考试题目录入系统云计算架构分析与设计*

季光献

（丽水职业技术学院，浙江 丽水 323000）

引言

云计算是一种基于网络的计算服务供给方式，它以跨越异构、动态流转的资源池为基础提供给客户可自治的服务，实现资源的按需分配、按量计费。把各学科中不同考试题型的试题录入并进行管理，是各种不同的计算机考试系统或各类题库系统的一个最重要的基础功能。借助安全性高、扩展性强的云计算技术来开展考试题目录入系统云计算架构分析与设计具有重要现实意义。

一、云计算整合服务器的分析设计

1.考试数据中心现状分析

考试数据中心是学校的重要部门，承担着众多重要的考试，必须运用先进的技术手段实现信息管理的科学化和信息化。目前，信息中心IT基础架构是典型的分散式架构。即使用的各个独立的服务器，WEB、MAIL、FTP、DNS、OA系统、数据备份等各个应用相互独立。计划今后将上一批其他应用和综合分析系统，因此，需要规划和建设立足当前、面向未来的灵活而强壮的系统架构。

目前的架构无法满足未来的应用需求，原因如下：

（1）中心资源利用率低、管理和基础架构成本较高，中心需要面对如何实现软件、应用、数据和硬件资源共享的问题。

（2）IT基础架构的自动化和智能化程度不高，应用快速变化的业务需求周期长，处理起来烦琐。

（3）中心服务器数量多、种类多、管理复杂，面对如此复杂的环境，中心在业务系统出现故障时及时加以解决相当困难。

（4）访问高峰时，业务系统负荷增加，出现性能瓶颈，不能及时响应用户请求，导致用户满意度下降。

（5）虚拟化集中存储不影响节点网络下的高速备份，数据的远程推送和远程容灾等高级应用都难以实现。

2.考试数据中心设计原则

（1）统一管理

通过最新云计算核心技术之一的虚拟化技术，整合现有应用， 整合内容包括 WEB、MAIL、FTP、DNS、OA 系统，后台数据库等应用，将整个业务系统作统一的规划和部署，统一数据备份，从而形成自上而下的有效IT管理架构。

（2）强调整体方案的可扩展性、高可用性、易用性和易管理性

采用较新的2路4核服务器，保证整个硬件系统的可靠性和可用性，为用户的应用提供可靠的硬件保障；建设云计算平台，发挥云计算平台的优越性，为用户提供HA高可用，保证用户业务系统的连续性和高可用性，让用户的业务实现零宕机风险；专业的管理软件，保证硬件系统和软件系统的可管理性，为用户节省管理投资成本。

（3）关键数据的统一备份管理

存储网络采用目前主流的FC-SAN架构，保证数据的安全性和可扩展性；选用LAN-FREE备份方式，在不占用网络带宽的情况下，完成数据备份，为用户节省有限的网络带宽资源。

3.数据中心服务器云架构整体设计

考试题目录入系统采用了4台某品牌的2颗4核CPU、64GB 内存、2×300GB 磁盘、1块双口 HBA 卡、6个千兆网口、DVD、冗余电源，为了配合B/S模式的考试题目录入软件，制定了一套云计算架构平台方案。即利用两台应用系统服务器，采用ESX Server搭建云计算集群，通过云计算平台架构实现 HA （Fail Over）、DRS（Distributed Resource Scheduler）和 vmotion（Live Migration）功能来保证业务的可连续性和可扩展性；另两台数据库服务器对IO的性能要求较高，一般不建议做虚拟化，所以按照传统的部署模式，即按照双机集群的高可用模式（HA）部署。

为了对服务器虚拟架构进行有效的管理和监控，建议将一台现有的计算资源池为X86的服务器，配置为独立的Windows 2003服务器，并安装VMware虚拟化管理平台VMware vCenter，来作为vCenter管理服务器，实现高可用性、动态迁移，对整个应用架构实现统一的安全控制和权限管理。

存储是数据中心最为关键的节点，按照数据库和虚拟化的标准，选择FC-SAN的架构进行部署，首先，云计算虚拟化平台服务器通过两块HBA卡全冗余8GB光纤交换机连接全光纤存储产品，实现从服务器到存储设备路径完全冗余，数据链路的高品质性能保障；其次，在保证物理链路连通的同时通过存储链路冗余软件来保证逻辑的冗余性；第三，运行VMware虚拟化平台软件。

在数据的统一备份处理上，基于我们的虚拟机文件驻留在共享SAN存储上，可以使用存储区的映像来备份虚拟机文件，这样做不会在运行虚拟机的应用系统虚拟平台主机上引起任何额外的负载。而统一备份功能可以满足缩短虚拟机的备份时间，移除客户应用服务器上的备份工作负载，以及从中央服务器中执行备份的工作。而统一备份工作流程是从运作中的主机剥离磁盘，将磁盘链接到专用的统一备份设备上，然后备份磁盘中适当的文件，只不过原始主机仍能看到该磁盘并能正常工作。通过此方法可以对整个虚拟机可封装在一组离散文件中的特性加以更好的利用；同时我们原有的IPSAN存储也得到很好的使用，保障投资是健康有益的。

基于以上要求，搭建的数据中心服务器云架构整体设计如图1所示。

二、考试题目录入系统的云架构分析设计

1.系统的云架构需求分析

图1 数据中心云架构

系统作为一个公共开放服务平台，需要保证用户随地访问或录入考试题目信息，传统的架构有一定的局限性，满足不了各种复杂环境，比如通过不同系统下的移动设备、电脑、手机等获取所需的资源。云计算的架构动态资源提取能力在任何时刻任何环境下都能得到快速响应。随着用户群的不断增加，系统也将会不断扩展以满足多用户群的要求。

