基于云计算的高校计算机管理技术应用

肖祥林，周春容

（四川交通职业技术学院信息工程系，成都　611130）

基于云计算的高校计算机管理技术应用

肖祥林，周春容

（四川交通职业技术学院信息工程系，成都611130）

计算机管理；虚拟化；云技术；模型

0　引言

计算机的发展迅速，硬件系统、软件系统的更新换代日新月异，高校计算机的建设投入和管理都面临新的挑战。纵观互联网（Internet）时代近三十年的发展规律，云计算（Cloud Computing）将成为Internet时代的衍生，应用云存储和云平台实现高校计算机管理是计算机管理技术今后的发展和研究方向。

计算机的管理主要分为硬件系统管理和软件系统管理，通过调查发现随着时代的发展，各大高校的计算机硬件的配置规格具有较高的水平，硬件维护要求相对较低，主要面对处理的问题是系统的配置、病毒的防范和软件的兼容与注册等，其难度具体现在以下几方面。

（1）维护工作量大

随着国家教育信息化的投入，高校计算机数量越来越多，设备类型参差不齐，通常情况下是采用Ghost、安装硬件还原和软件还原来防止系统崩溃和系统被破坏，这种方式必须在每台电脑上单独进行操作。一旦重装系统、添加或删除软件，工作量极大，需要花费很多的人力和时间。

（2）功耗大，噪音大

在各大高校中，PC用电量大，不利于节能；同时由于机箱里风扇均会发出一定的声音，许多计算机合在一起会形成较大的噪音。

（3）病毒感染

由于传统的管理方式不能实现桌面之间的有效共享，需要接触移动硬盘或U盘进行资料的拷贝，容易感染病毒，造成文件丢失或者资料泄密等。

1　什么是云计算

上个世纪60年代，在美国的IT学术界就开始了虚拟技术的讨论，1959年Christopher Strachey发表了一篇名为Time Sharing in Large Fast Computers学术报告，他在该篇文章中提出了虚拟化的基本概念，这篇文章后来也被公认为是虚拟化技术的最早论述。

在计算机的管理中，早期也有无盘工作站管理技术作为虚拟化技术的应用代表，解决了当时计算机管理中系统维护繁琐，系统恢复、还原等一系列问题，但随着系统需求不断提高，其数据传输是瓶颈、系统对客户机的硬件依耐性较强，后来还原系统和网络Ghost的应用致使无盘虚拟化技术谈出了历史舞台。

利用云计算来实现计算机的管理，将推动计算机管理技术又一次新的技术革新，其基础架构即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）为各终端用户提供了各类服务平台，解决以往虚拟技术管理中数据传输瓶颈、共享数据安全、硬件维护难度大等问题。由于云终端对本身基础设施硬件要求条件不高，将减少对终端的投入，降低硬件建设成本。而对于管理上来说，便于系统集中部署和控制，节约管理成本。

2　用云计算搭建计算机管理模型

采用云计算实现实计算机的管理，关键在于利用虚拟技术把计算机相关能力以服务的方式来提供给用户，以满足用户需求为目的，桌面虚拟化或虚拟桌面基础架构（VDI）是具体的一种体现形式。面对大量虚拟桌面在一个较短的时间内同时启动，由此引发的集中存储访问往往会很轻易造成存储系统瘫痪，这也就是人们所谓的“启动风暴”。启动风暴发生时，虚拟桌面运行速度变慢，甚至无法使用。如何应对“启动风暴”是桌面虚拟化的难点，其问题表现形式比较简单，但虚拟桌面工作负载是可以预测的。相对于服务器的工作负载而言，普通的一台虚拟桌面所产生的所有存储I/O是比较低的，关键在于虚拟桌面的初始启动时相当消耗资源，此时操作系统和应用需要从存储读取大量的数据以加载和执行。

在高校云计算机管理中，桌面数据需求是设计管理模型结构考虑的重要条件因素之一，按照常规需求，简单的云桌面数据读写量用IOPS（每秒的输入输出量或读写次数）来衡量。假如通常情况下常见云桌面系统数据读写情况如表1所示：

表1　云桌面状态数据读写量情况

根据上表可知，桌面系统在启动时IOPS值为26，处于云桌面状态数据读写的最大值，如同时进行100个用户并发访问，则可以用以下公式计算出系统的最大IOPS需求：

i为桌面系统IOPS值，u为用户数，A、B代表用户读写比例值，系统写入数据需要写入与确认两次操作。如按照通常情况下云桌面读写比7:3计算，上述计算系统IOPS max为：3380 IOPS。

而目前市面上大部分SSD（固态）存储硬盘可以处理大约5000个IOPS，根据上述计算结果，在云管理模型中，数据访问与存储选择使用SSD硬盘可以满足云桌面系统IOPS以及数据存储容量需求。

如果用于虚拟桌面的存储系统均采用SSD磁盘，固然对存储系统的I/O速度有很大提升，但对于绝大多数用户而言，成本问题是各位设计者不得不考虑的一项重要问题，不过使用少量的SSD磁盘来承担启动风暴时所产生的大量I/O是有必要的。

