陳慧芬， 盧慶武

(惠州學(xué)院教育技術(shù)中心，廣東惠州516007)

0 引言

高校機(jī)房不僅是廣大師生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研的場(chǎng)所，而且是各類計(jì)算機(jī)培訓(xùn)以及考試不可或缺的場(chǎng)所。由于高校機(jī)房使用頻率高，各類人員使用要求不一，機(jī)房面臨著硬件和軟件的要求也各有差異。這對(duì)機(jī)房的維護(hù)管理人員來說，是一項(xiàng)繁雜和艱巨任務(wù)。比如，硬件的日常維修維護(hù)，以及機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)的拆、裝檢測(cè)排故，系統(tǒng)和各類軟件的安裝和升級(jí)維護(hù)，以及各類病毒泛濫防不勝防等等的因素和問題。對(duì)此，為了確保正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研和各類培訓(xùn)、考試任務(wù)順利完成，機(jī)房管理人員就必須想盡各類辦法來加強(qiáng)防護(hù)和管理。目前高校機(jī)房，通常采用單機(jī)安裝殺毒軟件，冰點(diǎn)還原軟件或硬件還原卡等等防護(hù)措施來實(shí)現(xiàn)機(jī)房管理。但這種種防護(hù)措施并非絕對(duì)保險(xiǎn)和安全，其本身也不例外都存在著漏洞和缺陷，在實(shí)際運(yùn)用中各種問題和麻煩較多。而且，在當(dāng)下作為機(jī)房管理中最得力的硬件還原卡，其本身的質(zhì)量和兼容性也存在著諸多問題。運(yùn)用新的云計(jì)算技術(shù)，就能很好解決機(jī)房管理中出現(xiàn)的各種疑難問題。

1 云計(jì)算

云計(jì)算是一種新的IT基礎(chǔ)設(shè)施以及服務(wù)的交付和使用模式，通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的硬件、軟件和平臺(tái)等資源?？筛鶕?jù)需要?jiǎng)討B(tài)地提供、配置、以及取消供應(yīng)的計(jì)算和存儲(chǔ)平臺(tái)［1-2］。云計(jì)算具有超大規(guī)模、高擴(kuò)展性、虛擬化、高可靠性、經(jīng)濟(jì)性和按需服務(wù)等特點(diǎn)。云的規(guī)模可以動(dòng)態(tài)伸縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長(zhǎng)的需要。云計(jì)算支持用戶在任意位置，使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。應(yīng)用操作始終在云中某處運(yùn)行，用戶無需了解不用擔(dān)心應(yīng)用運(yùn)行的具體位置。而且，云采用數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)和可互換等措施保障服務(wù)的高可靠性。由于云具有的特殊容錯(cuò)措施，所以可采用極其廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)來構(gòu)成云，云采用自動(dòng)化集中式管理，使企、事業(yè)單位和用戶無需負(fù)擔(dān)日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本?？上袼?，電，煤氣那樣按需購(gòu)買計(jì)費(fèi)［3-4］。

2 高校機(jī)房在管理中的現(xiàn)狀分析

2．1 殺毒軟件

目前，高校機(jī)房常用的中外殺毒軟件有360、瑞星、金山毒霸、江民、木馬殺客、趨勢(shì)科技PC-cillin、卡巴斯基、NOD32、諾頓、比特梵德(BitDefender)、AVG等等。在實(shí)際防御和查殺應(yīng)用中，各有優(yōu)、缺點(diǎn)。殺毒軟件的誤殺、誤報(bào)一直是機(jī)房管理和用戶哭笑不得的問題。調(diào)查顯示，管理人員和用戶最無法忍受的是，電腦因?yàn)闅⒍拒浖`殺的事時(shí)有發(fā)生，造成藍(lán)屏、黑屏，乃至丟失重要資料，甚至造成系統(tǒng)癱瘓等故障。從保護(hù)用戶的角度出發(fā)，殺毒軟件必須具備查殺的高、精、準(zhǔn)。而殺毒軟件的缺陷在于，殺軟的查殺能力往往與誤殺率成正比:查殺能力強(qiáng)的，往往誤殺率高;誤殺少的，查殺能力又差。