2.系统的云架构设计

考试题目录入系统采用动态云计算平台，设计追求标准化、开放性、完备性、健壮性、灵活性、可监控/可跟踪性、安全性、运营性和可维护性等要求，同时遵循松耦合、模块化、可重用、可配置的原则，以B/S架构设计并保持可扩展性，为客户提供可度量的标准服务，并将采用.NET等开发平台进行开发，基于以上要求，提供以下动态云计算平台的架构设计。整个架构分为三层两体系，即基础设施服务层（IaaS）、平台服务层（PaaS）、应用软件服务层（SaaS），信息安全体系和运营管理体系，其中信息安全体系和运营管理体系分别由安全管理平台和云服务管理平台构成。

（1）云平台IaaS服务层包括硬件基础设施子层、虚拟化&资源池化子层、资源调度与管理自动化子层。

硬件基础设施子层，包括数据库服务器（服务器HA集群）、应用系统服务器（进行了虚拟化）、vCenter管理服务器（集中对虚拟环境进行控制）、存储服务器（采用FC-SAN架构）和虚拟带库（采用LAN-FREE备份方式）等。

虚拟化&资源池化子层，通过虚拟化技术进行整合，形成一个对外提供资源的池化管理（包括网络池、服务器池、存储池等），同时通过云服务管理平台，对外提供运行环境等基础服务。

资源调度与管理自动化子层，在对资源（物理资源和虚拟资源）进行有效监控、管理的基础上，通过对服务模型的抽取，提供弹性计算、负载均衡、动态迁移、按需供给、自动化部署等功能，它是实现云计算的关键所在。

（2）云平台PaaS服务层主要在IaaS之上提供统一的平台化系统软件支撑服务，包括考题数据库、统一身份系统、统一流程管理等。这一层不同于以往传统方式的平台服务，这些平台服务也要满足云架构的部署方式，通过虚拟化、集群、负载均衡等技术提供云状态服务，可以根据需要随时定制功能及相应的扩展。

（3）云平台SaaS服务层，包括考题系统统一操作平台、各角色统一的工作入口登录，根据教职员工职责，显示不同的工作内容，推送工作到每个员工的工作界面，从而方便用户操作。

（4）云平台信息安全体系，指针对云计算平台建设高性能高可靠的网络安全一体化防护体系、虚拟化为技术支撑的安全防护体系，集中安全服务中心应对无边界的安全防护，利用云安全模式加强云端、客户端的关联耦合并采用非技术手段补充，以保障云计算平台的安全。

（5）云平台运营管理体系，保障云计算平台的正常运行，提供故障管理、计费管理、性能管理、配置管理、安全管理等。

考试题目录入系统应用在SaaS服务层架构上，采用了标准的Web Services接口，因此，系统可以采用不同的语言和技术平台来实现，在方案中缺省分别采用了ASP.NET和Silverlight两种实现方式。该系统云平台架构设计目标如下：

（1）为资源共享和资源管理提供一套技术解决方案和研发、远程存储备份、安全访问以及虚拟化管理的框架，提供一套完整的校园或教育机构的系统云架构，整合云平台服务和应用。

（2）集成多元、多样化的信息，提供一个统一的平台共享入口，为所有教职员提供云平台的应用软件，使他们能够快速、准确地获取所需信息。

（3）为教职员工提供一个包括电脑、笔记本、手机、平板电脑等终端设备在内的多样化的访问应用平台，使所有人可以随时随地访问各种授权数据和事务处理。

（4）为整个院校、机构的考题信息发布和集成提供统一的渠道，将各角色的录入信息有机结合起来。

（5）将应用系统各功能模块有机集成，并通过统一用户管理，提高信息和系统的安全性。

（6）按照使用者的需求及权限提供适当信息的个性化服务。

对于一般的大学，在SaaS软件应用模式的基础上，可以降低前期硬件投入的压力、系统维护压力，并降低成本。使用多用户租赁，租借一般部署的软件系统和云资源。用户只需要支付一小部分的资金即可使用这些应用。当然，也可以使用中间层调度技术，多租户分配到多个应用程序，运行多个实例，分享了大量的用户访问应用程序，而不需要构建自己的私有云。系统的云架构如图2所示。

图2 系统云架构图

三、结束语

本文以系统核心应用平台出发，重点介绍云计算基础架构——云数据中心的分析和设计，然后在整个云平台上介绍了三种服务模式的应用功能，考虑到本系统处于SaaS服务层，着重讲解了本系统的云计算设计思想和目标要求，体现了本系统的开放性、灵活性、便捷性。

[1]孟小华,陈传凯.传统软件向SaaS软件转型方案的研究[J].微型机与应用,2012(4).

[2]林风人.基于云计算架构的高校考试管理系统设计[J].福建工程学院学报,2012(6).

[3]牟占生,封娜娜,路高辉.基于云计算的协作学习模型研究[J].计算机教育,2012(6).

[4]孙鑫.面向云环境数据中心的高效资源调度机制研究[D].北京邮电大学,2012.

[5]罗军舟,金嘉晖,宋爱波,东方.云计算:体系架构与关键技术[J].通信学报,2011(7).

[6]Andy Rindos.The Transformation of Education throughStateEducationClouds.IBMGlobalEducation.2011.

[7]Michael Armbrust,Armando Fox,Rean Griffith,et al.A view of cloud computing.Magzine Communications of the ACM.2010.

[8]Katzan Jr Harry.The Education Value Of Cloud Computing.Contemporary Issues in Education Research.2010.