云时代的校园数据中心建设①

摘 要：该文阐述了在建设数据中心中利用云计算技术的优势，提供了笔者在数据中心建设中的整体解决方案。运行了一段时间后，感觉到云计算数据中心整体解决方案节省了成本，提高了设备的利用率以及系统的易操作性，保证了数字化校园的可持续性发展。

关键词：云数据中心 虚拟化 存储

中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（c）-0018-02

1 信息技术发展趋势

随着网络技术的不断进步，信息技术也随着网络技术的发展到了全新的阶段，人工智能、云计算、大数据、物联网、移动互联等新技术开始涌现并逐渐走向成熟，日益改变着教育信息化发展过程，在Web 2.0不断延伸的时代，从数字空间正一步一步延伸到了物理空间，逐渐改变着人类的思维方式、社会生活、经济发展、社会组织与运作模式；信息系统作为公共的、开放的、共享的系统逐渐成为常态，信息系统的对外开放带来了规模效应、大数据积累以及用户的不断增加和集聚，而用户数量的增加又实现了信息的广泛传播与分享，使得数据中心相关的应用、管理等技术得到了促进和发展。

2 基于Web2.0的新一代数字化校园

高校的数字化校园建设开始进入Web 2.0时代，学校也从教育管理信息化向整个教育体系的信息化转变，服务对象也拓展到教学、科研、文化传承各领域和社会服务，其目标主要是为学校人才培养提供服务，通过高校信息技术手段来提高学校将办学优势转化为人才培养优势的能力，通过教育信息化实现教育的现代化。Web 2.0为知识的积累、组织、传播和创新服务，为师生搭建发现知识、存储知识、组织知识、交流知识、传播知识的数据平台。通过教育信息化云平台，利用信息技术为师生提供资源存储、信息查询、账目支付、知识拓展、位置服务等基础信息技术服务。然而，云计算也决不是简单地将用户原有的IT资源集中在一起就可以实现Web 2.0等资源，方便了师生，降低了管理难度。云计算作为一种新型服务计算模式，能够把信息技术中的基础设施中的存储资源、计算资源、传输资源以及应用资源以服务的形式提供给用户，同时作为一种全新的基础架构数据资源的管理方法，能够把大量的、高度虚拟化的数据资源集中起来，组成一个庞大的资源池。在建设云数据中心的过程中要达到这些特征，高校首先在建设初期需要投入加大的财力，建设存储池、数据交换池、计算池，只有上规模，才能有高的效率，降低管理成本，实现快速的可伸缩性。

3 校园云实施方案

校园云数据中心建设需要认真考虑以下一些问题：资源配置管理、故障管理、服务质量评价、云安全利用、规模与成本的平衡、基于云服务的数字校园应用建设模式。全新的网络架构、存储和虚拟化技术，将数据计算、存储及数据交换整合在一起，采用32路刀箱服务器代替独立服务器，采用存储SAN和NAS混合架构，构成私有云数据中心，把高校大量虚拟化的数据资源放入私有云中，组成一个庞大的数据资源池，以服务方式为师生提供资源。利用刀片服务器系统，采用灵活集中并且合理搭配的存储解决方案和虚拟化技术，将各部门分散的资源，统一集中在学校构建的数据中心虚拟云计算环境中。确保学校的投入能不断地促进为教学、科研、社会服务的能力，进而促进学校教学、科研、管理、师生生活的现代化。

该校选用的设备参数配置情况如下。

数据中心刀片服务器计算池：即刀箱内配置12个刀片服务器节点模块，每节点配置4颗Intel至强E7-2860十核CPU；配置DD3内存256 GB。数据中心交换节点设备：配置4台统一交换机作为计算节点、存储、网络的纽带，通过交换节点将计算、网络、存储融合。SAN模式存储架构：使用2台16口带有8 GB光纤模块的交换机作为高速SAN模式架构网络，并配全16个8 GB短波模块。分布式虚拟交换软件：配置不少于16个CPU的许可。数据中心存储池：配置了两个NAS架构的控制器，带有8个8 Gb光纤通道接口，采用因特尔四核处理器，主频>2.3 GHz；内存配置>32 GB，每个控制器配置2个10 Gb端口，磁盘接口大于4个6 GB四通道SAS磁盘接口，最大可扩展硬盘数量>250个；配置了1T、15 000转SAS高速硬盘18个，2 TB低速NL-SAS磁盘70个，100 G企业级闪盘5个，总存储容量大于160 T。虚拟机与链路负载均衡：防止数据在单一通道的拥挤，提供一套完整的负载均衡设备，实现对出口链路的负载均衡，做到能均衡的分担数据流量，防止拥塞发生，支持所有基于TCP/IP协议的服务器负载均衡；云管理平台软件：为校园云计算数据中心设计的管理平台可以提供对云数据中心体系架构中的硬件及软件的访问，实现对策略、状态监控、故障检测、信息审核及数据统计收集等的管理。

