面向高校創新創業的資源管理云平臺設計與應用

徐燁 劉卓銘 孔雪瑤 董雙鳳 符怡絢

摘? 要： 文章提出了基于云計算資源管理模式的創新創業云平臺的設計及應用。在云計算的三種應用模式中，PaaS是云計算技術與業務提供平臺相結合的產物，是提高高校創新創業信息化服務能力行之有效的解決方案。因此，采用PaaS模式開發面向高校創新創業的資源管理云平臺，能使信息化服務部門在高校創新創業實踐教學中更好地管理用戶和管理資源。

關鍵詞： 云計算; PaaS; 資源管理; 創新創業

中圖分類號：G521? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）08-14-04

Abstract： This paper presents the design and application of innovation and entrepreneurship cloud platform based on cloud computing resource management model. Among the three application models of cloud computing， PaaS is the product of the combination of cloud computing technology and business providing platform， and it is an effective solution to improve the information service capability of innovation and entrepreneurship in colleges and universities. Therefore， using PaaS model to develop a resource management cloud platform for innovation and entrepreneurship in colleges and universities can enable the information service department to better manage users and resources in the practice teaching of innovation and entrepreneurship in colleges and universities.

Key words： cloud computing; PaaS; resource management; innovation and entrepreneurship

0 引言

為了促進高等學校轉變教育思想觀念，改革人才培養模式，強化創新創業能力訓練，增強高校學生的創新能力和在創新基礎上的創業能力，培養適應創新型國家建設需要的高水平創新人才，教育部決定在“十二五”期間實施國家級大學生創新創業訓練計劃[1]。有目共睹的是，近年來該項目正在全國各高校如火如荼地實施和進行中。

而在創新創業項目的教學指導和學生的實踐過程中，高校常規的信息化作業模式在創新創業教學中存在的不足也暴露了出來，最集中的體現就是在對于資源的管控上，豐富的計算資源、軟件資源、成果資源、教學資源等往往不能很好地得以集中管理和合理分配。高校信息部門急需解決這些問題，以此給創新創業團隊提供更好更高效的信息化支持。而通過使用云計算技術[2]，為解決上述問題提供了可能。在云計算的三種應用模式中[3]，PaaS是云計算技術與業務提供平臺相結合的產物，它不但可以為更高可用性、更具擴展性的應用提供基礎平臺，還可以提高硬件資源利用率，降低業務運營成本，是高校提高創新創業信息化服務能力行之有效的解決方案。

同時，隨著高校創新創業項目的不斷增長，學生自主學習能力的增強，高校相關信息部門需要為他們提供更強有力的后臺支撐，因此，需要提供一個可以讓科研團隊或學生自主申請資源、自主管理維護、資源動態擴展、資源計時計量的云計算平臺來幫助學生更好地進行創新創業訓練，提高創新創業實踐能力。

1 傳統創新創業教育資源管理模式的不足

1.1 無法廣泛面對全校師生開放資源申請

從多數高校的計算資源申請模式看，申請資源的科研團隊或個人一般是通過書面及紙質文件申請的方式向學校信息部門提交申請，審核通過后，物理服務器資源或虛擬服務器資源才會被分配到相應的創新創業科研團隊。在這種環境下，可能不是所有師生都知曉這種申請資源的途徑，尤其是學生自主學習或創業時。而這些資源又往往集中在個別熟悉資源申請流程，與相關信息部門關系比較密切的科研團隊或個人上，無法以定制分享的模式廣泛提供給全校師生使用，這就造成了資源分配方式的不合理和浪費。

1.2 創新創業團隊申請的資源無法自行維護和管理

創新創業團隊或個人申請到的計算資源，往往無法自行進行維護和管理。由于服務器設備屬于高價值資產，都是集中存放在高校信息部門內部，普通申請用戶往往無法直接接觸到。在申請相關服務器資源的時候，申請者通常需要告訴高校信息部門的管理員，所申請的服務器需要什么配置，安裝什么樣的操作系統，安裝哪些應用，需要怎樣的網絡環境。如果同一時間內集中申請，會給高校信息部門帶來極大的工作量和負擔。并且，即使是申請了服務器資源，出于管理、安全等因素的考慮，也無法給每個申請人或團隊一個管理員賬號讓其自行維護資源，這些都需要由高校信息部門工作人員進行統一部署。

