盧 清,李春生(東北石油大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心,黑龍江 大慶 163318)

尹義方(東北石油大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

一種面向服務(wù)的云計算數(shù)字化校園架構(gòu)模型

盧 清,李春生(東北石油大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心,黑龍江 大慶 163318)

尹義方(東北石油大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

針對當(dāng)前高校數(shù)字化校園各應(yīng)用系統(tǒng)獨立建設(shè)、系統(tǒng)管理難度高、資源使用效率低且系統(tǒng)能耗高等問題，采用SOA的架構(gòu)特點和云計算的資源部署模式對數(shù)字化校園的建設(shè)模型進行重新規(guī)劃，構(gòu)建了一種面向服務(wù)的云計算數(shù)字化校園架構(gòu)模型，試驗驗證模型具有可行性和優(yōu)越性，模型的整體架構(gòu)思想為數(shù)字化校園建設(shè)和發(fā)展提供了新的解決思路。

SOA；云計算；數(shù)字化校園；虛擬化

目前，各高校已經(jīng)建成了校園網(wǎng)絡(luò)，但硬件設(shè)備分散在中心機房和院系管理部門，如何充分利用這些分散的、獨立的硬件資源為用戶提供云服務(wù)是研究的熱點。因此需要研究搭建資源的交流共享平臺，提供統(tǒng)一的硬件支持，使管理人員能夠從硬件維護和系統(tǒng)維護中脫離出來進行更有效的管理，實現(xiàn)用戶通過云終端就能監(jiān)控和管理相關(guān)設(shè)備的運行狀況；針對各種服務(wù)調(diào)用靈活性差，校園內(nèi)管理部門、院系的應(yīng)用和信息服務(wù)系統(tǒng)的單獨部署，各高校之間信息資源共享性差的特點，需要研究實現(xiàn)一種按需分配、動態(tài)分配資源的云計算數(shù)字化校園建設(shè)指導(dǎo)模型。

1 云計算模式的數(shù)字化校園

圖1 云數(shù)字化校園的總體架構(gòu)服務(wù)層次圖

云計算是一種新的IT架構(gòu)模式，其核心思想是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個資源池以提供用戶所需的服務(wù)。云計算數(shù)字化校園首先是一個平臺，是服務(wù)于高校整體發(fā)展戰(zhàn)略、服務(wù)于教學(xué)科研業(yè)務(wù)、服務(wù)于廣大師生用戶的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)支撐平臺[1]；其次云計算數(shù)字化校園是一種模式，是按需分配、按需使用的信息服務(wù)交付和使用模式；再次云計算數(shù)字化校園是一個環(huán)境，是普適接入、統(tǒng)一交換、虛擬化、泛載、可信、綠色低碳的信息服務(wù)環(huán)境,云計算數(shù)字化校園的目標是像用電一樣使用校園網(wǎng)資源[2]。云計算的服務(wù)層次搭建主要有Iaas，Paas和Saas 3個層次(見圖1)：Iaas層提供云計算校園網(wǎng)的存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置，提供按需擴展和靈活管理的功能,用來實現(xiàn)高性價比、高可靠性、高可用性以及高可伸縮性的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)；Paas層在云計算數(shù)字化校園中提供服務(wù)總線、公共基礎(chǔ)服務(wù)，以及支持應(yīng)用服務(wù)的即插即用的平臺服務(wù)；Saas層為云計算數(shù)字化校園的建設(shè)提供定制與創(chuàng)建面向具體應(yīng)用的服務(wù)，用以實現(xiàn)數(shù)字化校園的用戶個性化、服務(wù)整合和信息聚合服務(wù)。

2 基于SOA的云計算數(shù)字化校園模型設(shè)計

圖2 基于SOA的云計算數(shù)字化校園模型

基于SOA的云計算數(shù)字化校園模型如圖2所示。

2.1云終端

由分布在校園網(wǎng)絡(luò)的瘦客戶端組成，云計算的虛擬封裝性可以使用戶通過電腦、手機、PDA等多種終端訪問資源，甚至可以定制服務(wù)、建立符合自己需要的學(xué)習(xí)環(huán)境[3]。

2.2云通道

資源服務(wù)中間件層和面向服務(wù)的核心層，提供對校園存在的有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的資源整合，通過虛擬化技術(shù)形成系統(tǒng)調(diào)度使用幾類共性支撐服務(wù)。

2.3云服務(wù)

根據(jù)業(yè)務(wù)或用戶的需要進行分配，實現(xiàn)同一個校園、同一個網(wǎng)絡(luò)承載教學(xué)、科研、教師、校友服務(wù)等各項業(yè)務(wù)和應(yīng)用[4]。

3 測試結(jié)果與分析

3.1總體設(shè)計

在模型研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合東北石油大學(xué)數(shù)字化校園建設(shè)需求，利用現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和硬件設(shè)備，部署實驗環(huán)境，主要對基礎(chǔ)設(shè)施資源虛擬化、應(yīng)用程序的云中部署等操作進行了測試，主要包括基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化測試和應(yīng)用系統(tǒng)在云中應(yīng)用的性能測試2部分。東北石油大學(xué)目前擁有萬兆級校園網(wǎng)和集設(shè)備、數(shù)據(jù)、管理于一體的數(shù)據(jù)中心。校園網(wǎng)6條萬兆骨干鏈路，樓宇之間千兆互連，百兆到桌面；校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心硬件資源豐富，現(xiàn)有服務(wù)器和存儲設(shè)備40余臺，磁盤陣列5臺，總存儲量約80T，服務(wù)器DMZ安全區(qū)主要包括浪潮NF5606、浪潮NF560D2、聯(lián)想萬全R280、IBM xseries 225等。

