云計(jì)算技術(shù)在高校計(jì)算中心的應(yīng)用

◆楊曉靜 陳明晰 孫 濤

（西安石油大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陜西 710065）

云計(jì)算技術(shù)在高校計(jì)算中心的應(yīng)用

◆楊曉靜 陳明晰 孫 濤

（西安石油大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陜西 710065）

隨著教育信息化建設(shè)水平要求的不斷提高，為了更充分、有效地發(fā)揮計(jì)算機(jī)中心功能，就必須解決計(jì)算中心維護(hù)工程量大、資源分配不平衡、計(jì)算機(jī)設(shè)備陳舊等問(wèn)題，而傳統(tǒng)的解決方案主要以更新硬件、重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系、升級(jí)軟件產(chǎn)品等為主，在教育資金不足的情況下很難實(shí)現(xiàn)。云計(jì)算技術(shù)是一種創(chuàng)新計(jì)算模式，它可以利用互聯(lián)網(wǎng)向使用者提供資源虛擬化解決方案，在不投入新設(shè)備、新資源的條件下，滿(mǎn)足設(shè)備的靈活擴(kuò)展機(jī)制和強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理需求。本文在立足云計(jì)算技術(shù)原理、優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，提出一個(gè)高校計(jì)算中心利用云計(jì)算技術(shù)的典型方案，以供廣大技術(shù)人員借鑒參考。

云計(jì)算；云桌面；計(jì)算中心；高校信息化

0 引言

從學(xué)術(shù)角度分析，云計(jì)算可視為一門(mén)邊緣科學(xué)，它包括了分布式計(jì)算、效用計(jì)算、虛擬化技術(shù)、負(fù)載均衡原理等，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是一種傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合產(chǎn)物。該技術(shù)可以通過(guò)分布式計(jì)算機(jī)構(gòu)建大規(guī)模應(yīng)用終端，實(shí)現(xiàn)資料的虛擬存儲(chǔ)、調(diào)用和應(yīng)用，一切功能基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，而不必真正將資源存儲(chǔ)在本地電腦上。基于此，云計(jì)算技術(shù)提出了“云桌面”的新穎概念，事實(shí)上，云桌面也是云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中不可或缺的組成部分。在高校計(jì)算中心網(wǎng)絡(luò)體系中，每一個(gè)終端機(jī)都相當(dāng)于一個(gè)“云桌面”，在教學(xué)管理工作中實(shí)現(xiàn)“無(wú)主機(jī)”運(yùn)作。

1 云計(jì)算技術(shù)概述

1.1 云計(jì)算技術(shù)關(guān)鍵要素

云計(jì)算技術(shù)的一個(gè)核心代表成分是“云”，也可以稱(chēng)之為“云端”，它是為終端使用者提供資源的網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)完整的云計(jì)算系統(tǒng)由四個(gè)要素構(gòu)成：（1）資源，包括軟件和硬件，它們統(tǒng)一利用網(wǎng)絡(luò)鏡像的方式提供給用戶(hù)。（2）網(wǎng)絡(luò)。以高校計(jì)算中心為例，所有的資源都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，并根據(jù)需要進(jìn)行資源配置以及動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。（3）終端。即用戶(hù)的操作平臺(tái)，主要包括輸入設(shè)備和顯示設(shè)備，用戶(hù)只需要使用而不必管理，對(duì)本地終端不會(huì)造成存儲(chǔ)、運(yùn)行負(fù)擔(dān)。（4）共享。所有資源在物理層面采取分布式共享的模式存在；一個(gè)典型的云計(jì)算技術(shù)架構(gòu)如下圖所示。

圖1 典型的云計(jì)算技術(shù)架構(gòu)

1.2 云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用原理

在高校傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)和建設(shè)中，每一臺(tái)終端機(jī)都要灌入同類(lèi)軟件，并確保硬件設(shè)備匹配的情況下才能正常使用。硬件作為必要投資勢(shì)必選擇價(jià)格最低的產(chǎn)品，很大程度上限制了功能發(fā)揮，相應(yīng)地，對(duì)于正版軟件如果每個(gè)終端機(jī)都分配一份，一次性經(jīng)濟(jì)投入較大，高校很難承擔(dān)。同時(shí)，隨著計(jì)算中心規(guī)模不斷擴(kuò)大，軟件升級(jí)帶動(dòng)硬件設(shè)備升級(jí)等因素，顯然無(wú)法滿(mǎn)足正常使用要求。

