基于System Center的校园私有云设计

郑健

摘要：随着云计算技术的发展，出现了多种云计算模型。私有云是比较适合在高校中应用的部署模型。微软的System Center由多个组件构成，为私有云部署提供了从基础架构到服务门户的一整套管理工具，是学校信息化建设中有效的解决方案。

关键词：云计算；私有云；System Center；虚拟化；教育信息化

中图分类号：TP 393.18 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）17-4013-03

Designing Campus Private Cloud Based on System Center

ZHENG Jian

（Suzhou Industrial Park Institute of Vocational Technology， Suzhou 215123， China）

Abstract：Various cloud computing models appear with development of cloud computing technology. Private cloud deployment model is more suitable for application in college. Microsoft System Center is made up of multiple components， as a private cloud deployment provides a set of management tools for everything from infrastructure to service portal. And its an effective solution for Information construction of college.

Key words： cloud computing； private cloud； System Center； virtualization； educational informationization

1 概述

随着教育信息化的发展，校园网上的各种应用系统越来越多，需求也日益复杂，伴随而来的则是硬件规模日趋庞大，服务器、存储设备、机柜、网络端口等不断增加，供电、制冷等消耗也持续增长。学校的应用系统中有些属于间断性应用，不会连续使用计算服务，如教务系统中的排课、成绩录入、教育厅下发的数据采集系统等；有些属于需求突增性应用，使用量会快速增长又很快回落，如公选课选课系统、教学评价系统等。对于这些应用场景，云计算是收效非常明显的解决方案。

2 云计算概述

云计算的概念从2008年以来不断走强，并列入工信部“十二五”规划中的重点关注项目。云计算的定义有很多种，美国国家标准与技术研究院（NIST）公布的云计算定义是：云计算是一个提供便捷的、可通过网络访问一个可定制的计算资源共享池能力的模式（计算资源包括网络、服务器、存储、应用和服务），这些资源能够快速部署，并只需很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。

简单来说，云计算就是将信息技术作为服务来提供计算供应和消费。云计算通过资源共享来提高资源的利用率，采用虚拟化技术为用户动态配置资源，并强调资源的集中，以利于资源管理和利用。云计算强调的是一种服务，而不是技术，最终用户不必具有云基础设施的专业知识，也不用直接进行控制，只要关注自己所需的资源，通过网络来得到相应的服务。

云计算有五个基本特征：按需自助服务，便捷的网络访问，资源池，快速的弹性服务，可度量的服务。云计算有三种服务模型：软件即服务（SaaS），平台即服务（PaaS），基础设施即服务（IaaS）；并且有四个部署模型：公共云，私有云，社区云，混合云。

公有云的服务对象没有特定限制，是为外部客户提供服务的云，如亚马逊的AWS、微软的Microsoft Azure等。私有云则是组织机构建设的专供自己使用的云平台。社区云既不属于一个机构内部，也不完全公开服务，其用户是一个特定的范围，比如一个产业园内的企业、某个企业的合作伙伴等。混合云是指用户同时使用公有云、私有云或社区云的情形，用户数据和应用可以在不同的云平台之间迁移。

3 学校云计算平台的选择

对于学校而言，最终需要的是通过信息化建设来促进教育教学效果的最优化，而不是单纯地追求技术、建设底层的IT基础设施。选择哪一种平台来实施云计算，需要从以下几个方面来考虑。

1）IT基础设施的建设和管理：高校大多建有自己的中心机房，有的还建设了数据中心，并自己的技术管理团队，因此可以选择构建自己的私有云平台。如果采用公有云，IT基础设施位于供应商的数据中心内，则不需要学校自行建设和管理。

2）基础设施的差异：很多高校经过了多年的信息化建设，往往存在异构的技术平台。而公有云的供应商一般以标准化的方式构建平台，为用户提供大众化、需求最多的服务，这与自建的IT环境不同。

3）业务模式：学校自建系统，必然有大量的前期投入。如果使用公有云服务，则是按月或按使用量付费，不需要一次性的投资购买软硬件，但会体现为持续的运营成本。

4）控制程度：采用公有云的同时，学校对业务系统的定制能力也下降了。如果使用私有云，学校可以独立控制IT系统，按需部署、开发。

多数高校拥有自己的技术团队，对数据安全、知识产权保护等较为敏感，综合技术、安全、成本、规模等因素，选择建设私有云来改造现有IT环境是较好的选择。而对于中小学，人员、技术、资金等方面相对较弱，可以更多地考虑使用公有云服务。如果教育行政部门能投入资金建设教育社区云，提供给辖区内的学校使用，则是更为恰当的选择。endprint

