基于私有云平臺的智慧校園數據中心設計

林瑜（1979.01-），男，漢族，山東棲霞，碩士研究生，高級工程師，研究方向：信息技術。

摘要：“互聯網+”的發展促使各高等學府能更好地構筑智慧的學習環境，并且能夠更有效地實現基礎建設與應用的雙重推動，這也是許多高校領導人所關注的焦點。在智慧校園的構建過程中，數據中心的構建至關重要。它的目標是通過云技術來滿足學生的需求，從而有效地緩解硬件資源的短缺，優化資源的使用效果，減少各種應用之間的交叉，消除信息的隔閡，增強數據的完整性并節約成本。

關鍵詞：私有云平臺；智慧校園；數據中心設計

一、引言

隨著信息技術的發展，越來越多的學生使用各種技術供應商提供的應用程序。他們可能會使“孤島”的內容變得雜亂無章，并且可能會出現信息的混亂。因此，為了實現智慧學習環境的建立，需要仔細檢視現有數據，并結合實際情況，制定更完善的學習環境管理體系，以更好地滿足學生的需求。

二、國內外私有云平臺的智慧校園數據中心設計研究現狀

北卡羅來納州立大學始建于1887年，作為美國最具影響力的綜合大學之一，其著名的學術聲望遠播國際，師資力量卓越，學術領域處于全球領先水準。隨著網絡技術的發展，學校資訊系統的運用也更加便捷，如云計算平臺和高效的資訊管理系統。為提高學習效率，學校建設了云計算系統，并建立了一個虛擬計算機實驗室。這個系統整合了校內資源，無論身在何處，學生都能使用該系統免費獲取教育內容、課程和數據。通過該系統，學校不僅有效地減少了75%的軟件授權費用，還顯著增加150%的學習者數量。此外，該系統還能有效地結合教學、科研和管理等多個領域，改善計算機實驗室的運行效果，并增強學校服務器，從而提升師生對該系統的滿意程度。

2001年，清華大學首次將其作為一個典型案例，引入了校園數據中心的概念，旨在通過集約化的資源，有效地降低學校對運營、維護的不必要努力。5年來，清華大學的數據中心已實現從初級到精細化的發展，形成一個以技術驅動的、由多個管理模塊組成的、具有良好的可持續性的運營體系，從而構筑起清華大學數字校園的核心。“互聯網+”的發展，使傳統的校園數據中心無法滿足教育機構的要求，因此，需要將主要目標定位于打造具備良好性能的IT系統，以及實現IT的整合，以便讓教育機構的教育活動得到充分的支撐。

當前，我國學術界正積極探索校園私有云，重點關注云信息傳輸協議、安全性及其相關系統架構。然而，由于各大院校之間存在著較大差異，沒有形成統一的標準與規范，導致了大量資源被濫用，并存在嚴重的粗放式管控。

三、當前智慧校園發展現狀及應用意義

（一）智慧校園

智慧校園，也被稱為智慧型數字校園，是一種利用最新的數字信息技術實現的系統化解決方案，旨在實現信息和知識資源的共享。它的目標是為師生提供更加智慧、個性化和精細化的校園管理、服務和生活體驗，從而推動數字校園的發展和普及。

（二）云計算

云計算利用虛擬化和集群管理技術，能夠實現系統的高可伸縮性，滿足客戶的需求并按需擴展，具有極強的靈活性。在云環境中，客戶無需擔心信息的實體存儲，同時還能夠實現多用戶間的信息共享。通過將云計算技術應用于智慧校園發展，可以有效整合現有資源，并根據師生的需求進行靈活配置，以減少資源浪費并實現統一管理和維護，為未來的發展奠定堅實基礎。云計算根據服務器位置和發布功能可分為公共云、私有云和混合云。私有云是一種專門為企業內部設計的云，它能夠保障企業的數據安全和服務質量，并且企業能夠對其實行有效的管理。為確保校園網信息安全，可以將私有云配置在高校的網絡安全防火墻上，從而有效避免信息的外泄。

（三）校園信息化建設現狀

近年來，隨著科技的發展，許多高等院校的信息化建設都有所提升。通過對校園網絡的升級和改造，校園網絡的覆蓋范圍從萬兆延伸至主干，再從主干延伸至桌面，為師生提供更加便捷的教育和工作空間。隨著技術的不斷更新和普及，越來越多的高等院校開始采用無線網，使得校園網絡環境得到顯著的優化。此外，隨著數字校園的普及，許多高等院校開始構建專屬的業務信息化體系，以便更好地滿足師生的需求，促進教育和教學的變革和創新。盡管近年來我國的信息化發展取得了顯著的進步，但仍然有許多挑戰有待克服：①學校的信息化基礎設施仍需改善，尚未充分利用信息技術提升教育質量；②目前還沒有形成有效的信息資源共享機制，導致各個部門的工作流程混亂；③由于各個部門的工作流程都是獨立的，還未形成有效的協作機制，導致信息流通與傳輸受阻。