其次，即使部署完成，但在日常使用過程中，如遇到需要重啟、開機、恢復鏡像等操作，仍然需要高校信息部門的協助，這就造成用戶申請和使用的資源，自己卻無法對其進行很好的管理和維護。另外，在使用高校信息部門提供的服務器資源時，也會存在各種IT故障，尤其是涉及到網絡方面的故障，如無法自行排除，往往需要高校信息部門進行協助，而由于時間和空間的限制，往往無法做到快速和及時的響應。

1.3 創新創業成果無法有效展示和共享

一般情況下，高校創新科研團隊在其項目結束后，都會輸出其科研成果，科研成果一般都分散存儲在各科研團隊的服務器上，沒有統一的平臺對其進行集中展示和分享。而在這些創新成果中，有很多都可以被其他科研團隊、社會團體、企業或機構借鑒的。在無法有效展示這些成果的情況下，就無法引導更廣泛的教學資源、社會資源、企業資源支持高校學生的創新創業，從而制約創新創業教學的發展。

1.4 資源無法及時回收

創新創業項目和科研類項目一樣，都會有一個周期性。在目前普遍的資源申請過程中，無法有效地為資源設定一個使用期限。在項目結束時，很多資源往往沒有辦法被及時回收，很容易造成資源的浪費。同時，也可能存在著一個項目團隊或個人長期占用服務器資源另作他用，逾期而不歸還使用權的情況。在沒建立有效回收機制的情況下，高校信息部門無法及時有效地對資源進行有效管控，從而造成資源分配的不合理不公正。

綜上所述，在高校創新創業教育中，急需解決上述這些問題，以此為大學生創新創業團隊提供更好的信息化服務支持。

2 創新創業資源管理云平臺設計

2.1 創新創業云平臺的服務模式

創新創業云平臺采用PaaS服務模式。PaaS（Planform as a Service）即平臺即服務，它將應用程序的開發環境、運行環境作為服務提供給用戶使用[4]，是云計算三種服務模式中的一種，介于其他兩種服務模式中間，其他兩種分別是IaaS（Infrastructure as a Service）將硬件設備等基礎設施封裝為服務供用戶使用，SaaS（Software as a Service）將特定的應用程序和軟件封裝成服務供用戶使用。

PaaS模式與其它兩種模式比較主要有以下三個特點[5]：第一，提供了應用程序的開發和運行環境，用戶不再需要租用和維護軟硬件設備，同時免去了繁瑣復雜的應用部署過程;第二，提供了應用程序的運行維護能力，用戶通過平臺可以得知應用的運行狀態和訪問統計信息，全面掌握應用的使用情況;第三，平臺提供了應用的高可用性和高可擴展性，用戶無需關注底層硬件的規模和處理能力，平臺會根據應用負載自動調整服務規模[6]。這些特點使之可以很好地為創新創業教學服務，非常適合為創新創業教學提供計算資源的整合，并合理分配和規劃這些資源。

2.2 創新創業云平臺基礎運維框架

在教育領域進行創新創業云計算平臺的建設與運維，需要結合自身條件和不同服務類型的特點，進行綜合分析與選擇。對于教育領域而言，使用市場上較為成熟的云計算技術，并根據自身的需求進行定制更為有效和實用。

創新創業平臺的云平臺基礎運維框架需要以各類硬件資源為基礎，提供基礎應用保障，可以選擇KVM，Vmware或者Hyper-V中的任何一種作為虛擬化服務作為支撐[7]，提供用戶各類應用資源，保障其應用的正常運行，各類用戶可通過自己的門戶對云計算平臺進行訪問，可申請資源、管理維護資源、資源計量計費等。依托于此基礎框架還可以開展校企合作，接入公有云，建設運維管理體系，建設安全保障體系。如圖1所示：

2.3 創新創業云平臺的部署架構

一個最基礎的創新創業云平臺的架構在物理架構的部署上可以劃分為控制節點、計算節點、存儲節點和模板管理節點，如表1所示。簡單來說他們通過底層的虛擬化支撐，加上上層的管理控制平臺形成一個整體的云平臺運作體系。這個和傳統的物理服務器模式相比就是將單一的服務器通過集群進行管理。這種方式的優點是集合了多種管理組件，比如說鏡像管理，虛擬機管理，數據遷移。可以讓整個平臺下的虛擬機相互協作，智能自動化。

3 創新創業云平臺的應用

3.1 資源自主申請

在實際應用中，云平臺可以與校園一卡通用戶的數據進行同步，校內師生都可以使用原有賬號登錄到云平臺，并具備自主申請資源的資格，而無需進行重復注冊。

登錄到云平臺后，校內師生可以通過個人租戶門戶或者組織租戶門戶進行資源申請。單個的師生進行一些科研或自主學習時，登錄個人租戶門戶，創新創業團隊則進入組織租戶門戶。個人租戶通常直接申請一臺或多臺云主機，申請時即可選擇對應的操作系統環境;組織團隊租戶申請的是資源的配額，申請時選擇需要的總體資源，如CPU多少核，內存多少GB，存儲空間多少GB等。