2．2 冰點(diǎn)還原

冰點(diǎn)還原精靈(DeepFreeze)是由Faronics公司出品的一款系統(tǒng)還原軟件，它可自動(dòng)將系統(tǒng)還原到初始狀態(tài)，保護(hù)系統(tǒng)不被更改，能夠很好地抵御病毒的入侵，以及人為對(duì)系統(tǒng)有意或無意的破壞。還原精靈的安裝不會(huì)影響硬盤分區(qū)和操作系統(tǒng)。輕松安裝、動(dòng)態(tài)保護(hù)、實(shí)時(shí)瞬間恢復(fù)，操作簡(jiǎn)單。但冰點(diǎn)還原其安全可靠性較差，只有從硬盤啟動(dòng)，Deep Freeze才能有效地保護(hù)系統(tǒng)，因此，必須杜絕從軟盤、光盤或其他途徑啟動(dòng)電腦。同時(shí)必須修改CMOS設(shè)置，在CMOS選項(xiàng)里只允許從硬盤啟動(dòng)，并加設(shè)CMOS密碼，禁止別人更改CMOS設(shè)置。對(duì)某些病毒，尤其是機(jī)器狗類病毒難以起到徹底防御的效果［5］。

特別當(dāng)學(xué)校、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的機(jī)房要進(jìn)行大批量系統(tǒng)升級(jí)更新時(shí)或安裝軟件時(shí)，冰點(diǎn)還原軟件的缺陷在于，無法實(shí)現(xiàn)硬件還原卡的網(wǎng)絡(luò)拷貝、增量拷貝等功能。當(dāng)要升級(jí)安裝系統(tǒng)或軟件時(shí)，只能一一單機(jī)解鎖，安裝和還原。因此，使用Deep Freeze還原軟件，仍然無法減輕和解決機(jī)房管理人員實(shí)際工作強(qiáng)度和壓力。

2．3 硬盤還原卡

硬盤還原卡(保護(hù)卡)的種類很多，其工作原理基本相同，主體是一塊芯片，安插在主板上與硬盤的MBR協(xié)調(diào)工作。目前基本上都是PCI接口，也有為ISA總線設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。硬盤還原卡基本上可分為3種類型:單機(jī)卡、網(wǎng)絡(luò)卡和增霸卡。單機(jī)卡，其卡上只有保護(hù)芯片;網(wǎng)絡(luò)卡，其卡上是既有保護(hù)芯片，又加裝了網(wǎng)卡設(shè)備裝置，故具有網(wǎng)絡(luò)維護(hù)功能，是一種二合一的硬盤還原卡;增霸卡，主要是在網(wǎng)絡(luò)還原卡的基礎(chǔ)上增加了增量拷貝功能。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，還原卡技術(shù)也在不斷進(jìn)步中，比如，新型還原卡(噢易 FREE卡)還增加了無基點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)差異拷貝、多頻道技術(shù)、虛擬系統(tǒng)功能等［6-10］。

硬件還原卡其優(yōu)點(diǎn):是不依賴于操作系統(tǒng)及其他軟件，對(duì)主機(jī)速度影響較小，支持單一軟件或多重?cái)?shù)據(jù)的傳送，具有網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，增量拷貝和無基點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)差異拷貝等功能，有利于系統(tǒng)升級(jí)更新和和增減軟件的安裝和維護(hù)。雖然硬盤還原卡在當(dāng)下機(jī)房管理維護(hù)中是最受青睞的，但在機(jī)房的實(shí)際操作使用中，不管是傳統(tǒng)的硬盤還原卡還是新型的還原卡(噢易 FREE卡)，同樣存在著不同程度的問題和缺陷，特別突顯的是，與主板的兼容性問題，硬盤還原卡，通常都是PCI接口，使用中容易與主板接觸不好，而導(dǎo)致保護(hù)失效，甚至計(jì)算機(jī)無法啟動(dòng);其次，在網(wǎng)絡(luò)增量拷貝或差異拷貝中，不但會(huì)出現(xiàn)拷貝速度慢、消耗時(shí)間長(zhǎng)的問題;更讓機(jī)房技術(shù)管理人員頭痛的是，當(dāng)還原卡使用期還不到半年就開始出現(xiàn)各種狀況，不是接觸不良不能啟動(dòng)，就是啟動(dòng)后不到10 min就卡機(jī)死機(jī);特別在升級(jí)或增減軟件時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)拷貝不到10 min，就開始不斷斷線，到最后拷貝成功率不到一成的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

由此可見，硬盤還原卡在機(jī)房的實(shí)際應(yīng)用中，并非象產(chǎn)品推介的那樣好使用，其新增的一些維護(hù)管理功能，在技術(shù)層面上仍然存在著不少缺陷和不夠完善地方。造成機(jī)房技術(shù)管理人員，需要不斷開機(jī)箱去處理因還原卡與主板接觸不良而引起的各種故障。所以硬盤還原卡在質(zhì)量上、技術(shù)兼容性和功能使用等層面上均需加以改進(jìn)提高和完善。