本質(zhì)上說(shuō)，計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用是為了方便學(xué)校管理、教育工作開(kāi)展，其工具性較為突出，投入過(guò)大顯然不符合現(xiàn)實(shí)情況。因此，人們基于“租賃”的市場(chǎng)原理構(gòu)思了一種新的計(jì)算模式，它就是云計(jì)算技術(shù)——云計(jì)算技術(shù)是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格處理技術(shù)等的集合，它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是，隨時(shí)隨地、有限量的獲取自己需要的資源，因此可以將它看作是“計(jì)算機(jī)+市場(chǎng)理念”的有機(jī)結(jié)合。“云端”會(huì)存儲(chǔ)豐富的資源，終端設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的方式來(lái)獲取自己需要的即可，也就是說(shuō)，軟件的安裝并不在本機(jī)，而是計(jì)算中心作為第三方來(lái)供應(yīng)，這樣就大量節(jié)省了在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的投入。

2 云計(jì)算技術(shù)在高校計(jì)算中心的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 節(jié)約信息化建設(shè)資金

數(shù)據(jù)顯示，電子產(chǎn)品設(shè)備平均每18個(gè)月更新一代，而軟件產(chǎn)品的更新周期可以縮短到一個(gè)月甚至更短，高校信息化建設(shè)過(guò)程中，需要經(jīng)歷立項(xiàng)、招標(biāo)、設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試等過(guò)程，計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備在投入使用的同時(shí)，也就意味著已經(jīng)落后。如果持續(xù)滿(mǎn)足軟件更新需求，勢(shì)必不斷地更新硬件設(shè)備，而這種投資規(guī)模是高校無(wú)法承擔(dān)的。

基于云桌面應(yīng)用形式，構(gòu)建云計(jì)算服務(wù)架構(gòu)，高校計(jì)算中心僅需要配置低端云技術(shù)介入設(shè)備即可，其他服務(wù)均有云計(jì)算服務(wù)上提供，這就大大降低了信息化建設(shè)投資，也降低了后期維護(hù)、管理的費(fèi)用投入。

2.2 實(shí)現(xiàn)資源高效性整合

事實(shí)上，軟件更新是高校計(jì)算中心面臨的最大困境。軟件規(guī)模越來(lái)越大，功能越來(lái)越豐富，相應(yīng)地對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求就越來(lái)越高。從中央處理器、內(nèi)存、硬盤(pán)等多個(gè)方面，硬件更新速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于軟件更新速度。通過(guò)云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，則可以很好地實(shí)現(xiàn)資源高效性整合，在不必淘汰現(xiàn)有計(jì)算機(jī)設(shè)備的前提下，繼續(xù)滿(mǎn)足教學(xué)、科研和管理的需求。高校計(jì)算中心建立在云計(jì)算服務(wù)器之上，把復(fù)雜、繁重的計(jì)算任務(wù)和規(guī)模龐大的存儲(chǔ)工作都交給云服務(wù)供應(yīng)商，計(jì)算機(jī)終端設(shè)備只需要滿(mǎn)足基本的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)、IO功能即可，現(xiàn)有硬件、軟件均可以重復(fù)投入利用，大大減少了高校運(yùn)營(yíng)和管理成本。

2.3 確保高校系統(tǒng)安全性

高校計(jì)算中心面對(duì)的是群體性、流動(dòng)性、多樣性服務(wù)對(duì)象群體，不同專(zhuān)業(yè)的教師和學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)資源的需求不同，軟件運(yùn)行環(huán)境也不同，傳統(tǒng)的計(jì)算中心構(gòu)建模式很難滿(mǎn)足需求，同時(shí)基于本地計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也無(wú)法確保安全。一方面，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一旦被黑客攻擊，很容易造成計(jì)算機(jī)設(shè)備的大規(guī)模癱瘓，損失嚴(yán)重。另一方面，同一臺(tái)計(jì)算機(jī)在不同時(shí)間內(nèi)會(huì)有不同人在使用，學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平不同，很容易造成系統(tǒng)文件破壞和重要資料誤刪，無(wú)法滿(mǎn)足正常教學(xué)秩序的運(yùn)轉(zhuǎn)。

