基于云計算技術的計算機機房建設與管理探討

趙仲飚 張玉蓮

【摘 要】本文通過分析傳統計算機機房中存在的問題，提出了利用云計算技術來解決這些不足之處，并探討了其在高校機房建設和管理中應用的可行性。

【關鍵詞】云計算;虛擬機;機房;實驗室建設;管理

中圖分類號： TP308 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）07-0074-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.029

【Abstract】By analyzing the problems existing in the traditional computer laboratory，it puts forward the use of cloud computing technology to solve the shortcomings， and discusses the feasibility of its application in the construction and management of computer laboratory.

【Key words】Cloud Computing;Virtual Machine;Computer Room;Laboratory Construction;Management

近年來，隨著互聯網技術飛速發展，信息化建設的不斷深入，云計算技術憑借其精確性高，使用方便，計算快速等諸多優點，已經融入到各行各業中。越來越多的學校、企業、政府等機構開始利用云計算技術來提升辦公效率，降低運營成本。

作為培養創新應用型人才的高校而言，機房實驗室建設的好壞往往是衡量學校辦學質量高低的一個重要指標。如何利用云計算技術來提升計算機機房的工作效率，已經成為一個重要的研究方向。浙江海洋學院東海科學技術學院建設云機房的理念正是在這種不斷整合和優化校園機房資源，進一步提升管理效率等的工作思路下提出的。云機房建設的核心理念是：簡管理、促教學、更環保。

1 傳統機房存在的問題分析

教育信息化飛速發展，正在改變著學生和教師的學習習慣和工作模式，其中唯一不變的是，傳統機房還是以各種型號的PC為主。傳統PC屬于獨立運算的模式，每臺設備在使用過程中都會爆發一些問題，而當設備數量越來越多時，這些問題將成倍遞增，導致問題處理成本不斷上升，目前出現的問題總結如下：

對于機房一般配置標準PC機，采購成本高，計算機資源利用率低，造成資源浪費，而且每過幾年就需要電腦的升級換代和硬件更換，學校需要投入較大的人力和物力。

為了滿足教學的需求，傳統機房PC數量龐大，而且涉及的人員隨機性大，雖然裝有還原卡、保護卡等，軟硬件環境還是不夠不穩定，運行一段時間之后，藍屏、USB故障、系統丟失等故障層出不窮，運維工作量工作量依然很大，尤其是病毒爆發時，個別PC感染病毒容易影響整個網絡，這個時候往往需要大量人力進行病毒的清除和善后工作，管理和維護難度將呈指數級增長。

而且根據學校課程的需求，常規教學與專業培訓、教學環境與考試環境也在不斷變化，PC端需要配合教學任務對老系統的進行必要的更新或升級，這就會產生大量瑣碎的任務，極大地增加了管理人的維護工作量。

總結下來，傳統計算機機房存在著眾多的弊端，這些問題的存在使得它逐漸不能滿足現有的教學需求了，如何滿足教育場景的新需求，同時降低綜合維護成本、提升信息管理水平，儼然成為機房建設關注的重點，“云端集中化”模式應運而生。該模式就是要充分利用云計算技術的優點，與教學場景密切結合，從而實現教學與管理的智能化、集中化，且簡化維護，將教學帶入云時代。

2 云計算在機房建設中的應用

2.1 云計算的概念

嚴格來說，云計算還沒有統一認定的定義，全世界對于它的定義超過100種。普遍的認為它是基于互聯網的相關IT服務的增加、使用和交互模式，通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源。

很多云計算部署在很大程度上依賴于計算機集群。而且云計算也主要是利用虛擬化技術實現將計算機的物理資源轉化為虛擬化動態管理與部署。云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務。

2.2 云機房整體設計架構

我校云機房建設項目的主要采用了深信服公司的桌面云技術。而桌面云技術本質上是從云計算技術衍生出來的一種技術。利用桌面云技術來優化機房建設，主要是建立一個核心——云計算中心，然后圍繞這個中心來進行計算機機房的建設。

2.2.1 整體架構設計

云機房的整體架構是建立統一的桌面云環境，以滿足日常教學的需求。整體桌面云方案的組件架構圖如下所示：

其中關鍵組件包括硬件和軟件兩個部分：

硬件方面：桌面云一體機、云終端（瘦終端）。

軟件平臺：虛擬桌面控制器、服務器虛擬化、存儲虛擬化。

2.2.2 整體架構概述

基于高安全性、高可靠性、高可擴展性的性能考慮，為了實現機房建設的核心理念，主要從以下幾個方面對方案進行考慮：

（1）基礎框架

桌面云系統基礎框架采用的是端到端一站式桌面云整體架構模式，它以云終端、桌面云軟件、服務器為主體，通過采用服務器集群的設計理念，大幅提升系統的穩定性。服務器集群按照學校的要求完成虛擬機的構建與分配，并在集群內完成虛擬機的熱遷移;為了滿足完成獨享桌面用戶的集中存儲需求采用了虛擬化技術即存儲虛擬化;客戶端采用的是云終端（瘦終端aDesk）。

