摘要：在云計算技術日漸成熟的今天，廣州大學另辟蹊徑，與其他高校以高性能計算為起點搭建云計算平臺不同，聯(lián)手廣州聯(lián)奕信息科技有限公司（簡稱：聯(lián)奕科技），以資源整合和應用服務作為切入點，以高效快捷、開放服務為原則，以全面構建數(shù)字校園綜合服務體系為目標，設計了基于“云計算”的應用數(shù)據(jù)中心整體解決方案，并且在RedHat、華勝天成、DELL等知名廠商的大力支持下，僅用不到一年的時間便取得了顯著的成效。這無疑又為國內高校在教育信息化建設中，結合云計算技術的應用提供了新的解決思路。

關鍵字：數(shù)字校園；云計算；虛擬化；數(shù)據(jù)中心；負載均衡

1.引言

隨著教育改革的不斷深化和信息技術的飛速發(fā)展，數(shù)字校園建設已成為國內外高校現(xiàn)代化建設的核心內容，并逐步成為高校綜合實力和現(xiàn)代化水平的重要標志之一。它不僅僅是高校教學、科研、管理以及服務等方面的重要技術支撐，更重要的是帶來人才培養(yǎng)的觀念、教育理念及內部管理的深刻變革。

在這樣的背景下，在信息化建設伊始，廣州大學就制訂了明確的目標：利用先進的網(wǎng)絡技術、通信技術、計算機技術和教育管理理念，在先進、高性能的新一代信息基礎設施之上，構建先進、開放的數(shù)字校園應用支撐平臺，開發(fā)和整合網(wǎng)絡基礎應用系統(tǒng)、電子校務系統(tǒng)、教學服務系統(tǒng)以及綜合信息服務系統(tǒng)，開展多層次應用。實現(xiàn)學校信息化應用、資源及服務的高度整合，為學校的教學、科研、管理與生活提供先進、完善的數(shù)字化平臺，最終達到國內同類院校領先水平。

在明確的思路指引下，廣州的大學的信息化建設在2009年開始了大跨步的前進。在接下來的一年時間里，隨著廣州大學數(shù)字校園一期建設工程的開展，陸續(xù)建成了統(tǒng)一的身份證認證平臺、統(tǒng)一信息門戶平臺和共享數(shù)據(jù)中心平臺，并在此平臺之上陸續(xù)建立了OA系統(tǒng)、教務管理信息系統(tǒng)、人力資源管理信息系統(tǒng)、迎新管理系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)、研究生管理系統(tǒng)、學報管理系統(tǒng)、離校管理系統(tǒng)、教研學科管理系統(tǒng)等近二十個業(yè)務應用系統(tǒng)。但隨著應用的推廣和應用系統(tǒng)建設的深入，硬件資源瓶頸及資源利用不均衡現(xiàn)象就愈加凸顯了。由于當時高校信息化現(xiàn)狀就是數(shù)據(jù)中心大多數(shù)是以服務器（小型機或刀片服務器）和SAN存儲連接方式為基礎，一個應用系統(tǒng)部署在幾個服務器上（應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器），通過小型機或多組刀片來實現(xiàn)多個應用的部署。而為了避免核心業(yè)務系統(tǒng)出現(xiàn)單點故障的風險，通常采用主、備服務器來支持，這就需要更多的服務器資源，資金投入也就更多。但實際使用中，有些應用系統(tǒng)一天可能只有少數(shù)人使用，使用的次數(shù)也很少。另外，這些應用系統(tǒng)的使用模式也非常有規(guī)律，如大部分用戶的使用和訪問集中在上班時間，特別是非正常上班時間（晚上、節(jié)假日）利用率更低。在這些時間內，只有少數(shù)人偶爾使用OA系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)、課程資源系統(tǒng)等，大量的業(yè)務系統(tǒng)實際上處于空閑狀態(tài)，資源利用率不超過5%，但支持這些應用系統(tǒng)正常運行的所有資源需要不間斷工作。因此，如何利用先進的云計算技術設計方案，合理解決數(shù)字校園建設中存在的高投入、難管理、低效率、高能耗、低可用等方面的問題，便成了廣州大學數(shù)字校園建設團隊需要解決的重要問題了。

