建设适用于高校的云平台

常学洲 王佳榕

（石家庄铁路职业技术学院 河北石家庄 050041）

信息技术在全球的发展,不仅给传统的教学模式和教学方式带来了挑战,也给高校的信息化建设提出了新的要求,在信息化建设中存在的一些问题逐步凸显。而作为一种全新的互联网应用模式的云计算的出现，有助于解决这些问题，并给信息化的建设和发展带来了巨大的变革和划时代的进步。从某种意义上说，云计算的发展对网络教学平台的建立，网络资源库的建设，以及新型教学模式的构建都提供了全新型的思路和解决方案。云计算技术做为一门重要的技术，在各个行业逐渐广泛应用，也给高校的信息化建设带来了新技术，整个社会正在逐步迈向云计算时代。

1 云计算概述

1.1 云计算的概念

云计算技术来自网格计算技术，网格是在上个世纪九十年代中期发展起来的核心互联网技术，它使用按需集成、互操作等技术手段，将分散于不同地理位置的计算、存储、数据、软件资源虚拟为一个整体，提高共享资源的利用率，并能使用户获得计算能力和信息访问能力。但是网格系统由于集成的共享资源五花八门，计算能力有强有弱、数据库架构也不尽相同、信息组织与软件界面差异极大，因而要在这样跨组织、跨平台、跨信任领域的极其复杂的异构环境中共享资源并协同解决问题所遇到的技术难度可想而知。

在此基础上网格计算的简化实用版云计算应运而生了。云计算是一种商业模式和一种全新网络服务方式，它将计算任务分布在大量的同构计算机组成的服务器集群上，使用户能够按需获取计算能力、存储空间和信息服务。这些服务器集群组成的计算资源池就被称之为“云”。云计算将计算资源集中起来，并通过专门的软件实现自动管理，无需人为参与。它以互联网为核心进行任务处理，简化了操作过程，利用网络传递服务、真正实现按需计算、多人协作。云计算支持各种应用程序的运转，使用户从琐碎的细节（如软件升级）中脱身出来，专注于本身的业务。

1.2 云计算的特点

云计算主要具有如下一些特点：

1）超大规模。Google的云计算已有超过100万台服务器，Amazon、IBM、微软等公司的“云”也都拥有数十万台服务器。能够提供前所未有的存储、运算能力。

2）虚拟化。用户无需了解应用的具体运行位置，可以通过网络、使用各种计算和存储资源来获取能力超强的服务。

3）高可靠性。“云”使用了多副本数据容错、计算节点同构可换等手段来保证服务的高度可靠性，比使用本地计算机更加可靠。

4）通用性。云计算不针对特定的应用，可以支持各种不同的应用运行。

5）按需服务。用户可以像购买水、电、燃气那样计费，从资源池构成的“云”中获得所需的服务。

6）高可伸缩性。“云”可以满足用户规模和应用需求增长的需要。

7）廉价性。规模效应和自动化管理使数据中心的设备和管理成本大幅下降；“云”的通用性使资源的利用率大幅上升；数据中心可建在电力资源丰富或寒冷的地区，以此大幅降低能源成本。用户可以享受到前所未有的高性价比服务。

1.3 云计算的分类

按照部署方式和服务对象的范围，可以将云计算分为三类，即公共云、私有云和混合云。

公共云：公共云是由云服务供应商提供云服务。他们为最终用户提供多种多样的IT资源并对其进行管理，如应用程序、软件运行环境，物理基础设施等。除此之外，提供商需要保证所提供资源的安全性和可能性等非功能性需求，公众可以通过网络获取这些资源。公共云服务的模式可以是免费或按量付费。

私有云：是为某个客户单独使用而构建的，相对于公共云，私有云可以支持动态灵活的基础设施，降低网络架构的复杂度，整合各种网络资源并使其标准化，并根据企业业务发展需要就进行调整，更容易满足不同企业的需求。同时私有云用户完全拥有整个云计算中心的设施，因此，私有云可较为便利地部署在企业数据中心的防火墙内或其它安全的主机托管场所。

混合云：是把“公共云”和“私有云”结合在一起的混合方式。由于安全和控制原因，并非所有的企业信息都能放置在公有云上，这样大部分已经应用云计算的企业将会使用混合云模式。用户可以通过一种可控的方式部分个人拥有，部分与他人共享。

2 云计算的基本架构

在云计算的基本架构上存在多种模型，根据IDC的观点，云计算平台基本架构应包括四个层：应用层、中间层、基础设施层、管理层。如图1所示。

应用层：应用层是直接面向客户需求，以友好的用户界面为用户提供所需的各项应用软件和服务。针对高校教学而言，应能提供与教学相关的各类教学和应用软件，如教学管理平台，为学生提供的虚拟网上学习环境，学生用于自主学习教学资源和软件资源，学生的评估平台和作业提交系统等等。

中间层：中间层位于应用层和基础设施层之间，它在基础设施层所提供的虚拟化资源池基础上为用户提供服务，包括了资源管理、访问控制、数据库和中间件等，同时可通过集成的应用程序接口（API）为客户提供定制开发工具。

基础设施层：基础设施层分为物理硬件子层和虚拟化子层，基础设施层的物理硬件子层为中间层或用户提供其所需的硬件资源，包括计算能力、存储设备、以及连接它们的网络等，硬件资源通过虚拟化子层技术封装形成资源池，以实现资源的按需分配和快速部署。

