聯奕“云計算”數字校園整體解決方案，讓高校云計算不再是“浮云”

摘要：在云計算技術日漸成熟的今天，廣州大學另辟蹊徑，與其他高校以高性能計算為起點搭建云計算平臺不同，聯手廣州聯奕信息科技有限公司（簡稱：聯奕科技），以資源整合和應用服務作為切入點，以高效快捷、開放服務為原則，以全面構建數字校園綜合服務體系為目標，設計了基于“云計算”的應用數據中心整體解決方案，并且在RedHat、華勝天成、DELL等知名廠商的大力支持下，僅用不到一年的時間便取得了顯著的成效。這無疑又為國內高校在教育信息化建設中，結合云計算技術的應用提供了新的解決思路。

關鍵字：數字校園；云計算；虛擬化；數據中心；負載均衡

1.引言

隨著教育改革的不斷深化和信息技術的飛速發展，數字校園建設已成為國內外高校現代化建設的核心內容，并逐步成為高校綜合實力和現代化水平的重要標志之一。它不僅僅是高校教學、科研、管理以及服務等方面的重要技術支撐，更重要的是帶來人才培養的觀念、教育理念及內部管理的深刻變革。

在這樣的背景下，在信息化建設伊始，廣州大學就制訂了明確的目標：利用先進的網絡技術、通信技術、計算機技術和教育管理理念，在先進、高性能的新一代信息基礎設施之上，構建先進、開放的數字校園應用支撐平臺，開發和整合網絡基礎應用系統、電子校務系統、教學服務系統以及綜合信息服務系統，開展多層次應用。實現學校信息化應用、資源及服務的高度整合，為學校的教學、科研、管理與生活提供先進、完善的數字化平臺，最終達到國內同類院校領先水平。

在明確的思路指引下，廣州的大學的信息化建設在2009年開始了大跨步的前進。在接下來的一年時間里，隨著廣州大學數字校園一期建設工程的開展，陸續建成了統一的身份證認證平臺、統一信息門戶平臺和共享數據中心平臺，并在此平臺之上陸續建立了OA系統、教務管理信息系統、人力資源管理信息系統、迎新管理系統、資產管理系統、科研管理系統、檔案管理系統、研究生管理系統、學報管理系統、離校管理系統、教研學科管理系統等近二十個業務應用系統。但隨著應用的推廣和應用系統建設的深入，硬件資源瓶頸及資源利用不均衡現象就愈加凸顯了。由于當時高校信息化現狀就是數據中心大多數是以服務器（小型機或刀片服務器）和SAN存儲連接方式為基礎，一個應用系統部署在幾個服務器上（應用服務器、數據庫服務器），通過小型機或多組刀片來實現多個應用的部署。而為了避免核心業務系統出現單點故障的風險，通常采用主、備服務器來支持，這就需要更多的服務器資源，資金投入也就更多。但實際使用中，有些應用系統一天可能只有少數人使用，使用的次數也很少。另外，這些應用系統的使用模式也非常有規律，如大部分用戶的使用和訪問集中在上班時間，特別是非正常上班時間（晚上、節假日）利用率更低。在這些時間內，只有少數人偶爾使用OA系統、郵件系統、課程資源系統等，大量的業務系統實際上處于空閑狀態，資源利用率不超過5%，但支持這些應用系統正常運行的所有資源需要不間斷工作。因此，如何利用先進的云計算技術設計方案，合理解決數字校園建設中存在的高投入、難管理、低效率、高能耗、低可用等方面的問題，便成了廣州大學數字校園建設團隊需要解決的重要問題了。

基于以上背景，數字校園總承建方廣州聯奕信息科技有限公司的技術團隊，結合項目實際建設情況，綜合一、二期工程的建設應用情況，在符合總體技術路線模擬環境下的嚴格測試評估近三個月后，設計了廣州大學基于“云計算”的應用數據中心建設方案，接下來，在RedHat、華勝天成、DELL等知名廠商技術團隊的大力支持下，僅用不到一年的時間便基本建成廣州大學云計算應用數據中心，取得了顯著的成效。實現了在不到20臺刀片服務器之上構建了70多臺虛擬主機，動態支撐了近二十多個業務系統的運行，將硬件資源平均利用率提高了近3倍之多，這無疑又為國內高校在教育信息化建設中，結合云計算技術的應用提供了新的解決思路。

現如今，隨著廣州大學數字校園三期工程建設的開展，學校信息化的建設已經開始由“應用驅動”邁入了“服務引導”的階段，無論從數據分析還是移動辦公都開始凸顯成效，而這一切，都離不開云計算應用數據中心的堅實支撐。而現如今的聯奕科技，也已經成長為擁有員工近300人，在全國范圍內已建立10余個分公司及技術服務分支機構的“開放共享”的新一代數字校園建設領導者。

