高校私有云数据管理中心的构建探究

张晓蓉

（西安文理学院，西安，710065）

1 高校信息化资源管理现状

随着教育信息化的不断发展，高等院校数字化校园的建设的进程不断推进，各高校在信息化资源建设方面的投入不断加大，信息化资源的合理配置和管理成为了一个新的主题。目前，有相当一部分高校在信息化资源方面还停留在“重硬件、轻软件”、“重建设，轻管理”的阶段，学校管理者虽然意识到了信息化在未来发展的重要性，增加相应的投入，但是对于信息化资源的管理还不够重视，有的设备采购回来以后几乎闲置，有的资源很少被利用，有的软件根本发挥不了作用；为了应对和解决这些问题，大部分高校已经建立了校园数据管理中心，对信息资源进行统一的管理，但是由于各个高校的实际情况不同，数据管理中心实际上发挥的作用也不一样，有的学校只是形式上建立数据管理中心，所做工作只是将资源简单的堆放在一起进行管理，实际上各个系统、各个平台从硬件到软件依然维持最原始的状态，有的能够将一部分闲置的硬件资源加以利用，但各系统、平台之间并不能实现动态的资源调整，由于学校的投入毕竟是有限的，而需求却在不断地增加，一些阶段性利用率突变的系统，如教务系统，如果配置低的话无法满足忙时需求，但如果配置高的话大部分时间资源处于空余状态，无法最大化利用；当然也有一些走在信息化建设前列的高等院校真正发挥了数据管理中心的作用，对整个校园的软、硬件资源进行统一的管理和配置，在一定程度上实现了资源共享，增加了信息化资源的利用率，提高了整个学校的信息化程度。

2 云计算和私有云

所谓云计算是一种基于互联网的计算模式，把硬件和软件资源虚拟化，以服务的方式提供给用户，完成用户处理信息的要求。作为用户本身，不用关心这些资源的具体位置，也不用关心它们是如何管理和分配的。云计算依靠强大的网络资源为用户提供了可靠的数据存储介质，可以避免传统存储介质损坏而造成的数据丢失，通过虚拟化技术实现了资源的动态配置和划分，提供了可以调节的超强计算和存储能力，用户可以在世界上任何地方通过互联网访问“云”上的信息和应用，方便快捷的云服务省去了软件安装和电脑升级的麻烦，超强的计算能力可以完成传统计算方式难以完成的功能。

云计算的特点概括起来就是“三个中心”：

以数据为中心：基于分布式数据处理技术，实现对海量数据处理和分析，使数据变得智能化。

以服务为中心：云计算主要立足于为用户提供优质的服务，人性化云服务是吸引用户的关键。

以用户为中心：云计算主要是为满足用户的个性化需求，用户是服务的对象，用户的满意是服务的最终目标。

云计算分为公有云和私有云，所谓公有云就是第三方提供资源，用户通过互联网以付费方式获取服务，不用关心这些资源具体在哪，如何配置，其优点是简单方便，费用较低，但由于服务基于整个开放的互联网，数据安全和服务质量无法得到切实的保障；私有云就是企业或单位利用自有资源组建的供本企业或单位内部使用的云服务，它需要企业或单位有一定的基础资源建设投入，但弥补了公有云的不足之处，其优点主要表现在：

1)确保数据的安全性。私有云为企业或单位自建，一般构建在企业防火墙之后，受到攻击的可能性较小，有效避免了公有云服务存在的安全隐患。

2)保证云服务的质量。私有云建立在企业防火墙之后，只供局域网内的用户使用，在传输的时效性和网络其他因素干扰方面可以将损失降到最低，确保云计算的服务质量。

3)有效利用现有资源。私有云依托企业内部硬件资源建设，将硬件和软件资源虚拟化，可以有效利用企业现有资源，避免不必要的资源浪费。

4)对企业现有的管理流程影响较小。企业或单位长期以来积累的信息化资源和管理流程是非常重要的，它是适应本企业或单位实际情况和发展需要的，私有云的构建从本企业或单位的实际出发，有效避免了新的信息化模式对企业管理流程的冲击。

