基于虛擬化技術的高校云平臺的設計與實踐

張航?馬軍

摘要：本文首先從高校的實際出發，闡述了當前高校信息化建設所面臨的問題，分析了信息化建設中的5點不足；然后，分析了云計算技術所包含的內容及特征；之后，以華北理工大學建設高校云平臺的設計和實踐經驗為例，分析了高校建設云平臺的過程和技術特點。本文對指導其他高校建設云平臺具有建設意義。

關鍵詞：虛擬化技術；高校云平臺；設計與實踐

0 引言

近幾年，隨著信息化技術的不斷發展和國家對高校教育改革的不斷深入，高校的信息化建設取得了長足的進步。2010年7月29日教育部印發的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中明確指出：“把教育信息化納入國家信息化發展整體戰略，超前部署教育信息網絡?！盵1]云計算技術是未來IT行業的重要發展方向，同時也是未來教學信息化重要方法和資源共享優秀手段。經過多年的理論研究和實踐，云計算已經形成了比較成熟的解決方案，為其在高校中的應用打下了的基礎[2]。

1高校云平臺建設面臨的問題

近年來，隨著云計算、物聯網、大數據、視頻共享與識別等技術的發展，信息產業正在掀起第三次浪潮，各高校IT基礎系統的發展面臨著系統建設周期長，IT投資成本空間高、機房環境差、運維管理成本高，IT設備利用率低、業務連續性保障差、數據可靠性弱，業務部署流程環節多、上線周期長等問題[3]。

構建基于高校的云平臺，將有助于學校從粗放式、離散化的建設模式向集約化、整體化的可持續發展模式轉變，使校園IT管理服務從各院系分別建設、相互封閉的運作方式向跨部門、跨院系的協同互動和資源共享轉變。[4]

2云計算技術

2006年，GoogleCEO首次提出的“云計算”的概念，所謂云計算，可以理解為以基礎設施即服務（Infrastructure as a Service，IaaS）搭建的基礎設置平臺，即虛擬化的IT應用基礎設施；以平臺即服務（Platform as a Service，PaaS）搭建的支撐平臺，用來滿足IT應用要求；以軟件即服務（Software as aService，SaaS）搭建應用平臺，可以按照用戶需求給予軟件的授權并提供相應的應用服務三者共同組成的技術總和[5-6]。

云計算的特征主要包括：規模巨大、虛擬化技術、高可靠性、通用性和可擴展性等[7]。

3 高校云平臺解決方案

2015-2016年，華北理工大學借助新校園建設的契機，整體規劃建設了高校云平臺，為全校師生提供IT服務資源，用以承載各自的業務系統、科研項目等。

云平臺解決方案包括服務器云、存儲云、網絡云和與之匹配的云管理軟件。云平臺具有高吞吐量的帶寬，利用大容量存儲構建虛擬資源池，同時實現服務器的虛擬化部署和數據的安全保障，這樣可最大限度把服務器、存儲等網絡資源集中起來成為一個資源池，根據用戶需求來靈活配置資源，最終通過網絡交付給終端用戶使用。云平臺采用統一的管理平臺進行軟、硬件資源的統一管理，并配置完善的安全準入制度，使云平臺實現分級授權、分級管理。

3.1 高校云平臺的整體架構設計

華北理工大學高校云平臺的整體設計架構如圖1所示。

云平臺分為兩個部分。第一部分為私有云虛擬化平臺，搭建完成后用于校內核心應用系統的環境搭建，如教務、主頁、網站群、科研系統等。第二部分為公有云平臺，用于各學院、處級部門自行申請、搭建的應用系統，包括各處級主頁、教學資源系統等。

公有云平臺邏輯架構由云服務區、物理服務器、網絡架構區組成。

云服務區主要包含業務應用區、管理服務區、數據庫服務區、安全服務節點，其中管理服務區包含所有云平臺管理服務器。業務應用區主要提供云計算資源。數據庫服務區通過數據庫實例提供oracle以及SQL數據庫服務。網絡架構區為整個云計算數據中心提供網絡以及安全服務。

3.2 云平臺技術優勢

通過云平臺的建設，使華北理工大學的信息化建設有了整體大幅度的提高，主要體現在：

（1）安全性：提供多種安全手段保證各種應用數據直接的安全控制，不被非法盜用和修改偽造，保證數據不因意外情況丟失和損壞。

（2）可擴展性：計算資源、存儲資源和網絡資源及系統軟件具有良好的可擴展性能，能在保證現有業務正常運營條件下對系統進行擴容和調整，優化和提升系統的運營能力和性能。

（3）易用性：平臺具有良好的人機操作界面、詳細的幫助和提示信息，可以通過操作界面完成系統參數的維護與管理。

（4）可管理性：平臺具有良好的管理手段，方便對計算、存儲和網絡資源、虛擬機、操作系統、數據庫、管理平臺及應用程序等進行有效地監控、管理與維護。

4 總結

自2016年7月起，華北理工大學云平臺投入運營已半年有余，云平臺不僅順利遷移了原有的各項業務，包括校園網網站群、教務系統、科研系統等面向全校的業務系統。并且還為各個學院的科研應用提供了大量的計算和存儲功能。借助華北理工大學云平臺，全校形成統一的計算資源池和內存資源池，做到資源共享和彈性調配，提升系統資源的使用率，減少物理服務器的個數，節約機房空間，節省電力和空調消耗，構建了真正的綠色數據中心。

參考文獻：

[1]教育部.教育信息化十年發展規劃（2011-2020 年）.2012，3.

[2]張建勛，古志民，鄭超.云計算研究進展綜述[J].計算機應用研究，2010，27（ 2）：429-433.

[3]王玉芬，郭曉娟.云計算對高校教學資源影響解析[J].實驗技術與管理，2010，27（5）：111-113.

作者簡介：

張航（1982- ）男，河北省唐山市、華北理工大學、實驗師、碩士研究生、大數據技術應用。

馬軍（1980- ）男，河北省唐山市、華北理工大學、實驗師、碩士研究生、云計算、計算機網絡技術應用。endprint