高校數字化校園建設中云計算數據中心構建研究

周潤苗

摘要：教育信息化的核心是數字化校園。當今國內很多高校普遍存在校區多、數據重復、數據無法共享、軟硬件資料需不斷升級等問題，這給我們建設校園數字化帶來了難題。如何解決這個難題，關鍵在于“云計算”。運用“云計算”解決數字化校園建設過程中遇到的難題現已成了研究的熱點。本文結合“湖南應用技術學院數字化校園平臺建設”的項目來研究如何構建高校校園的云計算數據中心。

關鍵詞：數字化校園；云計算；數據中心

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0066-01

以數字化信息和網絡為基礎，實現對校園信息的獲取、加工、整合、存儲、傳輸及應用就是數字化校園。這些校園信息包括科研、教學、管理、生活服務等方面的內容。數字化校園是一個虛擬化的教育環境，能使數字化資源得到充分的利用、優化，能拓展學校的時、空間維度，提升校園網絡的運行效率，使教育過程全面信息化得以實現。數字化校園能大大增強學校的管理水平。

雖然我國當今高校大多已建立了校園網，但它們的硬件資源可能存在的分布合理不合理問題。因此如何用更少的成本來構建高校軟硬件設施、搭建高校資源共享交流平臺，已成為研究的熱點。如何用云計算技術來實現“數字化校園信息服務平臺”的數據中心建設就是本文研究的主要內容。

1 基本介紹

1.1 云計算技術介紹

云計算（Cloud Computing）是網絡技術和計算機技術有機結合的產物。它融合的技術有分布式計算技術、負載均衡技術、并行計算技術、網絡存儲技術、虛擬化技術、效用計算技術、熱備份冗余技術等。

云計算是一種新型的計算模型，它擁有非常強大的技術，能為用戶提供快速、便捷的互聯網服務，它也能為用戶提供安全、可靠的數據存儲環境。云計算給計算機行業帶來了巨大的變化，它的出現對教育行業也產生了意義深遠的影響。

1.2 數字化校園信息平臺介紹

“數字化校園信息服務平臺”我們可把它理解成是一個建立在計算機術和網絡技術的基礎之上的一個信息服務類環境。它覆蓋了科研、教育、教學、教學管理和生活服務等信息的收集、整理、儲存和運輸等方面的操作。

1.3 云計算數據中心介紹

“云計算機服務+云計算平臺”構成了云計算數據中心的本質。用多種多樣的通信方式給用戶提供工具、軟件、應用和計算資源服務等屬于云計算服務的范疇。將1至多個數據中心的軟硬件有機整合起來，形成一種分層的虛擬計算資源池，就構成了“云計算平臺”，在這個平臺能夠提供動態調配、平滑擴展的存儲、計算和網絡通信功能。它“云計算服務”得以實現。

跨校區組建的云計算服務平臺，云計算提供的計算機基礎架構，使數字化校園建設可以節約物理資源，維護成本，不需再重復購買昂貴的物理設備。

2 以“湖應學院”為例介紹云計算數據中心的建設

2.1 云計算數據中心的規劃

以我工作的單位“湖南應用技術學院”為例來分析如何架構校園網中的云計算數據中心。

學校有東西兩個校區，東校區為中心校區，其主干網絡搭建時間早，已出現網絡應用不能滿足用戶需求的問題；由于信息化管理機制不健全；信息化教學，資源開發平臺不完善，現有的信息化服務水平不能滿足學校發展的需求。基于上述現狀，計劃進行如下改建：

（1）在東校區重建新的數據中心，改建舊的數據中心，重新搭建基礎架構，包括硬件基礎設施和軟件基礎設施，拆分組合西校區數據中心。

（2）構建信息管理系統，服務平臺。

（3）構建應用平臺，整合全校的教學、校務、科研、資源等資源，實現校園的全面數字化。

2.2 云計算數據中心的建設

2.2.1 “私有云”硬件環境建設

在校園數據中心中主干網絡是核心，是存儲數據信息的關鍵所在。當今我國高校大都有多個校區，在進行高校網絡規劃設計時，首先主要考慮的是中心校區網絡的建設，其次要考慮中心校區與其它校區的網絡互連。整個網絡設計秉持“干萬兆化主干網、IPV4/6 全兼容、有線無線全覆蓋”的原則，采用三層結構。具體設計如下：