4 System Center的基本架构

微软的System Center是由多个组件构成的服务器产品，可以提供跨本地、服务提供商和 Microsoft Azure 环境的统一管理，从而为微软云操作系统提供支持。

在System Center 2012 R2中，包含了以下组件：

Virtual Machine Manager（VMM）：VMM可配置、管理虚拟机，对存储、网络、群集等进行统一部署，实现数据中心的虚拟化。VMM不仅能管理微软的Hyper-V虚拟机，还支持VMware vSphere和Citrix XenServer的虚拟机管理。

Operations Manager：IT部门需要及时了解计算环境中出现了什么问题、原因何在。Operations Manager能从单一控制台中监视内核、存储、网络等物理架构，也能对各种应用程序和服务实现深层监控。

Orchestrator：Orchestrator可通过脚本实现数据中心工作流程的自动化，并且与硬件或平台无关。通过这种方式可以自动化IT运营，实现标准化的最佳实践模型，提高效率从而降低成本。

Data Protection Manager（DPM）：数据保护对任何机构都是至关重要的，DPM可进行数据备份和还原，提供灾难恢复解决方案，为运行Windows的服务器提供裸机恢复功能。

Service Manager：Service Manager主要实现服务目录、产品、模板的标准化，提供自助服务、流程自动化、计费等功能。

Configuration Manager：使用Configuration Manager可实现安全且可伸缩的软件部署、合规性设置管理，并可以对服务器、PC机和移动设备进行全面的资产管理，提供更高效的IT服务。

App Controller：App Controller为应用程序所有者提供了Web界面的自助服务体验，用户能够在私有云和公有云上配置、部署、管理虚拟机和服务，确保本地和Microsoft Azure环境之间的混合IT一致性。

System Center产品提供的功能涵盖了基础架构设置、基础架构监控、应用程序性能监控、自助服务、自动化、IT 服务管理等多个方面，其管理架构如图1所示。各个组件相互协作，以应用程序为重心，能对.NET和Java应用程序深入洞察和诊断，并提供异构数据中心管理，便于用户扩展现有的IT环境。

5 私有云的部署

Windows Server 2012 R2和System Center 2012 R2是微软云操作系统的核心。微软从Windows Server 2008开始引入Hyper-V技术，为用户提供内置的虚拟化功能。在Windows Server 2012 R2中，其服务器虚拟化性能有了很大提升，支持320个硬件逻辑处理器、4TB物理内存，每个主机支持1024个活动虚拟机。而且Windows Server 2012 R2中支持Hyper-V网络虚拟化、无共享实时迁移、Hyper-V复制、虚拟光纤通道、来宾NUMA（非一致内存访问）以及动态内存等技术，为私有云的构建提供了坚实的基础保障。

但虚拟化并非就是私有云，私有云要能够实现前面提到的云计算的基本特征，做到自动化管理、提供计算资源池、提供自助服务、可以基于使用量计费。在部署私有云的基础架构时，要设计成可以处理异构虚拟化，能将资源抽象出来统一管理，利用服务模板实现受控的部署，并能利用数据中心内部和外部的云资源。

基于System Center的私有云部署步骤大致如下：

1） 添加虚拟主机或群集

要通过System Center管理私有云，必须先把虚拟主机或群集添加到Virtual Machine Manager中。VMM不仅可以添加Hyper-V主机或Hyper-V群集，也可以添加Citrix XenServer以及VMware ESX的主机和群集。添加Citrix XenServer前，要先在XenServer主机上安装“Microsoft System Center Integration Pack”补充包。对于VMware ESX的管理，需要通过VMware vCenter服务器间接调用，所以在VMM中要先添加vCenter服务器，再添加ESX主机和群集。

2） 配置构造

构造主要指服务器、存储、网络这些基础架构的建立和资源的配置。通过System Center的组件可以完成不同的物理和虚拟计算基础架构部署，对于Hyper-V还能自动进行裸机部署。VMM能够发现、分类和分配存储基础架构，识别虚拟机、主机、群集使用的存储，更高效地利用不同的存储设备。VMM对网络基础架构进行抽象，通过逻辑网络、地址池、负载平衡器、逻辑交换机等管理组件进行网络虚拟化，对用户屏蔽复杂的基础网络信息，又为管理员提供简单、有效的控制，实现软件定义的网络。将基础架构组件整合到一起，创建群集，作为私有云的底层架构来使用。