（2）虛擬機管理軟件VMS

祼金屬架構，直接安裝于物理服務器上，提供高性能、高穩定性、高可擴展性的虛擬化管理平臺，將底層物理資源如CPU性能、內存大小、磁盤空間大小等抽象成邏輯資源，實現對物理資源的完全控制及性能監控。

（3）桌面云控制器VDC

虛擬桌面控制器作為桌面云的發布平臺，與虛擬機管理軟件協同工作，為每臺虛擬機提供認證和桌面資源的分配，并通過高效的SRAP協議提供高性能且可靠的桌面環境傳送。主要實現虛擬機用戶的認證、桌面應用資源的分配、虛擬桌面創建及啟動等功能，實現穩定可靠的Windows桌面。

（4）前端接入終端設備

云終端（瘦終端aDesk）是一種替換傳統桌面PC的設備。它可以隨時連接進入虛擬桌面平臺，具備與傳統PC機一樣的運行流暢的系統體驗。

（5）分布式存儲系統

云機房的存儲虛擬化（VS）是基于集群設計的理念，即將服務器上所有的硬盤存儲聯結起來形成一個完整且統一的虛擬共享存儲資源池，稱之為分布式存儲系統。

分布式存儲系統如果需要擴容它的存儲空間和提升整體的服務性能，只要在原來集群的基礎上，同時進行增加服務器數量和增加單臺服務器的硬盤數量的操作，操作簡單便捷。

此外，分布式存儲把每份數據拷貝成多份副本，并通過虛擬化存儲平臺會把數據存儲到在不同的物理服務器硬盤里，并在每個服務器的硬盤里創建多個副本，并且隨時通過網絡對所有的副本進行同步存儲，最大程度上保護了數據存儲的安全性

3 基于云計算在機房管理中的優勢

（1）桌面部署靈活便捷、簡化運維

因為學校的專業很多，牽涉的軟件種類就會很多。除常用的辦公教學軟件之外，還包括各種專業軟件，各種考試系統專用軟件等，有些專業軟件安裝很有難度。如果在發送系統時碰到故障，那將是非常頭疼的問題。

選擇基于云計算技術的桌面云方案，管理員可以通過桌面云管理平臺快速輕松制定不同的系統模板，通過一鍵式桌面部署將每個虛擬機的系統進行快速更新，節省了大量的時間，極大程度的簡化了運行維護成本。

（2）實現桌面掌控，提升系統的安全性、穩定性

云管理平臺通過虛擬機管理軟件和桌面云控制器兩大組件可以對虛擬機進行可集中式管理。它臺能夠實現對虛擬機進行智能化開關機的管理，實現對用戶虛擬桌面開、關機進行自動控制。

如果遇到機房電源意外關閘，此時，雖然云終端已經關閉，但在服務器端（有UPS電源保護），已經開啟的虛擬機還處于運行狀態，只要機房電源能夠及時供上，將不會影響用戶處理工作的進程，如果是傳統的計算機這結果可想而知。

當然，用戶僅僅是關閉了終端，忘記關閉位于服務器上的虛擬機的時候，便可以通過管理平臺實現對虛擬機的自動關閉功能，從而可以節省服務器的硬件資源，并且提升了系統的安全性、穩定性。

（3）綠色節能、降低成本

云管理平臺能夠實現對全部虛擬機進行集群化管理。管理平臺上的定時開關機功能，可以指定在任意時間開啟和關閉個人、多人的虛擬機，不必另外購置軟件來協助管理，從而降低了運行維護成本。

當桌面性能不足時，無需淘汰原有硬件資源，只需添置部分服務器和增加服務器的硬盤數量就可以實現整體性能的提升，做到資源的合理利用，有效降低硬件升級成本。

云終端功耗小、無噪音，且云終端和服務器總體的故障率較低，在為學校節省硬件維保成本的同時，還能構建整潔美觀的教學環境，響應了國家“綠色節能”的倡導要求。

4 結束語

云機房相較于傳統機房而言，在系統的安全性、穩定性上有了很大提升，對實驗室管理人員的工作起到了減負的目的，在節能減排方面響應了國家的倡導，能夠較為有效解決當前機房建設與管理中的不足。

總體來說，基于云計算技術的計算機機房能夠實現對現有學校機房資源的優化和整合，能夠實現簡管理、促教學、更環保的建設理念，進一步提升機房的教學性能和提高機房的管理效率。

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