線上升的態(tài)勢，2～3年的能耗就能超過數(shù)據(jù)中心自身的建設成本。因此，數(shù)據(jù)中心建設中需要重視的一個方面就是減少能耗問題。

參考文獻

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