而桌面用户数据存储与安全是模型设计考虑的另一问题，对于桌面用户数据，并发量远不足启动时的数据I/O需求，如仍用SSD硬盘来支持，必定增加建设成本，可选用15000rpm的SAS（串行连接SCSI）硬盘来划分共享数据存储区，既能解决用户数据存储的问题，又可控制成本。

云计算在高校计算机管理中的数据安全，远不及科研、军事、国安等涉密机构，面对于数据外泄、越权使用、内部泄密、非授权使用等数据安全风险要求等级远不足于上述涉密机构。而更多的是针对于桌面存储数据丢失或服务器系统丢失导致瘫痪的风险。在模型设计时存储硬盘采用RAID 5的方式来做磁盘存储阵列，可提高数据存储安全性能，并兼顾数据安全和存储成本，其特点是不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的校验信息存储到组成RAID5的各个存储磁盘上，并且校验信息和相对应的数据分别存储在不同的磁盘上。当其中某个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的校验信息去自动恢复被损坏或丢失的数据。

数据存储采用SSD与SAS接合的方式，利用云桌面管理系统将用户桌面母本映射成相应数量副本后均放入到SSD中，应对启动风暴。把虚拟桌面磁盘快照，放入到SAS中，形成共享数据存储区。虚拟桌面CPU资源、内存资源和各类应用服务由云桌面管理系统根据系统需求进行虚拟划分。形成如图1的云管理模型结构。

图1　云管理模型虚拟化应用结构

3　云技术在计算机管理中的应用

应用Intranet和虚拟技术的产物云平台来实现上述管理，将很容易解决高校计算机管理中面对的问题。云计算具有将各种计算机硬件资源、软件资源、存储资源等资源融为一体，形成大规模的共享资源虚拟服务池，把IT服务池化，各用户终端根据自身需求到虚拟服务池中获取相应的软件服务、平台服务、基础设施等服务。服务虚拟池化，便于高效的维护和管理，从而提高软、硬件资源的利用率，降低基础设施、设备投入成本，降低能耗节约资源。同时利用虚拟服务资源动态分配，实现负载均衡控制，提高了整个基础设备的可用性和实用性。

通过虚拟化技术的应用，构建虚拟云来实现计算机的管理，其应用实例为图2所示。

从应用实例结构上来看，传统PC终端的操作系统和应用软件都云桌面管理系统来进行分配，所有运算都由服务器来完成，用户终端可以使用云终端、瘦客户机、传统PC或笔记本电脑等智能设备来访问虚拟桌面，从而实现桌面环境集中管理、终端零维护和硬件资源动态分配。

（1）动态性

云管理模型能够实时监控计算资源，并根据已定义的协议和原则动态的分配和部署共享的计算资源，从而提高设备资源的有效利用率。

（2）虚拟性

计算资源的底层物理基础架构对于用户来说是透明的，云桌面终端用户通过简单的界面能够使用计算机虚拟资源，并具独享该资源的权力，有效的解决了计算机系统资源维护的难题。

（3）扩展性

云管理模型可以将需求任务分解成块，并将任务分配到可扩展的云服务器的架构中；当桌面用户需求增加，可在云服务器架构上进行灵活扩展，以达到满足用户需求的目的。

（4）能效性

由于桌面用户使用的是云终端、瘦客户机等设备，计算与存储在云端完成，其使用能耗与传统PC相比，耗电量较低。如表2所示。

图2　云管技术管理应用实例

表2　管理能效对比

4　结语

随着云技术的不断成熟，云给大家带了快捷和方便，应用云技术来实现计算机的管理，是计算机管理中的一次技术革新，突破了管理技术在时间、地点、设备型号的限制，使得计算机管在管理方式上可利用Internet实现3A的管理模式，即：Any time任何时间，Any where任何地点，Any device任何设备，解决了高校计算机管理和维护的难题。

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Computer Management;Virtualization;Cloud Technology;Model

Application of University Computer Management Technology Based on Cloud Computing

XIAO Xiang-lin，ZHOU Chun-rong
（Department of Information Engineering,Sichuan Vocational and Technical College of Communications,Chengdu 611130）

肖祥林（1981-），男，四川隆昌人，硕士，研究方向为嵌入式开发、计算机应用技术周春容（1981-），女，四川简阳人，副教授，硕士，研究方向为软件工程、数据库管理收稿日期：2015-11-26修稿日期：2015-12-26

云计算是一种以网络为载体的运算技术，运用云技术来对高校计算机进行管理，对于提高计算机服务能力、降低计算机管理复杂性、促进管理技术革新与进步有着重要的意义。通过桌面系统I/O需求的计算和分析，利用虚拟技术作为核心，构建高校云服务管理模型，解决计算机在管理中受时间、地点、设备等限制问题，与传统管理技术相比，是一种更加高效、经济、实用的管理技术。

Cloud computing is a computing technology based on network as the carrier,the application of cloud technology to the university computer management,for improving the service ability,reducing the complexity of computer management,promoting the management of technological innovation and progress has important significance.Through calculating and analyzing the desktop system I/O requirements, uses virtual technology as the core,constructs the cloud service management model to solve problem of computer in the management by the time,place and equipment such as limiting.Compared with traditional management technology is a more efficient,economy,practical management technology.