基于以上背景，數(shù)字校園總承建方廣州聯(lián)奕信息科技有限公司的技術團隊，結合項目實際建設情況，綜合一、二期工程的建設應用情況，在符合總體技術路線模擬環(huán)境下的嚴格測試評估近三個月后，設計了廣州大學基于“云計算”的應用數(shù)據(jù)中心建設方案，接下來，在RedHat、華勝天成、DELL等知名廠商技術團隊的大力支持下，僅用不到一年的時間便基本建成廣州大學云計算應用數(shù)據(jù)中心，取得了顯著的成效。實現(xiàn)了在不到20臺刀片服務器之上構建了70多臺虛擬主機，動態(tài)支撐了近二十多個業(yè)務系統(tǒng)的運行，將硬件資源平均利用率提高了近3倍之多，這無疑又為國內高校在教育信息化建設中，結合云計算技術的應用提供了新的解決思路。

現(xiàn)如今，隨著廣州大學數(shù)字校園三期工程建設的開展，學校信息化的建設已經(jīng)開始由“應用驅動”邁入了“服務引導”的階段，無論從數(shù)據(jù)分析還是移動辦公都開始凸顯成效，而這一切，都離不開云計算應用數(shù)據(jù)中心的堅實支撐。而現(xiàn)如今的聯(lián)奕科技，也已經(jīng)成長為擁有員工近300人，在全國范圍內已建立10余個分公司及技術服務分支機構的“開放共享”的新一代數(shù)字校園建設領導者。

2.基于云計算的應用數(shù)據(jù)中心

2.1 建設目標

建設之初，我們便確立基于云計算的應用數(shù)據(jù)中心建設將遵循簡化、共享、動態(tài)的原則，利用虛擬化、負載均衡和多級存儲等技術，來建設一個動態(tài)資源基礎平臺，從而實現(xiàn)整合計算資源，提高設備利用率，降低應用復雜性，增強存儲資源的共享能力、節(jié)約能耗等目標，最終使得在此基礎之上構建的數(shù)字校園業(yè)務應用管理更簡單、更全面，運行更可靠、更穩(wěn)定，并能更加靈活便捷的為師生提供“隨需而變”的應用服務。

2.2 系統(tǒng)架構

綜合考慮了廣州大學數(shù)據(jù)中心硬件設備和數(shù)字校園軟件應用的實際情況，我們設計總體架構如圖1所示。

從上圖可以看出，該整體改造規(guī)劃架構針對數(shù)字校園一二期應用情況，根據(jù)不同的業(yè)務需求劃分了若干個功能區(qū)，同時根據(jù)實際情況分別構建了服務器云與存儲云，然后在此之上構建虛擬化業(yè)務應用集群。而數(shù)據(jù)備份則使用IP SAN和磁帶機進行多級、定時備份，在負載均衡方面采用了F5硬件負載均衡設備（主/備）進行業(yè)務負載分擔，同時還使用了防火墻、VPN、IDS，IPS及審計設備保證整個數(shù)據(jù)中心的信息安全。

從應用的角度，我們根據(jù)廣州大學數(shù)字校園應用實際情況，將一期建設的應用進行逐步遷移，進行集群化改造，并且將二期的應用直接部署在新的云計算應用平臺上，底層的數(shù)據(jù)庫及資源存儲共用存儲池資源。整體規(guī)劃后，云計算應用數(shù)據(jù)中心實際完整地支撐了各類數(shù)字校園業(yè)務應用系統(tǒng)運行。

2.2 關鍵技術

由于云計算的應用技術包括很多方面，且不同技術的引入帶來的風險也各不相同，綜合學校實際情況，我們在廣州大學云計算應用數(shù)據(jù)中心的建設實施中，主要考慮如下關鍵技術指標的表現(xiàn)進行產(chǎn)品和服務的選型：