2.基于云計算的應用數據中心

2.1 建設目標

建設之初，我們便確立基于云計算的應用數據中心建設將遵循簡化、共享、動態的原則，利用虛擬化、負載均衡和多級存儲等技術，來建設一個動態資源基礎平臺，從而實現整合計算資源，提高設備利用率，降低應用復雜性，增強存儲資源的共享能力、節約能耗等目標，最終使得在此基礎之上構建的數字校園業務應用管理更簡單、更全面，運行更可靠、更穩定，并能更加靈活便捷的為師生提供“隨需而變”的應用服務。

2.2 系統架構

綜合考慮了廣州大學數據中心硬件設備和數字校園軟件應用的實際情況，我們設計總體架構如圖1所示。

從上圖可以看出，該整體改造規劃架構針對數字校園一二期應用情況，根據不同的業務需求劃分了若干個功能區，同時根據實際情況分別構建了服務器云與存儲云，然后在此之上構建虛擬化業務應用集群。而數據備份則使用IP SAN和磁帶機進行多級、定時備份，在負載均衡方面采用了F5硬件負載均衡設備（主/備）進行業務負載分擔，同時還使用了防火墻、VPN、IDS，IPS及審計設備保證整個數據中心的信息安全。

從應用的角度，我們根據廣州大學數字校園應用實際情況，將一期建設的應用進行逐步遷移，進行集群化改造，并且將二期的應用直接部署在新的云計算應用平臺上，底層的數據庫及資源存儲共用存儲池資源。整體規劃后，云計算應用數據中心實際完整地支撐了各類數字校園業務應用系統運行。

2.2 關鍵技術

由于云計算的應用技術包括很多方面，且不同技術的引入帶來的風險也各不相同，綜合學校實際情況，我們在廣州大學云計算應用數據中心的建設實施中，主要考慮如下關鍵技術指標的表現進行產品和服務的選型：

服務器云、存儲云構建和管理的便捷性

高可用HA能力

VM在線遷移操作、穩定性

動態資源調度管理能力

功能模板制作、使用易用性

用戶統一身份認證及VPN管理能力

應用負載均衡管理策略

2.3虛擬化應用集群部署

在實際的運行維護過程中，我們并不是一味地將所有系統按照統一的策略部署在云平臺上，而是根據業務特性（如使用時間段、最大并發訪問量、數據交換量等）進行虛擬化部署

另外，由于在實際應用中，某個虛擬機節點可能會出現預分配的內存或CPU資源不足的情況，那么VM監視組件將需要通過動態資源調度策略將整個虛擬集群中相對空閑的節點資源遷移到該節點上。通過資源映射的方式就可以達到物理資源利用效益的最大化，從而進一步保證了應用服務的高可用性及擴展性。

3.運行效果

平臺整體上線后三個多月，通過對近80份運行監控報告，200G的事件日志記錄進行綜合分析，性能表現穩定，良好的支撐了數字校園各種業務應用的平穩運行。其中，廣州聯奕公司獨創的“混合集群管理技術”及“云服務快速部署策略”也在其中發揮了重要作用。

4.結論

通過數字校園一、二期建設工程的推進和實施，學校信息化的團隊聯合聯奕公司等企業，在探索中建成了基于云計算的應用數據中心基礎架構平臺，并部署了基于云計算的集中化管理解決方案，旨在通過云計算提供各種資源系統和服務，建立一個互聯互通、信息共享以及服務教學、科研和管理的“數字校園基礎服務平臺”，以解決其業務眾多，分布異構，處理復雜，硬件更新頻繁，軟件安裝繁瑣和數據安全凸顯等問題，從而改善學校在教學、管理及科研IT建設方面所遇到的困境。

而對于數字校園，聯奕科技一直在分享和推廣一種理念，即“集成共享、開放合作”。這種開放共享最重要的體現在于：建設思路、產品選擇和實施服務。也正是源于這種思想，廣州大學的數字校園一期、二期、三期建設才能夠順利推進，才能夠真正使得學校的云平臺真正發揮作用，才可以從2009年提出，2010年便可落地，2011年就全面投入使用。

現如今，23臺刀片已經支撐了百余臺虛擬機，近30個業務系統，70余個部門應用及門戶站點，目前校內所有非數據密集型業務幾乎都采用了云平臺支撐，有效控制了硬件規模和降低了運維成本。對于作為學校數字校園建設總集成商的聯奕科技，在當時情況下來說是一個不小的挑戰，而此案例后來也被我們的合作單位DELL譽為亞太第一個大規模教育私有云案例，被RedHat譽為當時世界范圍內，高校規模最大的私有云案例，也正是廣大模式的成功才使得2010年之后，華南地區高校開始陸續選擇聯奕實施數字校園云平臺的建設，如廣州中醫藥大學、廣東省電教中心以及廣東外語外貿大學等。

參考文獻

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作者簡介：

舒暢（ 1983-），湖南株洲人，博士，IEEE SMC Member，主要研究方向：云計算應用技術、視頻點播技術、網絡智能應用等。