3.2試驗環(huán)境部署

改變原有一臺服務(wù)器運行一種服務(wù)的模式，從40多臺服務(wù)器中選出4臺，按集群的方式連接共享存儲。在4臺服務(wù)器上分別安裝ESX。其次另外選取一臺服務(wù)器作云平臺控制器安裝VCenter，實現(xiàn)對4臺服務(wù)器的虛擬化池管理和性能監(jiān)測[5]。通過控制臺創(chuàng)建12個虛擬機，將DMZ區(qū)服務(wù)器打破原有部署方式，按照圖3進行重新部署。

圖3 基礎(chǔ)設(shè)施部署圖

3.3性能測試

1)虛擬化資源池實現(xiàn) 對物理機虛擬出的CPU、Memory、Disk和虛擬化網(wǎng)卡的使用情況進行監(jiān)控，為虛擬機的創(chuàng)建、虛擬機的遷移做準備。其中基于聯(lián)想萬全R280服務(wù)器的虛擬化資源池性能監(jiān)控當(dāng)前共有8個虛擬化CPU，每個虛擬機的CPU和內(nèi)存利用率如圖4所示。

圖4 聯(lián)想萬全R280資源池資源圖

2)云環(huán)境中應(yīng)用程序性能測試 由于東北石油大學(xué)原有應(yīng)用系統(tǒng)部署模式為一臺服務(wù)器上運行一個服務(wù)，將原有的網(wǎng)絡(luò)辦公系統(tǒng)部署到云中，需要分別對本地服務(wù)和云中服務(wù)進行性能測試。使用網(wǎng)站壓力測試工具WAS對本地服務(wù)和云中的服務(wù)進行同等條件下的壓力測試。

測試共分為2組對比測試，第1組為網(wǎng)絡(luò)辦公系統(tǒng)在本地物理機上壓力測試；第2組為網(wǎng)絡(luò)辦公系統(tǒng)在云環(huán)境中的壓力測試。2組采用相同的壓力系數(shù)和測試方法。第1次作為正常訪問情況下，設(shè)置線程數(shù)為40；第2次訪問量急劇增加，因此設(shè)置線程數(shù)為80。性能測試參數(shù)對比如表1所示。第1次壓力測試表明系統(tǒng)在本地服務(wù)器和在云服務(wù)器上，40個用戶同時操作的錯誤率可以忽略，可以滿足學(xué)校日常辦公使用；第2次云中的辦公系統(tǒng)測試有少量的接收和超時錯誤，但不影響用戶的正常訪問。第2次本地高峰時段測試的接收錯誤率明顯增高，影響用戶訪問效率。測試結(jié)果反映出高峰時段網(wǎng)絡(luò)辦公系統(tǒng)在云環(huán)境中運行效果比本地機運行效率高，體現(xiàn)了云中應(yīng)用部署的性能優(yōu)勢。

表1 網(wǎng)絡(luò)辦公系統(tǒng)性能測試參數(shù)對比

4 結(jié) 語

在高校傳統(tǒng)數(shù)字化校園硬件體系結(jié)構(gòu)研究基礎(chǔ)上，根據(jù)模型的架構(gòu)需求，改變原有硬件基礎(chǔ)設(shè)施的部署方式，將服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)按照云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)進行重新部署，搭建基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)的資源管理平臺，經(jīng)過試驗驗證，該平臺具有較好的硬件資源管理能力。提高了資源的利用率，實現(xiàn)計算資源的按需分配，同時將各部門系統(tǒng)管理人員從硬件維護中解脫出來，下一階段的主要任務(wù)是對數(shù)字化校園的海量數(shù)據(jù)存儲問題做更深入的研究。

[1]孫柏祥.云計算——學(xué)校教育信息化建設(shè)和發(fā)展的新模式[J].中國電化教育,2010(5):123-125.

[2]黎加厚.走向教育技術(shù)“云”服務(wù)[J].遠程教育雜志，2008(3)：17-18.

[3]汪洋.云計算在院校教育中的應(yīng)用初探[J].科技經(jīng)濟市場，2009(4):8-11.

[4]梁向陽.計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能評測[J]. 計算機技術(shù)與發(fā)展，2011(1):32-36.

[5]徐迪威.云計算關(guān)鍵技術(shù)探究[J].現(xiàn)代計算機，2010(7):41-43.

[編輯] 洪云飛

TP311

A

1673-1409(2012)05-N142-03

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.047

2012-02-12

黑龍江省教育科研重點課題資助項目(HZG142)。

盧清(1981-)，女，2004年大學(xué)畢業(yè)，碩士，助理研究員，現(xiàn)主要從事計算機網(wǎng)絡(luò)、人工智能及其應(yīng)用方面的研究工作。