基于微软环境的校园私有云建设研究

陈培林

（常州卫生高等职业技术学校 信息处，江苏 常州 213002）

基于微软环境的校园私有云建设研究

陈培林

（常州卫生高等职业技术学校 信息处，江苏 常州 213002）

私有云是作为一个企业单独使用而构建的，它有着高效性、安全性、低成本性等优势。私有云是一种构建在高效、自动化和虚拟化基础设施上的共享多租户环境。将私有云技术应用到智慧校园的建设中是必然趋势。文章从智慧校园建设中基础设施的入手，分析和研究了云计算基础设施即服务模式及技术，在Hyper-V的基础上提出私有云的计算环境模式，为高校云计算环境的构建提供了可行办法。

私有云；智慧校园；IaaS

1 私有云概述

私有云在智慧校园建设中的应用以对各种资源进行整合，虚拟化基础设施管控功能及服务为主要目标。整合数据中心是私有云环境构建的入手点，可将虚拟化软件部署在服务器中，虚拟机中部署网络和存储中的应用。对计算资源进行虚拟化和集中，实现跨系统的资源共享，提高每个资源池的利用率水平，进而提升总体效率。

2 基于校园网的私有云设计

校园 IT 部门针对旨在提高灵活性和 IT 效率的私有校园云应制定相应的架构和实施蓝图。在高校内部使用私有云可以对各种资源进行整合，提高整个网络使用性能，从而达到数据标准、管理和维护的统一。

2.1 高校网络环境分析

当前计算机科学技术的发展日新月异，软硬件更新速度快。因此高校信息化的建设和管理面临着跟不上IT技术更新换代的困扰。

服务器存储等核心硬件资源依然各自独立服务于各自的应用，未能实现硬件资源的整合和共享，资源利用率偏低，这造成IT管理员的维护和管理工作量也很大，而且相当复杂，具有很大的重复性，极大地影响工作效率。

传统的计算方法其低灵活性和低效率严重制约了校园网满足日趋增长的业务需求的能力。

2.2 私有云总体架构

构建私有云架构，旨在确立私有云总体设计规划，为下一步私有云的实施奠定基础。对高校私有云信息平台的设计规划方案如图1所示。

2.3 私有云架构的主要元素

该架构的主要元素包括基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS）可提供基于虚拟基础设施的动态可扩展资源；平台即服务（Platform as a Service，PaaS），构建于IaaS之上，可通过添加大量应用均使用的标准化服务堆栈来简化应用开发；支持业务团队请求、管理和追踪云资源的自助服务门户。该云架构还包括软件即服务（Software as a Service，SaaS）是为用户提供转换为服务的应用。

3 私有云IaaS解决方案

基础设施即服务为一套支持私有云的虚拟化多租户基础设施。IaaS基础设施可提供计算服务，通常以带有相关存储和网络连接的虚拟机（Virtual Machine，VM）形式存在。它可使不同的多个应用无缝共享通用的基础物理资源，例如服务器和存储。为了构建这种基础设施，应该加速虚拟化的采用。通过服务器更新以及将多台旧服务器的工作负载整合到基于英特尔®至强®处理器的全新的、更强大的服务器上的虚拟机中来实现这一目标。与此同时，向大型服务器资源池中整合物理资源，例如服务器、存储构架和网络宽带等，如图2所示。基于虚拟化基础设施的大型资源池具有更高的灵活性和效率。

每个物理主机的资源均已被虚拟化并以多个虚拟机的形式运行多个操作系统和应用实例。私有云IaaS由跨越多个主机和存储构架的虚拟化资源池（计算、内存、存储和宽带）组成。多租户（面向不同客户的不同资源池）服务运行在共享物理基础设施之上。

