試論基于云計算的高校數據中心的設計與實現

摘 要：基于云計算的高校數據中心依靠其自身具備的優勢成為研究和發展的主流，能為用戶提供更為便捷和多樣的服務。文章以高校云計算數據中心為目標，探討了數據中心建設現狀，總結了在高校云計算數據中心設計實現過程中所需要注意的要點，最后提出了一套適用于高校教務服務的云計算數據中心的實現方案。

關鍵詞：云計算；數據中心；虛擬機；高校服務

引言

在信息技術發展的推動下，各高校教務、科研以及辦公等業務都通過信息技術的方式開展，導致高校對于各類信息系統以及數據存儲空間等需求量都越來越高，數據中心的規模也不得不隨之不斷擴大。為了保障服務順利開展，業務辦理過程具有較高的安全性，各高校對于數據中心安全性、可靠性的要求也越來越高[1]?？梢?，傳統的高校數據中心已經無法跟上時代的步伐，適用性也越來越差。為了改善高校數據中心現狀，可以通過云計算、虛擬化等方式對服務器、存儲以及網絡進行全面整合。

1 高校數據中心建設現狀

虛擬化技術對于高校數據中心的優化、簡化起到了重要的作用，利用虛擬化技術以及云計算能夠完成IT基礎設施環境的功能，并改善現有數據中心構架以及管理模式。但當前各高校建設數據中心依然只簡單的利用虛擬服務器代替物理服務器，忽略了對數據中心內存、網絡以及應用交付系統等方面的協調和改善，虛擬化技術所具有的優勢并得到充分發揮。當前各高校數據中心在運行過程中依然存在諸多問題，例如：連續性和靈活性較差、維護管理成本較高等。數據中心若只進行服務器的虛擬化而忽略其他硬件資源相應的調整，信息系統與硬件資源之間就會出現脫節現象，無法滿足應用系統的需要，嚴重影響了信息系統的正常運行。因此，結合云計算技術，可以實現存儲系統以及網上支付系統，而且能夠統一的管理硬件資源，合理分配個硬件應承擔的任務，屏蔽底層硬件細節，降低了研究與應用的復雜性。將硬件系統模塊化，使其具有較高的獨立性，較低的耦合性。應用系統所需要的計算、存儲等資源都可以實現按需獲取，保證了業務的高效性、連續性以及可用性。利用云計算技術建設高校數據中心能夠有效解決服務器在虛擬化過程中所帶來的問題。

2 基于云計算高校數據中心建設要點

2.1 資源池

高校數據中心建設過程中可通過虛擬化的手段，將數據中心軟件資源以及硬件資源整合成為一個虛擬的資源池，可以有效簡化硬件資源的管理和調度，資源可以實現按需獲取，同時空閑的資源會自動釋放，這一技術是云計算數據中心建設中的一項關鍵技術和基礎。資源池化的實現能夠將離散形的硬件資源管理方式轉為虛擬化的資源共享，管理工作會更加便捷、效率更高。資源池化能夠根據應用系統的需要來進行分配，實現按需獲取。另外，資源池化還可以實現各類業務的快速部署，合理分配動態資源。

2.2 資源動態管理

資源動態管理是云計算高校數據中心建設十分重要的一點。數據中心的核心在于如何管理應用數據。數據是信息的一種形式，管理的效率直接決定著使用的效率。不同的用戶對不同的數據有著不同的關注度和使用度。用戶希望獲取的僅僅是其所需求的，因此對于存儲資源和管理資源的時候，要動態的區分這些對于用戶不同的貢獻度。動態管理資源可以有效提高硬件資源的利用率。同時也使得數據中心能夠更靈活的滿足應用需求。數據中心可利用分布式資源調度等功能來實現資源的動態管理。

2.3 動態擴展

資源與需求是在不斷地變化的。為了滿足應用需求，數據中心的資源也必須根據應用需求動態地擴展以滿足當前最新的應用需求。實現動態化、個性化的管理。在擴展當前資源池的時候，要保證當前正在進行服務的前提下進行。為了預防擴展過程中，出現新舊平臺建設的不銜接問題，可以數據中心模塊化，提高各個數據中心模塊的獨立性，降低模塊之間的耦合性。每個模塊都具有計算、網絡、存儲方面的資源，使得各個模塊可以相對獨立的工作，減少擴展時的相互影響，提高后期建設和維護的效率。