服務器云、存儲云構建和管理的便捷性

高可用HA能力

VM在線遷移操作、穩(wěn)定性

動態(tài)資源調度管理能力

功能模板制作、使用易用性

用戶統(tǒng)一身份認證及VPN管理能力

應用負載均衡管理策略

2.3虛擬化應用集群部署

在實際的運行維護過程中，我們并不是一味地將所有系統(tǒng)按照統(tǒng)一的策略部署在云平臺上，而是根據(jù)業(yè)務特性（如使用時間段、最大并發(fā)訪問量、數(shù)據(jù)交換量等）進行虛擬化部署

另外，由于在實際應用中，某個虛擬機節(jié)點可能會出現(xiàn)預分配的內存或CPU資源不足的情況，那么VM監(jiān)視組件將需要通過動態(tài)資源調度策略將整個虛擬集群中相對空閑的節(jié)點資源遷移到該節(jié)點上。通過資源映射的方式就可以達到物理資源利用效益的最大化，從而進一步保證了應用服務的高可用性及擴展性。

3.運行效果

平臺整體上線后三個多月，通過對近80份運行監(jiān)控報告，200G的事件日志記錄進行綜合分析，性能表現(xiàn)穩(wěn)定，良好的支撐了數(shù)字校園各種業(yè)務應用的平穩(wěn)運行。其中，廣州聯(lián)奕公司獨創(chuàng)的“混合集群管理技術”及“云服務快速部署策略”也在其中發(fā)揮了重要作用。

4.結論

通過數(shù)字校園一、二期建設工程的推進和實施，學校信息化的團隊聯(lián)合聯(lián)奕公司等企業(yè)，在探索中建成了基于云計算的應用數(shù)據(jù)中心基礎架構平臺，并部署了基于云計算的集中化管理解決方案，旨在通過云計算提供各種資源系統(tǒng)和服務，建立一個互聯(lián)互通、信息共享以及服務教學、科研和管理的“數(shù)字校園基礎服務平臺”，以解決其業(yè)務眾多，分布異構，處理復雜，硬件更新頻繁，軟件安裝繁瑣和數(shù)據(jù)安全凸顯等問題，從而改善學校在教學、管理及科研IT建設方面所遇到的困境。

而對于數(shù)字校園，聯(lián)奕科技一直在分享和推廣一種理念，即“集成共享、開放合作”。這種開放共享最重要的體現(xiàn)在于：建設思路、產(chǎn)品選擇和實施服務。也正是源于這種思想，廣州大學的數(shù)字校園一期、二期、三期建設才能夠順利推進，才能夠真正使得學校的云平臺真正發(fā)揮作用，才可以從2009年提出，2010年便可落地，2011年就全面投入使用。

現(xiàn)如今，23臺刀片已經(jīng)支撐了百余臺虛擬機，近30個業(yè)務系統(tǒng)，70余個部門應用及門戶站點，目前校內所有非數(shù)據(jù)密集型業(yè)務幾乎都采用了云平臺支撐，有效控制了硬件規(guī)模和降低了運維成本。對于作為學校數(shù)字校園建設總集成商的聯(lián)奕科技，在當時情況下來說是一個不小的挑戰(zhàn)，而此案例后來也被我們的合作單位DELL譽為亞太第一個大規(guī)模教育私有云案例，被RedHat譽為當時世界范圍內，高校規(guī)模最大的私有云案例，也正是廣大模式的成功才使得2010年之后，華南地區(qū)高校開始陸續(xù)選擇聯(lián)奕實施數(shù)字校園云平臺的建設，如廣州中醫(yī)藥大學、廣東省電教中心以及廣東外語外貿大學等。

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作者簡介：

舒暢（ 1983-），湖南株洲人，博士，IEEE SMC Member，主要研究方向：云計算應用技術、視頻點播技術、網(wǎng)絡智能應用等。