架构于云计算的高校信息化建设探讨

颜 江 山

(黎明职业大学 实验实训部，福建 泉州 362000)

“十二五”规划将教育信息化确立为加速发展的基础环节，《国家中长期教育改革与发展规划纲要》把教育的信息化建设列为重中之重.面向服务架构的云计算逐渐对信息化产生举足轻重的影响，它如多年前的WEB技术彻底改变了人们访问和查阅信息的方式一样，将改变看待信息化资源的方式，对信息化基础设施采取颠覆性的改变并使之得到改善.

纵观信息化的发展，我们从结构化计算的变革，迎来面向对象计算的变革，接着是分布式对象，后来是组件开发，然后是资源规划，现在是面向服务架构了.高校信息化建设中由于未能制定有效的统一规划和长远目标，造成了重复建设、资源独立分散以及信息平台难以有效整合等问题的产生[1]；其设计与建设服务往往没有按照可扩充性而设计，更没关注服务的扩充性，当服务变成信息化的主要任务时，满足教学、科研的需求其步伐越来越艰难，问题就变得越来越难以解决.

1 云计算

为了向云计算的混沌世界中引入一些规则，美国政府的国家标准与技术研究所(NIST)制定了云计算的标准定义和参考架构(Cloud Computing Reference Architecture)[2].两者都以“特刊”( Special Publications)方式发表，且并非官方的美国政府标准，而是意在为某些特定群体实践者和研究者提供指导[2].云计算使用按用量付费的模型，它实现了通过网络访问的、可配置的计算资源池(如网络、服务器、存储、应用和服务等)的可达性、便捷性和随需应变性，使得只需最少量的管理工作或与服务提供者的沟通就能快速获得和释放资源.云计算的理念是使用非你所有的、无需你维护的计算资源，并通过规模经济降低计算成本，分享云计算资源的部门越多，其成本就越低.云计算强调的是一种架构，它是为了把面向服务的架构的实施者带来更经济、更创新的架构选择.云计算关注的就是更高效并且更经济的新平台.美国 Gartner公司公布的 10大战略技术中，云计算在2010年和2011年连续2年均居首位.

2 云计算架构的高校信息化

对高校来说，转向云计算成为高校信息化很快要面对的颠覆性变化，云计算拥有改变高校信息服务交付和催化面向服务的架构的潜力.云计算主要是把底层硬件和软件抽象成公共平台(云计算资源)，学校的各个业务部门信息化建设关注的转为服务，每个部门子信息系统使用者不需要关心底层平台，包括维护、管理以及硬件及数据中心所需的不断投入等.校园信息化的各应用系统，包括在教学、管理和科研方面的，利用云计算架构，把“孤岛”资源进行整合，然后打造成一个统一的信息资源平台，进而为教学科研管理提供更好的服务.

高校的信息化要建立在云计算架构时，必须首先考虑云计算适合的场景，因为不是所有的信息系统都适宜在云计算架构里.第一，应用程序、数据和信息流程不耦合时，才可能应用于云计算架构平台，如果应用程序、数据互相依赖，那么任何一个移入云计算架构平台都很快会破坏.第二，应用程序在流程中定义了共享数据、行为与流程的区域，应用程序与数据中心的应用程序能整合，才能使用云计算架构平台.第三，当信息系统只需较低级别的安全时，或者当云计算环境中包含的信息要求的安全级别较低时，或者信息丢失不会产生太大影响时，才能移入云计算架构平台.如财务系统从安全角度不宜在云计算架构里.第四，当信息化的内部核心架构是健康的，或者信息化结构是井然有序的，这样更容易将学校的信息化纳入到云计算中.第五，应用信息系统必须架构于WEB和网络，其接口是通过浏览器.如果应用程序需要本地接口，使用本地API而且不用浏览器时，那么云计算就不适合.

3 在云计算架构中如何建设高校信息化

为了更好地探讨在高校信息化建设架构在云计算上，按云计算的理论在逻辑上把高校云计算划分为6个组件：基础设施、存储与管理、数据库、信息、流程和应用.

3.1 基础设施

根据云计算架构的特征，基础设施需要发挥出其最大的利用率，因此学校信息化的所有通信、系统和基础硬件，利用云计算架构转化成“基础设施即服务(IaaS)”，改善公共信息服务.高校原有的校园信息化的基础设施独立建设，物理资源不能共享，信息资源也很难互通和共享，形成一个个的信息孤岛.

基础设施即服务实际上是数据中心即服务，或远程访问计算资源的能力.各个信息子系统可以用物理的服务器来完成所需的事件，它就是一个数据中心或数据中心的一部分，它不是如云计算通过接口和可量化的服务的方式使用数据中心资源.作为基础设施即服务在实际应用中的一个例子，The New York Times 使用成百上千台 Amazon EC2 实例在 36 小时内处理 TB 级的文档数据，如果没有 EC2，The New York Times 处理这些数据将要花费数天或者数月的时间[3].

3.2 数据存储与管理

存储即服务，各个子信息系统的部门将物理上建于数据中心的公共计算、存储资源在逻辑上当作本部门资源，供需要存储应用程序计算，各子系统可以像操作本地磁盘一样访问数据中心磁盘.它是云计算最基本的组件，学校信息化系统中的各子系统在需要扩展磁盘空间，数据中心按需分配；在分配的资源有空闲时数据中心适实缩减磁盘空间.这种存储即服务的解决方案对大容量数据有较好的经济效益，甚至可使用存储即服务来为关键文件做冗余备份；其次，每个子信息系统的业务部门不需要维护硬件设备，使用传统的本地磁盘解决方案时，必须在磁盘损害时进行修复，而存储即服务由云计算中心维护管理，为每个子信息系统提供灾难恢复系统，恢复被删除的文件或整个目录.