3 基于云計算的高校數據中心的設計與實現

3.1 計算系統

實現計算資源虛擬化的一種可靠方式是服務器虛擬化。在各大高校中，目前應用較為廣泛的是通過vSphere來虛擬化平臺。它是目前市場上唯一可供生產環境使用的服務器虛擬化套件。虛擬化技術創建了高效而靈活的存儲池，不僅簡化了虛擬機的存儲操作過程，還可直接利用存儲基礎架構的各項功能，為在虛擬環境中使用和管理存儲系統提供了最有效的方式。系統設計首先考慮的是功能的完善，其后是性能的改進。評判一個系統設計是否合理在于能夠滿足用戶的需求。其次，是一個系統的可擴展性和容錯性。能夠在用戶需求不斷變動的情況下，做出改進。系統的整體架構不應有較大的改變，以使用那個各類業務不斷增長的需求[2]。

3.2 網絡系統

基于云計算的數據中心其網絡系統與傳統的數據中心相比，網絡資源的調用方式主要是面向云服務的，并不是面向復雜的物理底層設施來進行設計。網絡虛擬化能夠將數據中心其網絡設備的調用方式脫離物理位置以及物理狀態，這是基于云計算的構架中IT資源池化的關鍵環節。高校數據中心由于其所承擔的業務及應用特點等決定了其網絡系統的形式，即必須要將傳統的校園網接入考慮到其中，同時還應當估計數據中心的網絡接入。在設計高校數據中心網絡系統時可采用超大規模的數據中心交換機作為核心，另一方面，還可通過對虛擬機系統平臺內配備的軟交換機的交換方式進行改進來提升虛擬化網絡其運行質量。

3.3 存儲系統

云計算的數據存儲方式為分布式存儲，對服務器的穩定性要求降低了，但對存儲的可靠性以及性能都有著更高的要求，存儲器作為數據中心的核心及運行的基礎，其性能優劣、質量好壞都會對系統產生全面的影響，不斷發展和完善存儲系統是整個數據中心建設過程中的重點環節。一方面應當根據運算量充分考慮適宜的存儲容量，另一方面應當重點考慮系統的I/O性能。為了完善云計算數據中心的存儲系統建設，可以采用EMC公司的VNX存儲系統來進行建設。

3.4 安全應用交付系統

實現安全應用交付系統對于高校數據中心來說是十分有效的一道安全屏障。安全應用交付系統，簡稱SSA，是指將客戶的關鍵應用高效、安全、智能、可靠的發布到用戶端。采用負載均衡、應用加速、Web應用安全、連接優化等技術。在極大提高數據中心核心業務系統的可用性、效率和安全性的同時，降低數據中心基礎設施投資成本、維護復雜度和能源消耗。在虛擬機安全產品的選擇上也應當慎重考慮。在這一方案中，可以采用Deep Security，這是綜合了保護服務器以及應用程序功能的安全系統，通過與虛擬機管控中心的整合，提升了資源計算的效率。

3.5 云管理平臺

云管理平臺作為對整個數據中心進行資源管理和調配的平臺，管理各個資源池工作負載交付，也是實現IaaS關鍵環節之一。云管理平臺所具備的功能應當能夠針對不同資源池提供統一的管理接口，實現對架構中各個資源池的集中管理，其功能主要包括資源管理、資源監控以及故障檢測、數據統計等等管理工作。云管理平臺構建方式可以在vSphere為云計算系統所提供的基礎設施構架上通過第三方軟件來實現兩者的對接。

4 結束語

基于云計算的高校數據中心與傳統的數據中心相比較，業務處理更高效、更簡化，但對于硬件設備以及各系統的設計實現要求都更高。只有根據實際的業務需求，通過對計算、網絡交付應用以及存儲等系統的合理設計和不斷完善，才能建設具有更高業務處理能力的高校數據中心，更好地服務于校園內的師生用戶。

參考文獻

[1]李璐穎，張云勇，房秉毅.云計算在網絡中的應用[J].電信技術，2011（10）.

[2]王欣，張錚，張為華.數據中心的能源管理技術研究[J].電子技術應用，2016（3）.