3） 创建云

在VMM的“VM和服务”工作区中创建云，选择要在私有云中提供的基础构造资源，为用户配置库路径，为私有云设置容量。创建完成后在“库”工作区中展开“云库”，验证是否有与私有云名称匹配的私有云库。然后在云中创建虚拟机或创建服务，部署到对应的私有云中。VMM中的服务是指一组共同配置和部署并作为单一实体加以管理的虚拟机，例如多层 .NET应用程序。已部署的服务在Operations Manager被看作是分布式应用程序，而在Service Manager中被看作是业务服务。

4） 为自服务用户委派云

创建私有云之后，要将私有云分配给一个或多个用户角色。在已创建的私有云上选择“分配云”，可将私有云分配给现有用户角色，或者创建新的用户角色并分配云。对于用户角色，可以设置云的配额、使用的网络、服务模板等资源以及使用权限。endprint

5） 自服务用户在云中创建虚拟机或服务

App Controller为用户提供了自助服务门户，用户在私有云中选择已有的模板并根据提示要求进行设置后，就能自动生成用户自己的虚拟机。

微软还提供了Windows Azure Pack（WAP），与现有的System Center和Windows Server环境进行集成，提供一系列Microsoft Azure技术集合，帮助用户创建与Microsoft Azure一致的、可自定义的自助服务门户。WAP也有供管理员使用的门户，用于配置和管理资源云、用户帐户、租户产品、配额和定价；为ASP.NET、PHP和Node.js等Web应用程序提供高密度、可扩展的共享Web承载平台；为Windows和Linux虚拟机提供IaaS的功能。

此外，System Center之上的云服务流程包（System Center Cloud Services Process Pack）提供了一个服务解决方案，以自动部署私有云和公有云基础架构。云服务流程包中包含了很多服务请求模板、服务目录内容，使用新的Orchestrator Runbook和Service Manager工作流自动执行请求服务，提供自助服务体验，以便应用程序所有者和最终用户随着业务需求的增长灵活地请求增加私有云容量。

6 结束语

私有云技术有效地提高了服务器利用率，保障业务系统的高可用性，通过自服务门户降低了管理员的工作量。另一方面，私有云的应用也可以降低供电、制冷、机架空间等需求，实现低碳环保的绿色数据中心。

云计算为教育信息化建设提供了以需求为导向的解决方案，使项目建设更灵活，更有效地控制IT运营成本，从而提高师生的满意度。当然，在私有云平台建设过程中，要做好规划、试点推广、逐步过渡，并有效地利用公有云、社区云，提高效率、推动教育教学工作的创新。

参考文献：

[1] 赵立威，方国伟.让云触手可及：微软云计算实践指南[M].北京：电子工业出版社，2010.

[2] Peter Mell，Timothy Grance. The NIST Definition of Cloud Computing[S].National Institute of Standards and Technology Special Publication，2011.

[3] Server and Cloud Platform [EB/OL]. [2014-05-12]. http：//www.microsoft.com/zh-cn/server-cloud/.

[4] 在VMM中创建私有云[EB/OL]. （2013-01）[2014-05-10].http：//technet.microsoft.com/zh-cn/library/jj860425.aspx.

[5] System Center Cloud Services Process Pack[EB/OL].（2012-05）[2014-05-12].http：//technet.microsoft.com/zh-cn/library/hh562067.aspx.

[6] 付向东，孙宁.基于云计算的校园网络的建设与应用[J].自动化与仪器仪表，2013，（1）：110-112.endprint

5） 自服务用户在云中创建虚拟机或服务

App Controller为用户提供了自助服务门户，用户在私有云中选择已有的模板并根据提示要求进行设置后，就能自动生成用户自己的虚拟机。

微软还提供了Windows Azure Pack（WAP），与现有的System Center和Windows Server环境进行集成，提供一系列Microsoft Azure技术集合，帮助用户创建与Microsoft Azure一致的、可自定义的自助服务门户。WAP也有供管理员使用的门户，用于配置和管理资源云、用户帐户、租户产品、配额和定价；为ASP.NET、PHP和Node.js等Web应用程序提供高密度、可扩展的共享Web承载平台；为Windows和Linux虚拟机提供IaaS的功能。