（四）智慧校園信息平臺面臨的新的挑戰問題

隨著科技的發展，數字化校園和智慧化校園的建設日益完善。4G網絡、物聯網、移動終端等技術的普及，使得校園中的信息量急劇增加，傳統的幾臺服務器已經無法滿足當前的需求。然而，由于無法與其他學校實現信息和資源的共享，信息安全和訪問安全成為智慧校園信息化建設的重要挑戰。過去，學生在學習和工作中的環境主要受到WEB和桌面應用的影響。但隨著無線通信和移動設備的普及，必須尋找新的方法來改善學生的學習環境，并建立一個能夠支持不同設備的學習環境。這成為當前急需解決的挑戰。

四、智慧校園基于私有云平臺的數據中心建設目標

建設智慧校園數據中心的目標包括：提升教育質量、提升學習效率和提升學生素質。

1.未來校園的建設需要實現一種全新的模式，將人、物、資源和其他外部元素連接起來，使它們的交流變得更加智慧。這將實現信息、資源和環境等多個方面的協同作用，從而使學生能夠對學習、生活、學習成果等方面做出準確的反饋，從而提升學習效率。

2.通過對大量數據的分析，可以更好地改善管理和業務流程。利用校園信息化系統，可以快速準確地收集校園內人員、財產、物資以及教學、科研和管理業務的信息，促進學校管理創新和制度創新，最終實現規范化管理和科學化決策。

3.為了實現教育智慧化和信息化的雙重目標，需要大力發展智慧型的教學、管理、科研和生活，并將其與各種相關的服務相結合。這樣校園內的數據可以被有效地收集、分析、傳輸，并提供更加便捷的服務。

借鑒國內外先進的IT技術，創造性地推出了一種獨特的校園私有云數據平臺。該平臺旨在通過整合不同部門、不同應用場景的數據，并制定相關的數據共享規范，從而形成一個完善、可持續、可擴展、可互動、可操作、可互聯互通的網絡空間。這樣不僅可以更好地支持學校的教育、科研、管理等多方面的發展，而且能夠幫助師生們更充分地利用這些優質資源，從而推動持續發展。通過實時系統連接和數據交換，該平臺可以大幅度改善應用性能，促使學校的信息化建設取得長期穩定的增長。

五、智慧校園基于私有云平臺的數據中心建設

（一）私有云環境設計

實現智慧校園的關鍵在于建立一個智慧化的技術環境，以便有效地儲存、計算和共享數據。而云計算架構則可以有效地減少軟硬件資源的消耗，從而大幅度降低軟件系統的更新和維護成本，為智慧校園的發展提供堅實的基石。智慧校園的私有云環境由三個方面構成：基本框架（IaaS）、網絡平臺（PaaS）和應用軟件（SaaS）。

IaaS是一種模塊化方法，利用主機、儲存設施和互聯網工具來實現云端運算，為智慧校園提供基礎設施支撐。

Paas是一種更高級的網絡平臺，可以幫助學校管理和運營，并且可以幫助學生更好地學習和工作。它包含了數據庫系統、中間件、數據中心網絡平臺、信息系統門戶平臺和統一身份認證網絡平臺。PaaS提供支持虛擬化部署，能夠根據客戶的需求提供相關的資料，并完成客戶的分析命令。PaaS能夠儲存、挖掘、共享和分析大量的資料，并將分析結果反饋給客戶，為各種應用系統提供支撐和共享服務。

SaaS科技為大學提供了一種新的解決方案，可以滿足不同的教學、科研和管理需求，包括辦公、教務和學工等應用系統。這些應用系統可以借助互聯網實現資料的上傳、下載、查詢和更新，為大學的業務提供便捷的咨詢服務。

（二）基于云計算的智慧校園總體架構

通過整合當前的信息技術和傳統的辦公模式，可以打造一個面向所有人的、功能強大的智慧化校園系統。這個系統的目標是幫助老師更好地進行日常的教育和培訓，并更好地支持圖書館和資料館的運營。為了確保系統的穩定性和靈活性，其總體架構應具備良好的協調性和穩定性，以長期支撐軟硬件的建設。

