校園私有云數據中心構建的研究與探討

王小龍

摘要：隨著云計算、私有云技術的不斷成熟，這些虛擬化技術在各領域中的應用越來越廣泛，其高校信息化、數字化的建設中就發揮著重要的作用。由于大部分高校信息化資源存在著不足且分布不均的情況，為進一步提高校園軟硬件資源的使用效率，為促進高校信息化、數字化建設取得較大發展，基于云計算、私有云和Hyper-V構建的校園私有云數據中心提供了新方案及有效途徑。在此，文章從云計算、私有云的分析入手，深入研究校園私有云數據中心的構建。

關鍵詞：云計算；校園網；私有云；計算虛擬化

0引言

教育信息化、校園網絡信息化、數字化是教育部針對當前發展形勢提出的時代發展規劃，因而建設和實現高校信息化、數字化教學環境是我國各大高校需要致力研究的新課題。不過，高校在信息化、數字化的建設過程中遇到一個難題，那就是缺少屬于校內的公共基礎設施和資源池，所以須增加額外投資才能滿足工作人員和廣大師生的各項校內服務需求，尤其是對軟件服務、存儲空間、計算力的服務需求。隨著云計算、私有云技術的不斷成熟，這種低成本、高擴展性和可用性的虛擬化技術能夠有效實現動態分配、存儲性強、計算力高的功能，進一步提升了軟硬件資源的使用效率。因而，基于云計算、私有云和Hyper-V來構建校園私有云數據中心，這是促進高校在信息化、數字化建設方面取得較大發展的有效途徑。

1云計算和私有云

1.1云計算

云計算，一種建立在互聯網基礎上的計算方式，可以將大量的物理設施、物理硬件進行虛擬化，進而構建一個虛擬化的資源池，使之成為一個基礎設施可向其他計算機和設備提供共享的軟硬件資源與信息。如此，通過云計算可以方便廣大用戶快捷的使用計算機資源，提供各項信息服務，以最大程度實現用戶的信息需求。其中，以運用范圍為劃分依據，私有云、公有云是對云計算的具體細分，所謂公有云相當于一個基于整個開放互聯網提供資源的第三方服務，用戶只需支付較低費用即可簡單快捷的獲取相關服務，不過公有云服務的質量和數據安全存在一定的局限性。

1.2私有云

私有云，即指一些企業或單位根據需求運用自有基礎資源單獨構建的一個云服務，該服務能夠有效控制和保障數據安全和服務質量。私有云具備較高的使用優勢，主要包括：（1）數據安全性的切實保障。企業或單位通過在內部防火墻中構建私有云來避免外來攻擊，以確保數據中心的安全性，其安全性高于公有云服務。（2）服務質量的切實保障。構建在企業或單位防火墻中的私有云只為局域網內部用戶提供服務，從而利于避免其他因素的干擾，以提高傳輸時效性、降低資源損失，保障云服務質量。（3）現有資源的高效利用。在企業或單位內部硬件和軟件資源基礎上構建的私有云，不僅可以實現對內部現有資源的高效利用，而且還利于節約資源和成本。（4）有效降低了對現有管理流程的影響。私有云依托于企業或單位內部資源的建設，是基于企業或單位實際發展需求而構建的，因而不會像其他新信息化模式一樣易對企業或單位長期積累的信息化資源、管理流程產生沖突與影響。

2私有云結構

依據用戶體驗視角出發，關于私有云的服務結構美國國家標準技術研究院提出了如下規范：

2.1軟件即服務（SaaS）

SaaS即一個服務轉換的應用平臺，用戶可以通過在OA、學工信息系統、教務信息系統等SaaS應用平臺來獲取相應的服務。

2.2平臺即服務（PaaS）

PaaS即一個服務轉換的開發平臺，諸如高校工作流、身份認證管理、訪問控制平臺等都可以是PaaS的構成部分，用戶在PaaS這一開發平臺來享有轉換服務。

2.3基礎設施即服務（Iaas）

IaaS即一個服務轉換的基礎設施，通過虛擬機向用戶提供轉換服務或資源。如可將硬件資源的存儲、計算進行虛擬化資源的轉換，運用IaaS平臺為用戶提供虛擬化資源服務。

3構建校園私有云數據中心

關于校園私有云數據中心的構建，需要基于云計算和私有云技術將軟、硬件資源進行虛擬化。而為了降低不同物理資源層次間的耦合度，區分和提高不同物理資源層的應用性，這需要科學、合理的分配計算資源，在服務器中部部署虛擬化軟件，將網絡、存儲等應用部署在虛擬機中部，建立校園私有云數據中心，以促進跨系統資源共享的有效實現。

3.1計算虛擬化

計算虛擬化是有效實現應用虛擬化的前提保障，是實現服務器虛擬化構建私有云的基礎，主要通過對應用中間件虛擬化、服務器虛擬化來完成。本文在物理服務器的虛擬化過程中需要借助Hyper-V，以滿足多個虛擬機同時運行的需求，而后創建虛擬機，為有效優化資源利用率，還需依據虛擬機的計算力進行CPU內存與內核的合理分配。圖1是校園私有云的構建，用戶在完成虛擬機創建流程后，對于Linux或Windows操作系統的安裝可利用ISO鏡像來實現，從而在虛擬機上獲得定義模版，用戶基于模版來實現Linux或Windows服務器的創建操作。

3.2存儲虛擬化

存儲虛擬化是校園私有云數據存儲虛擬化的主要途徑，其實現的操作流程包括：創建一個虛擬磁盤（以大型共享文件系統中的子文件形式存在）在SAN與Hyper-V存儲上；在相應的虛擬機上部署虛擬磁盤，方便用戶將數據由物理機向虛擬機上遷移。

3.3創建交互式入口

對于校內用戶來說，其新的虛擬磁盤與虛擬機創建需借助交互式入口來實現，對此首要前提是完成交互式入口的創建。而創建交互式入口需要借助虛擬化軟件中的CUI工具、Cisco中的USC Manager工具及VMware中的vCenter工具，在存儲虛擬化池層面和技術虛擬化池層面分別構建交互式入口，進而實現虛擬化硬件設施的建設，而后即可通過自動化管理平臺來共享數據與應用。

4結語

綜上所述，針對高校信息化資源存在著不足且分布不均的情況，基于云計算、私有云技術構建校園私有云數據中心是有效實現高校信息化、數字化建設的新方案。校園私有云數據中心的構建不僅滿足了廣大師生和工作人員對信息化服務的需求，而且還提高了網絡信息服務的安全性，當然我們還需要進一步研究和完善對校園私有云數據中心的建設，以不斷提高其服務性能。