湖北師范大學：智能微模塊方案重構機房

文/石曙東

建設背景及目標

湖北師范大學是一所以教育學、文學、理學、工學為主要學科門類，以教師教育為特色，以服務基礎教育為主體的省屬重點本科高等師范院校，具有碩士學位授予權，是全國本科教學工作水平評估優秀學校、國家產教融合發展工程應用型本科建設高校、湖北省國內“雙一流”建設高校。

為加快教育現代化和教育強國建設，推進新時代教育信息化發展，培育創新驅動發展新引擎，結合國家“互聯網+”、大數據、新一代人工智能等重大戰略的任務安排和《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020 年）》《國家教育事業發展“十三五”規劃》《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》《教育信息化“十三五”規劃》等文件要求，從2016 年開始啟動并逐步推進教育信息化2.0 建設進程。

總體建設以堅持育人為本、堅持融合創新、堅持系統推進、堅持引領發展為基本原則，深入推進“三通兩平臺”，實現三個方面普及應用。貫徹“三全兩高一大”發展目標，緊跟教育信息化2.0 行動計劃，全面的、逐步的實現教育信息化發展改革。

教育信息化的發展如同一項建設工程，最重要的就是“基礎”，一座座拔地而起摩天大廈，人們大多只驚艷它華麗的外表，高聳的氣勢，卻很少人關注到支撐起它的是長年累月修筑的根基，地基的深度決定了樓的高度。教育信息化的發展也一定要做好基礎建設，要有足夠的健壯性、穩定性、可持續發展性。湖北師范大學從這個角度出發，開展了智慧校園基礎平臺的建設。

湖北師范大學智慧校園基礎平臺建設主要分為三部分：智能模塊化機房建設、云數據中心建設及智慧校園網絡建設，端到端采用華為解決方案，打造千萬級智慧校園，為業務系統的使用、業務的演進發展提供可靠的基礎平臺，實現基礎平臺“黑土地”+應用模塊“百花齊放”的建設效果，緊跟教育信息化2.0 的建設步伐。

模塊化機房建設

基礎平臺的機房部分，考慮長期的機房使用情況，存在以下問題：

能耗高：原機房采用傳統的UPS、下送風的空調，設備老舊、設備能效低、機房的PUE 值高達2.5 以上，不符合綠色機房的標準，能耗非常高，機房電費開銷占后期運維的主要部分。

擴容難：業務機柜已滿配，且UPS不能實現擴容、機房面積規劃不足，不能實現機柜以及設備的按需擴容，難以滿足后期業務系統應用的持續發展。

運維難：原機房部署簡單監控系統，運維依賴人工，不能實現無人化的值守、不能實現故障定位，整體運維存在較高的風險指數。

基于以上原因,湖北師范大學采用智能微模塊方案重新設計機房，可實現，安全可靠，模塊化UPS，所有功率模塊、旁路模塊、監控模塊均支持熱插拔，支持2N 雙總線系統，確保系統的可靠性。強電和弱電，光纖和網線均分開走線，減少電磁干擾。具備應急通風功能，如空調出現故障，機房溫度過高時，自動打開天窗。綠色節能，降低運維成本：直流變頻高效制冷，綠色節能：采用密閉冷熱通道隔離技術，大大提高制冷效率；制冷采用精密空調水平送風，冷量按需分配，比傳統機房省30%～50% 的能耗。采用高效供電方案，降低供電系統自身供電能耗和衰耗，提高供電效率。先進高效的模塊化UPS 系統，UPS 整機達到96%超高效率。通過采用模塊化UPS、行級空調、密閉冷通道、智能管理監控等手段，整體有效降低機房能耗，微模塊全年PUE 1.6 左右，達到工信部對新建數據中心的節能要求。模塊化標準架構，分期部署，按需擴容：機房規劃4 個微模塊，初期上兩個微模塊，供配電一期已全部到位，后期擴容增加微模塊即可，一周即可實現新業務上線。完善的監控管理系統：支持短信告警、手機APP運維，不管出差還是家中通過手機APP即可實現實時監控，實現機房無人化的值守。支持故障定位，定位故障部件，迅速解決故障問題。具體實景如圖1 所示。

圖 1 機房建設實景

云數據中心建設

基礎平臺主要應用于智慧校園平臺和一卡通平臺，原有系統建設模式采用各應用系統獨立建設，應用系統包括教務管理系統、財務管理系統、設備管理系統、科研管理系統、水電控系統、圖書管理系統等，每個應用系統是相互獨立的，信息編碼標準不統一，這些應用系統都是信息孤島。導致教師和學生手中的證卡多，對應不同應用系統要使用不同用戶名和登錄密碼數據存放在不同的數據庫給使用帶來諸多不便，不利于學校的統一管理。

為解決信息孤島問題，通過智慧校園平臺和數據中心平臺建設，對前期各種系統進行互聯互通，對學校信息化建設發展具有重大意義。云數據中心整體架構如圖2 所示。

首先，在管理效率上有所提升，管理員通過管理平臺對容量、歷史數據報表分析，快速掌握網元、業務的KPI 及健康度，支撐運維決策、云平臺后續的規劃等；其次，考慮信息化業務的長遠發展，通過云化架構建設方案，以服務化的方式對外提供資源，符合當前業界IT 主流的發展方向，為學校未來業務的發展、新業務的上線提供了保障；此外，在部署實施上，通過模塊化架構快速部署，保證業務快速上線。

在整個項目建設的過程中，也促進了湖北師范大學人才與隊伍的建設，通過項目交付，華為定期組織培訓交流，提升了學校專業人員的云計算技術能力，加強了全員的信息化能力，為學校培養了一大批專業化技術人員，對學校信息化發展具有促進作用。

網絡建設

整個校園信息化建設的最后一部分就是智慧校園網絡建設。湖北師范大學設有20 個教學院，10 個一級學科碩士點，7 個專業學位碩士點，68 個本科專業；學校師資力量雄厚，現有專任教師884 人，教授128 人，副教授293 人。具有博士學位的242 人，碩士學位的510 人。原有校園網絡無法適應眾多院系教師、學生的日常工作學習和科學研究的需求。且存在如下問題：網絡設備老化、網絡架構不合理、網絡缺乏安全保護，存在安全隱患、校園認證計費存在瓶頸、校園無線網絡未覆蓋。針對以上問題進行了全網的整改優化。

圖2 云數據中心整體架構

全網采用華為設備整改現有網絡，已解決原有問題，并進行相應的優化管理，提供演進路線，保證網絡的可持續發展，通過功能區域劃分提升管理效率，采用扁平化結構、高可靠核心集群、上下行雙鏈路、關鍵節點雙機部署、出口安全防御等方式提升網絡性能及可靠性。除此之外，無線網絡建設全面普及，覆蓋全部學生宿舍、教室、實驗室、教師辦公區域以及室外廣場等場景，結合有線網絡，實現有線無線網絡的統一管理，無線建設部分中，除采用傳統方式外，還采用大數據分析、機器學習等技術，主動發現網絡問題、保障無線網絡的使用體驗，基本達到了無線校園、數字校園的建設標準。

基礎設施決定上層建筑，基于以上三部分的建設，湖北師范大學真正打造了教育信息化基礎設施的“黑土地”，對于教育信息化的可持續發展提供充足的“養料”，為后續教學應用覆蓋全體教師和學生打好了基礎，湖北師范大學已經走在教育信息化2.0 建設的道路上，隨著學校的推動信息化應用水平和師生信息化素養也會逐步提高，最終構建一個“互聯網+教育”的大平臺，努力探索新時代人才培養的新模式。