需注意的是云存储在高校信息建设中是一种服务，它是由数据中心把数据存储和访问作为一种服务并通过网络提供给用户，与软件 SaaS服务不同的是：提供的是存储管理和服务.如上海交大面向师生推出实现数据传输、在线备份，师生之间的文件同步、共享和协作功能的“云存储”服务.

3.3 数据库

在高校信息化中，每个子信息系统都有独立的数据库系统，需要重复购买数据库软件及相应的维护人员.在云计算平台下，数据库对每个部门提供的是服务了，提供了使用远程托管的数据库，学校多个业务部门间共享此数据库并在逻辑上像操纵本地数据库一样访问它的能力.可以通过 Web使用，每个信息子系统可以自助获得一个数据库，创建表，向其中加载数据并通过它提供的接口访问数据.每个子信息系统不需再买一台数据库服务器、准备一个数据库，解决了数据访问和可用性的问题、管理数据备份与复制、维护安全性、 保护数据等.建立云数据中心的数据库是为了在学校的不同的部门当中进行共用，数据库即服务可以将它整合成一个单一的托管DBMS，因此就减少了每个部门子信息系统内部数据库不断扩张的问题.另外数据库的升级和打补丁等工作都由云计算中心统一完成，并且无需分布处理，这些对每个子信息系统是透明的.

3.4 信息

信息即服务指的是通过定义良好的接口(如 API)使用其它部门的子信息系统的任何信息，如学生信息、验证信息和科研报告等.每个子信息系统可以通过web API，在其它子信息系统中获得需要的信息.如SOAP架构一样，在不同的平台、不同的信息系统使用API访问信息，包括在单个应用和混搭程序中对来自不同信息源的各种信息进行混合和搭配.具体的通过一个类似于统一门户的平台，采用“自主套餐”方式定制各种信息系统的不同数据，实现所需的信息.也就是利用其它子系统的信息丰富自已的信息，甚至将这些信息系统提供的服务集成在一起享受信息共享的服务.为学校的教学科研提供一站式的服务平台，为管理提供高效、共享的平台，为师生提供开放的数字化生活环境.因此.云计算在高校信息化建设中，信息即服务是最主要的，也是最难的，因为它意味着原先的信息系统必须要在SOAP架构上了.

3.5 流程

流程即指的是一种用于创建业务流程的远程资源，它可以将许多资源(如数据和服务，它可能在本地，也可能在云计算资源之内)绑定在一起形成新解决方案的机制.就如可个性化的信息平台，流程即服务是配置的方法而非编程的方法，它提供了用于指导如何利用本地或云计算平台里的资源正确工作的控制信息.比如，学校的迎新系统中的信息可以由招生系统中的数据、财务系统中的数据、学工系统中的数据、教务系统中的数据来有机组成.

3.6 应用

应用也称为软件服务，是通过 WEB平台交付给终端用户的应用程序，用户通过浏览器使用这类应用程序.可以将这个按需给许多用户；另一个好处是在一个集中的位置提供更新，避免经常下载补丁和进行升级[4].“软件即服务”使工作重心从部署和支持应用程序转移到管理这些应用程序所提供的服务上来[4].它提供集中托管应用程序和数据，将修补程序和升级程序透明地部署到应用程序，然后使用浏览器或智能客户端应用程序通过Internet 将访问权限交付给最终用户[5].

4 几个注意问题

云计算在高校应用的终极目标是实现高等教育的现代化.在开始将学校的信息化架构向云计算扩展之前，有几个问题必须注意：首先，向云计算转变不会立竿见影，因为它是通过循序渐进的方式转移学校的信息化架构，有目的地利用面向服务的架构的方法和云计算资源；其次，在注重技术的同时也要注重教学和科研里的每个部门的人和流程方面的问题，因为虽然信息化在通向新架构的过程中做好了，但如果没有教学和科研里的人接受或参与，那么所有的努力都是徒然，所以在完成信息化系统架构改变时还需考虑人与文化的问题.最后，不要过早地陷入面向服务的架构及云计算的相关技术和标准诉争论之中是无用的，我们探讨云计算与我们的信息化，是因为我们热爱技术.

值得注意的是，向云计算的转型是为了改善高校信息化现状而使用有效的技术及方法进行变革.云计算不存在任何革命性的改变，它更像是一个发展的方法，将高校信息化的计算平台和服务的架构转移、扩展到更优的云计算平台之中.

5 结束语

在云计算架构下的高校信息化，各个业务部门不需再自行建设和维护各自的软、硬件系统；不需关心特定应用软件的服务方式，云计算中心提供与之对应的安全保障和服务质量.云计算使高校信息化的公共信息支撑平台更好地服务于教学科研业务、服务于广泛师生用户.

[1] 李金朋,程城,杨国强.高校信息化建设现状与对策分析[J].光盘技术,2009(7):11-13.

[2] 辛姆森 L,加芬克尔.标准定义云计算[DB/OL].[2012-05-25].http://www.chinavalue.net/Media/Article.aspx?ArticleId=89329.

[3] Myerson J M.Cloud computing versus grid computing[DB/OL].[2012-05-25].http://www.ibm.com/developerworks/web/libra ry/wa-cloudgrid/.

[4] Myerson J M.The role of Software as a Service in cloud computing[DB/OL].[2012-05-25].http://www.ibm.com/developer works/web/library/wa-saascloud/.

[5] Carraro G. 软件即服务 (SaaS):企业角度[DB/OL].[2012-05-25].http://www.microsoft.com/china/msdn/library/architecture/aa 905332.mspx?mfr=true.