3 云計(jì)算在高校機(jī)房的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

針對(duì)高校機(jī)房教學(xué)設(shè)備資源現(xiàn)狀，通過分析和利用云計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。解決目前高校計(jì)算機(jī)機(jī)房教學(xué)設(shè)備資源緊缺，維修維護(hù)經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足，以及解決在實(shí)際機(jī)房管理中出現(xiàn)的各種問題和壓力，是具有應(yīng)用研究的現(xiàn)實(shí)意義。

3．1 降低機(jī)房計(jì)算機(jī)設(shè)備的投入和維修維護(hù)成本

各高校為了解決和滿足越來越多的教學(xué)需求，每年不得不增大計(jì)算機(jī)設(shè)備的投入量，對(duì)部分超過使用年限，處于淘汰邊緣的計(jì)算機(jī)設(shè)備，汰淘之浪費(fèi)可惜，用之問題又不斷。如果使用云計(jì)算技術(shù)的服務(wù)模式，只要機(jī)房計(jì)算機(jī)設(shè)備能接入到互聯(lián)網(wǎng)的云端，云提供商就可運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)，按需動(dòng)態(tài)地提供、配置、以及取消供應(yīng)的一種新型的商業(yè)計(jì)算服務(wù)云平臺(tái)。對(duì)于處于淘邊緣硬件配置較低的電腦，只要該電腦能正常啟動(dòng)并能接入云端網(wǎng)絡(luò)，就能獲取虛擬操作系統(tǒng)桌面。由此，計(jì)算機(jī)設(shè)備就不會(huì)因配置低而過早被淘汰造成浪費(fèi)，這就是云計(jì)算的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)所在。云計(jì)算支持用戶在任意位置，使用各種終端設(shè)備獲取應(yīng)用服務(wù)。利用云計(jì)算服務(wù)，就能解決機(jī)房客戶端因超負(fù)荷使用設(shè)備而帶來的設(shè)備故障［11］。比如:服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、內(nèi)存、硬盤等配件的容量擴(kuò)充、升級(jí)，以及檢修、維護(hù)等可由云服務(wù)商提供和解決。對(duì)此，不但減少了高校計(jì)算機(jī)設(shè)備等硬件的資金投入，同時(shí)也減輕了機(jī)房實(shí)驗(yàn)技術(shù)管理人員的工作強(qiáng)度和壓力［12-14］。

3．2 節(jié)省操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的升級(jí)和維護(hù)費(fèi)用

由于云規(guī)模是可以動(dòng)態(tài)伸縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長(zhǎng)的需要。而且云具有的特殊容錯(cuò)措施，所以可采用極其廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)來構(gòu)成云，這就是云計(jì)算具有經(jīng)濟(jì)低廉的特點(diǎn)，云提供商除了提供商業(yè)云服務(wù)，還經(jīng)常提供免費(fèi)云服務(wù)。其優(yōu)勢(shì)在于，不管用戶使用何種終端設(shè)備，只要能接入云服務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，云計(jì)算就能根據(jù)客戶的需求按需提供和按需使用，讓客戶少花錢或不花錢就能享用到虛擬化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的各類正版系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，同時(shí)更不用擔(dān)心操作系統(tǒng)和各類應(yīng)用軟件以及版本的升級(jí)和維護(hù)問題。

3．3 提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全保障，降低管理成本

云計(jì)算，是采用數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)和可互換等措施，來保障服務(wù)的高可靠性，使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)可靠。避免了用戶將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在個(gè)人計(jì)算機(jī)上，而不用擔(dān)心一旦，由于個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備(如硬盤、U盤、光盤等)損壞或一些誤刪除操作或病毒入侵，而造成數(shù)據(jù)丟失。而且云采用的是自動(dòng)化集中式管理［15］，校方和用戶無需負(fù)擔(dān)日益高昂的數(shù)據(jù)管理成本。

4 云計(jì)算在機(jī)房管理中的構(gòu)建

4．1 云計(jì)算中心的服務(wù)體系結(jié)構(gòu)

該云計(jì)算機(jī)房以網(wǎng)絡(luò)上的云計(jì)算中心為核心，動(dòng)態(tài)獲取機(jī)房所需要的軟、硬件資源、存儲(chǔ)服務(wù)等。機(jī)房在使用時(shí)，通過通信鏈路接入云計(jì)算中心，由用戶動(dòng)態(tài)申請(qǐng)業(yè)務(wù)和服務(wù)，機(jī)房的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、機(jī)房管理和維護(hù)工作都由云計(jì)算中心來完成，用戶不需要知道如何獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)，只需要關(guān)心如何使用這些數(shù)據(jù)即可。云計(jì)算機(jī)房體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 云計(jì)算機(jī)房體系結(jié)構(gòu)