图1 云计算平台基本架构

管理层：云计算架构中除了以上横向的三层外还有一层是纵向的管理层，它的存在是为了更好地管理和维护应用层、中间层和基础设施层，为这三层提供账号、配置、计费、安全、流程、运维和SLA（服务品质）监控等多种管理和维护功能，同时提供统一的API和开发工具包，为客户和合作伙伴提供二次开发和定制化的开发支持。

以上是一种可供选择的适用于高校的云计算参考架构。由于云计算技术还在不断地发展中，不同的组织或者专家有不同的见解，在具体实现方式上并没有任何人能够声称某一种方式或者某一种技术平台是最优的。对于用户来讲，能够满足自己的需求、适合自己的业务特点的云计算架构就是最好的，成熟的云计算平台应是一个开放的、异构的、支持各种不同业务特征的支撑平台。

3 高校云平台的适用选择

高校的规模和组织形式决定了私有云建设为主，公共云建设为辅的规划目标，不同的学校可根据自身的具体需求来建设不同规模的私有云。高校本身的性质与定位也决定了云计算建设宜采用结合公共云和私有云的混合云方式，（见图2）选择公共云服务的目的主要是因其具有方便、廉价、安全（对防病毒而言）和稳定性，日常的公共云服务应用有网站、电子邮件（Emai l）、即时通信（IM）、电子商务甚至网上银行。这些应用能够满足预算不多的小中型企业的迫切需要及高校的部分需求。

高校如果全部使用公共云服务就需要长期向服务商缴纳一定的费用，但是如果建立私有云平台服务，则需缴纳较低的费用就可以得到服务，并且可以保证学校内部管理等对数据私密性、安全性要求较高的应用的需求。高校基于其教学科研的前沿地位，很多数据及科研成果涉及知识保护范围，而现有公共云技术无法做到完全保密的要求，因此需要部分的采用私有云建设方案。

图2 高校云平台的适用选择

就高校而言，学校网站以及精品课程、以及学生社团的网站等侧重对外推广的应用可利用公共云平台实现，可以有以下有利方面：建站周期短；服务器资源灵活配置，对网站管理者透明，无需为硬件资源的配置费心；有比较可靠的安全保证，能够保障网页随时在线；投入少，无需硬件投资，按需付费。

学校内部管理等对数据私密性、安全性要求较高的应用可以通过私有云实现，其中教学管理资源平台包括人力资源管理、教务管理、学籍管理、成绩管理等。其他的资源平台包括数据存储资源平台、计算资源平台、应用服务资源平台。利用这些虚拟化的资源平台可以实现各种应用的共享与使用。主要应用有数字图书馆、教学科研文件服务、后勤管理、在线办公等。

4 高校云平台建设的实施路线

高校云计算平台的建设不是一蹴而就的，应结合高校实际的应用需求，使云计算技术在高校的信息化建设中充分发挥其重要作用，并得以相应的技术实现。云计算基础架构实施过程可分为以下四个阶段：

（一）准备评估阶段。 从高校网络教学和管理发展的角度对云平台的建设进行充分的评估，并设置阶段目标用来衡量是否满足需求。整合和改造现有的教学资源平台，进行教学资源共享和共建，创建满足自己教学要求和发展需求的高质量的云计算网络教学平台，推动高等院校的数字化网络教学管理平台建设。

（二）选择实施方案。根据各高校自身的特点，应用规模和关注的重点，确定采用私有、公共、还是混合云平台。各高校教学重点特点有所不同，所以基于云计算的网络平台的构建也不尽相同，在一定区域内，可以在学科类似的高校间进行推广和整体部署，进行总平台和分平台的建设规划，不仅建设涵盖区域范围内的教学网络资源的大型数据中心，而且经过分平台提供各高校独立的业务功能。

（三）应用深化阶段。通过技术手段来实现云平台的建设，包括资源的自动虚拟化调配、与云端的数据交换技术、数据库连接技术、自动化监控和管理工具。在硬件上，采用虚拟化技术进行虚拟化分区，满足网络教学的需求。并且，学校要提供高性能的服务器，满足对带宽的要求、网络资源存储设备、以及网络安全的设备提供安全保障等。

（四）反思改进期。考察成功运行云计算平台的案例，决定何种应用可逐步迁移到云计算平台上。评估正在运行的应用，对云计算平台持续改进，将云计算的方法和思路应用到高校网络平台建设和信息化建设的每一个环节，引入更多的应用以丰富云平台的服务，完善高校信息化建设。

云计算在网络平台和信息化建设中的应用是一个渐进的过程，同时，高校云计算平台的建立是个闭环过程，并不能一蹴而就，需不断地在实践中改进才能达到其最终的建设目标。

5 结语

云计算的出现和发展，为推动高校信息化建设的创新与变革开辟了新思路和方法。高校伴随云计算技术的发展，逐步迈向云计算时代，云计算技术给我们带来全新的网络信息化服务。把云计算技术与服务手段运用到信息化建设中，不但可以完善教育资源共享平台的建设，更好的利用网络资源，改善教学方法，提高教学水平，还可以为云计算带来新的应用领域，提升高校的技术创新和新技术的实施。目前，云计算技术在我国尚处于起步阶段，实现高校资源共享的云计算技术和方案还不够成熟，但是我们相信，随着云计算技术的迅猛发展，具有高效的运算处理能力和无限的存储能力的云计算技术一定会为网络资源库的建设起着决定性的重要作用。

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