基于此，云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境下，供應(yīng)商會(huì)提供專(zhuān)門(mén)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行維護(hù)，在確保安全的前提下，維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的高效性、穩(wěn)定性。同時(shí)，云計(jì)算技術(shù)在本地不需要存儲(chǔ)任何資料，自然就規(guī)避了誤刪、病毒等問(wèn)題，對(duì)確保高校系統(tǒng)安全性有重要意義。

3 云計(jì)算技術(shù)在高校計(jì)算中心的應(yīng)用途徑

從解決問(wèn)題的思路出發(fā)，一個(gè)完善的云計(jì)算高校計(jì)算中心應(yīng)該滿(mǎn)足無(wú)紙化、便捷性和安全性，并基于云桌面展開(kāi)局域網(wǎng)內(nèi)的所有資源調(diào)配（權(quán)限之內(nèi)），而云計(jì)算服務(wù)則提供虛擬桌面，保障用戶(hù)使用軟硬件環(huán)境的條件滿(mǎn)足。

圖2 虛擬服務(wù)云平臺(tái)的架構(gòu)

首先，利用虛擬桌面系統(tǒng)軟件（云計(jì)算服務(wù)商提供）構(gòu)建虛擬服務(wù)的“云平臺(tái)”，所謂“平臺(tái)”也可以簡(jiǎn)單的理解為“服務(wù)器”，它的存在位置不一定在本地，可以在其他地區(qū)的公共機(jī)房，只要確保與之對(duì)應(yīng)的云存儲(chǔ)器穩(wěn)定即可。“云桌面”建立完成之后在本機(jī)設(shè)定為自動(dòng)啟動(dòng)，云平臺(tái)則負(fù)責(zé)管理用于軟件和教學(xué)資源，并按照不同軟件、資源的大小和運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行歸類(lèi)。

其次，灌裝統(tǒng)一操作系統(tǒng)。目前市場(chǎng)上流行的OS為微軟公司的WIN7版本，由于大量終端機(jī)需要配置同一種操作系統(tǒng)，不可能采取逐個(gè)安裝的方式。選擇一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為樣本，將教學(xué)和管理工作需要的軟件與操作系統(tǒng)一起封裝，隨后制作GHOST鏡像，利用虛擬服務(wù)云平臺(tái)，該樣本計(jì)算機(jī)的內(nèi)容就可以發(fā)布到每一臺(tái)終端計(jì)算機(jī)。

再次，終端機(jī)連接云端之后，云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定將基礎(chǔ)系統(tǒng)鏡像文件、個(gè)性化軟件、教學(xué)資源等反饋給終端機(jī)，這樣即便是不同學(xué)生使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)，也可以“因人而異”，展開(kāi)針對(duì)性的教學(xué)和管理；一個(gè)虛擬服務(wù)云平臺(tái)的架構(gòu)如圖2所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用不僅可以為高校計(jì)算中心節(jié)約大量成本，還可以提供一個(gè)更安全、更高效的應(yīng)用環(huán)境，同時(shí)借助網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生、教師提供應(yīng)用資源，減少了本地設(shè)備維護(hù)和管理投入，具有很好地發(fā)展前景。

[1]郭慶，姚敏．云計(jì)算在高校計(jì)算中心的應(yīng)用探討[J]．軟件導(dǎo)刊，2013．

[2]李從明．云計(jì)算技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用[J]．太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015．

[3]汪林云．淺談云計(jì)算技術(shù)在高校中的應(yīng)用[J]．科學(xué)之友，2012．

[4]鄭昌興．云計(jì)算技術(shù)在高校中的應(yīng)用探討[J]．科技信息，2011．