申請成功后，由管理員審批，審批通過后，用戶可以登錄云平臺使用已分配的資源。

3.2 資源維護管理

無論是學生個人（個人租戶）或是創新團隊（組織租戶），在申請資源后，都可以對其資源進行維護管理。

個人租戶可為自己申請的云主機進行登錄控制臺、開關機等簡單的管理操作，這類操作即使是計算機水平一般的用戶也可以完成，在減輕了管理人員的工作量的同時，又不會對用戶使用造成困擾。

組織租戶，是以獲取配額的方式來管理資源，組織租戶可將自己獲取的配額，按需自行創建云主機，自定義數量及配置。在管理維護方面，由于組織租戶可具備計算機能力較強的管理員，因此管理權限和范圍也比個人租戶大的多，尤其是租戶內部的網絡設置方面。

分級的資源管理權限，符合校內創新創業云平臺用戶模式，為資源的維護管理提供極大的便利。

3.3 成果展示共享

當創新創業團隊或個人有較好的科研成果時，可通過云平臺給管理員發送申請，由管理員審核后，將其科研成果在云平臺上進行展現。

管理員可將需要展示的科研成果打包成一個鏡像，讓其他人員在申請時，直接使用該鏡像創建云主機，創建后可查看和使用其共享的科研成果。

3.4 資源使用回收

在校內，凡是科研項目或自主創新創業的項目，通常都有期限性，在云平臺上申請資源時，應提供期限的選項。

當申請資源的回收期限結束時，用戶會收取到一個通知，告之其資源使用期限快要結束，是否續期或自行備份成果。

如需備份，用戶可通過云平臺自行備份其成果，隨后，再刪除云主機資源，相應的計算資源得以釋放;如無需備份，則在刪除云主機資源乃至注銷用戶后，相應計算資源、存儲資源都會得到釋放。

3.5 創新創業指導

當用戶在使用資源過程中遇到各類問題時，由于自身能力或權限無法實現，這時可通過云平臺提交工單申請。

管理員在接受到工單申請后，可立刻在云平臺上協助管理維護，非常方便快捷。

4 結束語

本文通過對創新創業云平臺模式的研究，構建基礎云服務框架，為今后更好的完成創新創業云平臺的建設提供了借鑒和幫助。創新創業平臺的目的是讓學生個人和創新創業團隊更方便地進行資源申請，自行管理維護（包含操作系統的選擇安裝，應用程序部署，開關機日常操作等），同時為科研成果可展示和共享提供便利，并可通過云平臺為創新創業團隊進行更及時的技術指導。

在實際的創新創業平臺建設中需要進一步地統一規劃，分步建設。后續對于創新創業平臺研究工作，包括加入更多的物理服務器，無縫對接原有云平臺并進行擴展，搭建更大規模的云平臺，開放給全校師生進行資源的申請使用，同時根據用戶類別設置不同的審核流程，為申請的資源設定時間期限，讓個人用戶申請變得更簡潔方便。

同時隨著“產學研”的相關政策的不斷推進，高校與企業間的合作越來越緊密，在此框架基礎上可以與企業合作共建創新創業云平臺，合作定制開發，合作創新項目，培訓云計算管理員，培訓云計算課程，具備可觀的應用前景。

參考文獻（References）：

[1] 楊向陽.云計算在大學生創新創業訓練計劃中的應用研究[J].當代教育實踐與教學研究，2016.12：272

[2] Dong Xiaoxia. Lu Tingjie Review of the cloud computing and its future development [J].[Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications]，2010.12：76-80

[3] 吳朱華.云計算核心技術剖析 [M]. 人民郵電出版社，2011.

[4] 王萍， 劉玲.基于PaaS云模式的學習推薦系統研究[J].中國教育信息化， 2013.3：78-80

[5] Xie Haohui，Gao Ji.Research and implementation of PaaS platform based on norm-governed and policy-driven autonomic model[J].Application Research of Computers，2011.28（5） ：1839-1842

[6] Chen Quan， Deng Qianni. Cloud computing and its key techniques[J].Journal of Computer Applications，2009.29（9）：2562-2567

[7] 張新玲，張東，曹玲玲，馬旭軍. 云計算虛擬化平臺性能研究軟件導刊， 2013.11：1-3