此外，System Center之上的云服务流程包（System Center Cloud Services Process Pack）提供了一个服务解决方案，以自动部署私有云和公有云基础架构。云服务流程包中包含了很多服务请求模板、服务目录内容，使用新的Orchestrator Runbook和Service Manager工作流自动执行请求服务，提供自助服务体验，以便应用程序所有者和最终用户随着业务需求的增长灵活地请求增加私有云容量。

6 结束语

私有云技术有效地提高了服务器利用率，保障业务系统的高可用性，通过自服务门户降低了管理员的工作量。另一方面，私有云的应用也可以降低供电、制冷、机架空间等需求，实现低碳环保的绿色数据中心。

云计算为教育信息化建设提供了以需求为导向的解决方案，使项目建设更灵活，更有效地控制IT运营成本，从而提高师生的满意度。当然，在私有云平台建设过程中，要做好规划、试点推广、逐步过渡，并有效地利用公有云、社区云，提高效率、推动教育教学工作的创新。

参考文献：

[1] 赵立威，方国伟.让云触手可及：微软云计算实践指南[M].北京：电子工业出版社，2010.

[2] Peter Mell，Timothy Grance. The NIST Definition of Cloud Computing[S].National Institute of Standards and Technology Special Publication，2011.

[3] Server and Cloud Platform [EB/OL]. [2014-05-12]. http：//www.microsoft.com/zh-cn/server-cloud/.

[4] 在VMM中创建私有云[EB/OL]. （2013-01）[2014-05-10].http：//technet.microsoft.com/zh-cn/library/jj860425.aspx.

[5] System Center Cloud Services Process Pack[EB/OL].（2012-05）[2014-05-12].http：//technet.microsoft.com/zh-cn/library/hh562067.aspx.

[6] 付向东，孙宁.基于云计算的校园网络的建设与应用[J].自动化与仪器仪表，2013，（1）：110-112.endprint

5） 自服务用户在云中创建虚拟机或服务

App Controller为用户提供了自助服务门户，用户在私有云中选择已有的模板并根据提示要求进行设置后，就能自动生成用户自己的虚拟机。

微软还提供了Windows Azure Pack（WAP），与现有的System Center和Windows Server环境进行集成，提供一系列Microsoft Azure技术集合，帮助用户创建与Microsoft Azure一致的、可自定义的自助服务门户。WAP也有供管理员使用的门户，用于配置和管理资源云、用户帐户、租户产品、配额和定价；为ASP.NET、PHP和Node.js等Web应用程序提供高密度、可扩展的共享Web承载平台；为Windows和Linux虚拟机提供IaaS的功能。

此外，System Center之上的云服务流程包（System Center Cloud Services Process Pack）提供了一个服务解决方案，以自动部署私有云和公有云基础架构。云服务流程包中包含了很多服务请求模板、服务目录内容，使用新的Orchestrator Runbook和Service Manager工作流自动执行请求服务，提供自助服务体验，以便应用程序所有者和最终用户随着业务需求的增长灵活地请求增加私有云容量。

6 结束语

私有云技术有效地提高了服务器利用率，保障业务系统的高可用性，通过自服务门户降低了管理员的工作量。另一方面，私有云的应用也可以降低供电、制冷、机架空间等需求，实现低碳环保的绿色数据中心。

云计算为教育信息化建设提供了以需求为导向的解决方案，使项目建设更灵活，更有效地控制IT运营成本，从而提高师生的满意度。当然，在私有云平台建设过程中，要做好规划、试点推广、逐步过渡，并有效地利用公有云、社区云，提高效率、推动教育教学工作的创新。

参考文献：

[1] 赵立威，方国伟.让云触手可及：微软云计算实践指南[M].北京：电子工业出版社，2010.

[2] Peter Mell，Timothy Grance. The NIST Definition of Cloud Computing[S].National Institute of Standards and Technology Special Publication，2011.

[3] Server and Cloud Platform [EB/OL]. [2014-05-12]. http：//www.microsoft.com/zh-cn/server-cloud/.

[4] 在VMM中创建私有云[EB/OL]. （2013-01）[2014-05-10].http：//technet.microsoft.com/zh-cn/library/jj860425.aspx.

[5] System Center Cloud Services Process Pack[EB/OL].（2012-05）[2014-05-12].http：//technet.microsoft.com/zh-cn/library/hh562067.aspx.

[6] 付向东，孙宁.基于云计算的校园网络的建设与应用[J].自动化与仪器仪表，2013，（1）：110-112.endprint