通過對當前的數字校園進行綜合改造，利用先進的私有云和物聯網技術，可以構建一個全新的智慧學習環境。這個環境由三個部門組成：資源、信息和服務。

在資源管理核心方面，通過感知層來收集和傳輸客觀世界的數據，并使用云技術來處理、存儲和監控這些數據。另外，還使用了條碼、射頻、感應器和GPS等傳感技術，通過預先設定的方式，完成了人與人、人與物相互之間的連接，并使用信息交換技術來獲取智慧校園的基本數據內容。通過利用先進的通信、編碼和網絡信息技術，可以將感知層的數據信息傳輸到私有云平臺，并利用云端運算虛擬化技術，做到數據的有效分配、安全存儲和實時監控，以確保系統的穩定性和可靠性。

（三）智慧校園基于私有云平臺的數據中心建設指導方針

智慧校園是一個基于私有云計算的數字化中心，其施工周期較長，需要考慮到眾多的應用場景。在實施該項目時，將按照以下原則進行：①統籌推進，分步實施；②基礎服務應用先行，注重實效；③統一標準，資源共享。

同時，該項目將分為三個階段逐步推進：

第一階段：基礎服務系統建設階段。

在這個階段，將重點投入資源來構建私有云基礎平臺，并提供相關的信息服務。

第二階段：智慧化應用系統建設階段。

在這個階段，將重點投入智慧化應用系統的建設。目標是通過將校園內的私有云與當前的公共云相結合，滿足日常工作和教育需求。努力構建一個便于使用的應用程序，以維護校園穩定性，并滿足管理和教育需求。

第三階段：智慧化系統進一步發展階段。在完善基本辦學條件的基礎上，將大力推進智慧化系統的建設，重點加強視頻智慧分析、統計分析、信息安全管理等方面的技術支持，以提升教育教學水平。

現代大學已經遠離傳統教室。為了更好地促進大學的發展，需要打造一個智慧化的大學，能夠將大量信息傳遞給周圍的人。為了更好地服務于社會，應該大力推行學院教師的學術活動，努力掌握最新的理論與實踐，提升自身素質，并運用現代的思維模式將傳統教育與現代科研相結合，利用最新的技術提升自身能力，為未來的可持續發展奠定堅實的基礎。

（四）智慧校園業務應用

首先是構建公共基礎平臺。這一平臺的構建需要具備較高的標準，并實現平臺作為數據共享中心的功能，同時還能實現統一認證和集成應用功能。只有這樣，才能為構建智慧校園打下重要基礎。在公共數據基礎平臺中，能夠有效地收集、統一管理和實時處理學校各個部門的相關信息，從而在面對龐大的信息時高效解決問題，避免信息孤島等問題的出現。通過統一身份認證，還能夠支持學生或者教職工在多個應用中實現單點登錄，既保障了平臺的安全性，也方便了學生和教職工的使用。公共基礎平臺的構建是智慧校園建設的重要內容，能為師生提供更加便利的管理和學習等服務，極大地提升了使用體驗。

辦公管理與服務的實現。這是基于公共基礎平臺的構建，能實現對全校工作的全面覆蓋，是一種具有較高管理范圍和便捷的管理信息體系。在該體系中，還需要設計多種詳細的管理服務系統，包含辦公自動化系統、人事管理系統等，以提供更便捷、規范化的管理模式和工作模式，進一步提升校園的智慧化。目標是實現一個更全面、完善的數據中心，降低管理成本的同時提高服務的自動化和精細化。

通過搭建一個全面的教學管理體驗，可以更好地滿足不同類型的需求，包括大專、碩士、博士，以及各類成年人的培養需求。一個完善的智慧平臺，包括教務、研發、課程、資源、考試、評估、社會參考、遠程教育、電子商務、職業技能考試、職業資格認定等功能。采用先進的技術和理念，結合多樣化的課程內容，構建一個充滿活力的課堂氛圍，以及一種能夠促進師生交流的全新的教育理念，以此來極大地提升課堂的效果和質量。

基于公共基礎平臺，構建一個完整的學生管理系統。該系統涵蓋了招生、入學、畢業、離校的所有環節，包括招生、迎新、學工、就業、離校、校友等多個模塊，以實現學生管理的協調與信息共享，為學生提供全面的、一站式的服務。

通過建立完善的信息化系統，可以有效地利用大學的圖書館、教室和學術機構的信息，為學習者提供全面、便捷、可靠的信息數據庫，從而推動學習者的學習、研究和發展。

六、結束語

在大數據時代，智慧校園已經變得越來越重要，它不僅是一個重要的信息化領域，而且也是一種改變傳統管理模式的有效途徑。通過引入現代化的信息技術，能夠打造一個基于云的智慧校園平臺，從而實現對整個校園的有效監督管理和評估，改善教育、科研、管理和決策的效率。

作者單位：林瑜 海軍航空大學

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