通过对云计算数据中心考察、论证、选型、建设、运行、测试后，我们认为：

（1）云計算环境下数据中心的资源是高度虚拟化的，对资源的分配进行动态部署，云计算管理平台对云软硬件资源的合理调配，从根本上解决了资源池的管理问题，通过对网络应用资源的集中和整合，为下一步的智慧校园建设创造了良好的条件。

（2）在云计算环境下，虚拟化后其组件是多对多的相互关联的关系。当某个地方出了问题或故障，将不可避免地影响到其他组件的运行。作为高度集成的云计算数据中心，故障的定位是云计算环境下数据中心运行和管理面临的重要挑战。

（3）云计算时代的信息技术资源是利用互联网络以服务的形式提供给师生，利用云管理平台可以快速地为师生配置“一台”具有完全管理权限的虚拟服务器，并能在几分钟内利用操作系统及配置的定制模板就能把标准的操作系统及配置安装完成，根据用户要求，做个性化处理就能提供给用户。

（4）云计算时代其安全性带来的安全问题比以往任何时候更为突出，特别是无隔离的虚拟服务器之间的ARP病毒的侵害尤为突出，这种问题可以通过对虚机更细致的Vlan划分来解决；应用多活云计算数据中心架构的冗余建设方案，实现跨数据中心的应用在线移动、维护、自然灾害避免及迁移关键应用等，但这样将增加建设成本。

（5）云时代的数据中心，资源实现了高度集成，服务自动化、平台化，云数据中心在前期的建设中，建设成本可能大于普通数据中心建设的成本，考虑到长期的使用、扩展、维护、管理等综合因素，要比传统数据中心应用来的快捷、方便、智能、高效。

（6）利用云数据中心的高度虚拟化，整合高校现有的教学资源到统一云计算平台中，可以轻松实现校园的统一身份认证、统一信息门户、统一数据交换和共享数据库的建设目标。为关键业务应用程序动态分配资源，实现了内存的动态共享使用，使得内存分配可以大于实际的硬件内存容量，提高了资源利用率和设备应用效率。利用云管理平台平衡各CPU处理能力，提高内存的共享能力，合理划分虚拟机的密度及合理配置虚拟机资源，能够最大限度地获得云计算数据中心的资源优势。在统一了网络接入层，以同样的方式管理虚拟机链路与物理服务器链路时，将获得更出色的服务质量。

从学校建设完成云数据中心以来，从运维服务和技术支持来看，包括信息技术基础设施建设和优化、业务支持与业务系统建设、数据支持与服务、信息技术运行环境维护、用户服务支持等内容。校园云数据中心是高校信息技术服务的组成部分，校园云数据中心面对学校的部门、院系和全校师生提供服务到各学校之间实现云资源的共享，云时代，随着校园云数据中心技术的完善和不断更新，其安全性也面临着新的机遇和挑战，从国家教育层面来看，将学校所有资源放到公共云，实现各学校之间资源的共建、共维、共用、共享，这是一个非常理想的目标。现阶段高校逐步推进私有云，以云的方式为社会提供相应的信息技术服务，各高校之间在达到一定的私有云规模后，利用自己特有的资源，以云的方式实现资源的共享并可以为服务社会。

参考文献

[1] 李洪民.基于WMware的高校数据中心虚拟化设计与研究[J].数字技术与应用，2011（10）：65-66.

[2] 周俐军，林泽东，刘伟科.基于VMware的高校数据中心虚拟化管理探究[J].中国管理信息化，2011（9）：65-66.