第一層核心層：這一層采用“雙交換機”結構，是校園網絡的核心節點。通過萬兆鏈路來使這兩臺核心交換機實現連通。其中一臺核心交換機是主核心交換機，另一臺核心交換機作為備份用的核心交換機。

第二層匯聚層：中心校區設置了5 個匯聚點，這5匯聚點分別對應學生的宿舍區、教工的宿舍區、教學區、辦公區及圖書館。在這層中，萬兆鏈路連通第一層的主核心交換機，千兆鏈路鏈接至連通第一層的備份核心交換機。

第三層接入層：在該層設計中秉持“千兆到桌面”原則，同時該層的交換機與第二層的交換機的也是用千兆鏈路來實現連通。

2.2.2 虛擬化平臺建設

虛擬化平臺建設是通過虛擬化的軟件構建虛擬化的服務器，這樣可使硬件的利用率得到極大提高，同時可縮短服務部署時間、減少硬件維護時間、成本等。

在一臺物理機器上虛擬出多臺的虛擬機器，使這些虛擬機器像真正的物理機器一樣運行來完成各種各樣的計算，運行各種各樣的軟件，這是虛擬機管理程序的功能。并且這些虛擬機器運行時穩定性較強，因為這些虛擬機器之間運行時是互相隔離的。

2.2.3 軟件支撐平臺建設

數據中心的軟件支撐平臺必須保證全天不間斷運行。它的數據采用相對比較安全、穩定的Oracle來存儲。它的非關鍵的應用程序可配置在 Windows平臺上運行，關鍵性的應用程序配置在性能更為穩定的Linux系統平臺上運行。

2.3 數字化校園網與云計算服務層的對接

在校園數字化設計與搭建過程中， 將教學的軟硬件資源通過云計算服務技術的3層關鍵平臺進行虛擬化，實現資源共享，并實現各物理地點間實現負載均衡。

云計算服務主要模式包括三層：第1層（Software as a Service）軟件即服務；第2層（Platform as a Service ）平臺即服務；第3層（Infrastructure as a Service）基礎設施即服務。

云計算三層服務模式與數字化校園網的對接情況如下示：

（1）SaaS層（軟件即服務層）：該層為用戶提供管理服務和云端服務的接口，在高校中用戶主要包括普通教師、學生、管理員等，教師也上傳教學資料，進行教務、校務管理等，學生通過帳號登錄就可訪問獲得信息，管理員可訪問系統資源，進行資源管理等。在該層的主要應用有教務管理、學生管理、虛擬桌面、辦公管理等。

（2）PaaS層（平臺即服務層）：該層是IaaS層和SaaS層的接口，提供Server的負載管理、users訪問管理、上下通信、資源調度監控、App服務管理、計費管理等。在該層的布署的資源主要有開發工具、中間件、數據庫、WEB服務等。

（3）IaaS層（基礎設施即服務層）：在該層布署的資源主要有計算機、網絡、存儲、負載均衡等。虛擬化資源，管理底層的通信、Data存儲、App服務器等硬件資源都是在這層完成的工作。它能確保用戶能夠擁有足夠的資源進行系統訪問，能夠快速的處理應用邏輯業，使用過程是所產生的大量數據能被保存。

3 結語

總之，云計算讓校園數字化建設擁有了好的平臺，云計算技術不但可整合學校的各種資源，還可實現資源共享、優化、復用，同時也能減少校園數字化建設過程中的各種資源浪費。但同時也應意識到“基于云技術的數據中心建設”不是一朝一夕可完成的，它是一項長期的任務，需要逐步實施、統籌規劃才能日臻完善。

參考文獻

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