(1)軟件即服務(wù)(SaaS)。軟件廠商將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在服務(wù)器或服務(wù)器集群上，用戶通過Internet來使用軟件。

(2)平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)。提供應(yīng)用服務(wù)引擎，如互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用編程接口、運(yùn)行平臺(tái)等。用戶基于該應(yīng)用服務(wù)引擎，可以構(gòu)建該類應(yīng)用。

(3)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)。以服務(wù)的形式提供虛擬硬件資源，如虛擬主機(jī)、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源。用戶無需購(gòu)買服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備，只需通過互聯(lián)網(wǎng)租賃就可以搭建自己的應(yīng)用系統(tǒng)。

4．2 云計(jì)算中心搭建

機(jī)房云計(jì)算中心采用基于Hadoop框架構(gòu)建，Hadoop是Apache基金會(huì)開發(fā)的開源項(xiàng)目，是云計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要技術(shù)［16］。Hadoop實(shí)現(xiàn)了HDFS文件系統(tǒng)和MapRedcue，提供了簡(jiǎn)單易用的編程接口，使Hadoop成為易于處理和保存大量數(shù)據(jù)的分布式云計(jì)算平臺(tái)，具有可擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低、效率高、安全性好等特點(diǎn)。Hadoop組件圖如圖2所示。

圖2 Hadoop組件圖

Hadoop機(jī)群使用了服務(wù)器3臺(tái)，其中每臺(tái)服務(wù)器內(nèi)存4 GB，硬盤空間為500 GB。機(jī)器名和IP分別為:hzuxys1(202．192．224．1)、hzuxys2(202．192．224．2)、hzuxys3(202．192．224．3)，其中機(jī)器 hzuxys1 作為Namenode(Master)，其他節(jié)點(diǎn)作為 Datanode(slave)。Hadoop 版本為1．0，操作系統(tǒng) Ubuntu 12．10，JDK 版本1．7．0。

必須保證每臺(tái)機(jī)器的主機(jī)名和IP地址之間可以得到正確的解析。如果該臺(tái)機(jī)器用作為名字節(jié)點(diǎn)，則需要在hosts配置文件中追加上集群中所有機(jī)器的IP地址及其對(duì)應(yīng)的主機(jī)名;如果該臺(tái)機(jī)器作數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)用，則只需要在hosts文件中加土本機(jī)IP地址和名字節(jié)以項(xiàng)目配置，hzuxys1中的/ete/hosts文件配置如下:

127．0．0．1 localhost localhost

202．192．224．1 hzuxys1 hzuxys1

202．192．224．2 hzuxys2 hzuxys2

202．192．224．3 hzuxys3 hzuxys3

Hzuxys2中的/etc/hosts文件配置如下所示:

202．192．224．1 hzuxys1 hzuxys1

202．192．224．3 hzuxys3 hzuxys3

對(duì)于HDFS而言，節(jié)點(diǎn)可劃分成名字節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，而且名字節(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)則可以有很多個(gè)。而相對(duì)于 Map/Reduce來講，節(jié)點(diǎn)又分為JobTracker和 TaskTraeker，其中 JobTraeke:只有一個(gè)，TaskTraeke:可以有很多個(gè)。云計(jì)算中心將名字節(jié)點(diǎn)和JobTraeker部署在 hzuxys1上，hzuxys2，hzuxys3作為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和TaskTraeker。當(dāng)然也可以將名字節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，JobTraeker，TaskTraeker這四部分全部都部署在同一臺(tái)機(jī)器上。同時(shí)對(duì)SSH等進(jìn)行配置，限篇幅不做介紹。

5 結(jié)語

云計(jì)算具有超大規(guī)模、高擴(kuò)展性、虛擬化、高可靠性、經(jīng)濟(jì)性和按需服務(wù)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。隨著云技術(shù)的普及，云計(jì)算將為高校機(jī)房的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研和技術(shù)管理提供一種全新的服務(wù)運(yùn)維模式。其將推進(jìn)和引領(lǐng)著人們不斷去探索、研究和拓展。對(duì)于教育教學(xué)、實(shí)驗(yàn)管理，資源設(shè)備的環(huán)境建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的變革，以及解決高校教學(xué)設(shè)備資源緊缺，機(jī)房實(shí)際管理中存在的各種難題和問題，都有極其深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義和發(fā)展前景。

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