体系结构的基础包括以下几个方面：

（1）硬件层。硬件层包括数据中心设备和机械系统，还有存储、网络和计算基础结构。其中的每个元素都必须提供有效的管理接口，以便与更高的体系结构层级交互。具体的示例包括：支持Web服务管理（WS-Management）的服务器以及提供Windows PowerShell或存储管理计划—规范（SMI-S）接口的存储阵列。

（2）虚拟化层。Windows Server 2012 R2和 Hyper-V提供了虚拟化层。这可以让人们将虚拟机和网络与VLAN结合使用，并通过对共享卷和虚拟磁盘进行群集操作来提供存储。虚拟化层帮助实现了NIST的几种基本特征，例如资源池和伸缩性能。通过虚拟化，就能更快地共享和设置容量。

（3）自动化层。从下往上，自动化层是堆栈中的下一个层。就 IT 流程自动化来说，自动化层、管理层和业务流程层是从最精细逐步演变到最广泛。最底层为自动化层，包括像Windows PowerShell 2.0，Windows管理规范（Windows Management Instruction，WMI）和WS-Management这样的技术。这些基础技术为高层管理系统与物理和虚拟资源之间提供接口。

4 Iaas实施计划

基础设施能力阶段划分要以一种务实的思路来部署企业私有云。在有限的资源下，必须确定优先级分阶段引入实施，同时继续支持传统环境。在划分阶段时充分利用了行业标准软硬件中的主要新技术。这些技术包括基于英特尔至强处理器的虚拟化软件和服务器可扩展性的重大改进。结合英特尔®虚拟化技术的强大特性和商业化虚拟化软件，提供了经济高效的高可用性、改进VM隔离和提高应用服务质量。所以通过将工作负载从较老且低效的服务器整合到数量较少且更高效的新服务器上，能够显著降低总体功耗。表1中列出了选定的近期、中期和长期技术能力。

表1 私有云基础设施能力阶段划分

5 校园私有云优势

一是云计算打通数据中心资源孤岛，实现了资源整合和共享，从而大幅度地提升资源利用率。如，通过云计算的虚拟技术可以将现有应用包括Web，OA办公、一卡通系统、教务系统、后台数据库等进行整合。

二是学校IT部门可以充分发挥技术优势，负责IT资源的运维和服务，从繁复的技术细节中解放出来，专注于自己的业务建设和运营。学校师生使用网络更加方便、高效、安全。

三是实现了硬件资源统一规划、统一采购。业务单位根据自己需求按照标准的流程提出资源使用需求，审批通过后后台系统自动从资源池中分配资源创建虚拟机并部署软件系统，大大缩短项目建设周期。

四是实现统一监控、统一安全防护、统一容灾备份，从而保障系统及数据更加安全可靠地运行。

6 结语

私有云技术提供了最可靠、最安全的数据存储并能轻松实现不同设备间的数据与应用共享，这对建设智慧校园有着极其重要的应用价值。

[1]九叔.微软System Center 2012 R2私有云部署实战[M].北京：人民邮电出版社，2015.

[2]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.

[3]（美）米勒西，格林，布斯.精通Windows Server 2012 R2[M].5版.张楚雄，孟秋菊，译.北京：清华大学出版社，2015.

Research on the construction of campus private cloud based on microsoft environment

Chen Peilin
（Information Office of Changzhou Health Higher Vocational and Technical College, Changzhou 213002, China）

Private cloud as a separate enterprise use construction, it has high efficiency, safety, low cost and so on. The private cloud is a kind of efficient construction in multi tenant environment, sharing automation and virtualization infrastructure. Private cloud technology will be applied to the construction of the wisdom of the campus is an inevitable trend. This paper starts from the construction of smart campus infrastructure, analysis and research of the cloud computing infrastructure as a service model and technology, put forward mode of private cloud computing environment based on Hyper-V, the construction of the environment provides a feasible way in cloud computing way.

private cloud; smart campus; IaaS

陈培林（1986— ），男，江苏常州，本科，助理工程师；研究方向：计算机科学与技术。