3 高校私有云数据管理中心的构建

高校数据管理中心指的是数字化校园建设过程中，为了统一规划和管理信息化资源而建立的面向学校用户提供的数据存放业务和相关服务，并对资源进行管理的统一网络环境。数据管理中心一般以学校数字化校园建设的硬件为基础，以电信级机房设备和网络带宽作为支撑，由学校信息化负责部门提供技术保障和支持，对整个学校的教学、办公等业务提供基础数据管理和相关服务。构建真正的数据管理中心应该包含网络、机房、硬件设备等基础设施的建设，数据的集中、共享和安全，以及业务系统的集成开发。

为了提升数据处理和计算能力，加快学校的信息化步伐，不少高校将云计算列入了信息化建设的范畴。云计算为用户提供了随时随地的海量数据处理和存储的能力，解决了资源不足和分布不均的问题。但是由于高等院校信息化的基础数据和业务系统对安全性和服务质量都有着较高的要求，任何形式的网络攻击都有可能影响学校教育资源的积累和学生相关数据的维护，在线视频教学、网上选课、OA办公等更是受网络稳定性、时效性和负载能力的制约。私有云数据管理中心在很大程度上能够弥补这些不足。

私有云数据管理中心实质上就是将单位内部所有服务器等信息化资源统一建设和配置，通过某种方式连接成一个集群，进行集中的调度和管理，以虚拟化的形式提供给本单位内部的用户。构建高校私有云数据管理中心可以将学校现有的信息化资源进行整合，实现数据的集中和共享，节约了分散管理的人力和物力，提高数据的处理能力和资源的利用率，由于建立在防火墙之后，安全性和服务质量都有所保证，而且不会影响学校现有的信息化管理流程。高等院校私有云数据管理中心的体系结构如图1所示。

图1 私有云数据管理中心体系结构图

1)基础层。这一层是私有云数据管理中心的骨架层，为私有云提供基础的物理资源保障，包括充足的网络带宽、交换设备、计算设备和存储设备等。基础层将高校用于信息化建设的大量PC、服务器等硬件设备进行集群式管理，从而降低硬件的运行成本，提供丰富的计算和存储资源，保证资源开发的运行潜力。

2)资源池。本层主要负责硬件资源的虚拟化，从而实现资源的动态划分和配置，为实现资源共享和按需分配建立一个基础设施环境，这是私有云数据管理中心的关键部分。目前主流的虚拟化工具有KVM和Xen，相比之下KVM具有高性能和稳定的特点，我们在设计的时候采用KVM作为本系统的虚拟化工具（如图1所示），完成虚拟机的部署。虚拟机是被虚拟化的软硬件资源，通过KVM创建，是在私有云数据管理中心模式下用户能够得到的服务。

3)管理层。本层的主要任务是将虚拟化的资源进行管理，并提供用户管理、安全管理等功能，是私有云数据管理中心构建的关键部分。云计算的管理软件非常多，我们在设计时选择了主要针对私有云的Convirt，它提供了丰富的管理功能和界面，并对底层的一些功能进行了整合和封装，方便资源的管理和调度。在本层，Convirt负责检测和响应用户的服务请求，将需求转换成计算机语言传递到虚拟机，并依此进行资源的划分和动态的调整，然后将结果反馈给用户，在用户使用完毕后能够及时释放资源，达到减少资源损耗和负载平和的目的。如图1所示，与Convirt相连接的是Libvirt，它介于底层虚拟化工具和Convirt之间，用于屏蔽软件指令的不同，提供统一的编程接口，支持多种主流开发语言。用户可以在平台上直接进行二次开发，亦可以实现现有业务平台的无缝连接。对于高等院校来说，现有的业务和教学平台都可以整合到私有云数据管理中心，也可以在现有的基础上进行新功能和应用的开发，实现数据和资源的共享，以及应用系统的开发。

4)应用层。本层主要是私有云的应用管理界面，用户可以通过互联网进行私有云的资源访问和管理。用户可以通过私有云管理界面申请存储、计算等服务，也可以通过开发的业务平台进行资源的访问和调度。

4 小结

私有云数据管理中心的构建，在一定程度上解决了高等院校面临的信息化资源不足和分配不均的问题，又避免了公共网络服务带来的安全隐患，为高校信息化建设提供了新的解决方案。同时，私有云数据管理中心建设具体实施所面临的问题还有很多，需要我们进一步探讨和研究。

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