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        基于云的校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心構(gòu)建

        2018-02-21 02:30:54鄭周
        科技視界 2018年33期
        關(guān)鍵詞:虛擬化數(shù)據(jù)中心服務(wù)器

        鄭周

        【摘 要】隨著網(wǎng)絡(luò)的普及、網(wǎng)路應(yīng)用的不斷增多,老的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)是通過增加服務(wù)器數(shù)量來解決不斷增加的應(yīng)用,但是隨著數(shù)量的增加維護(hù)成本和難度的提高成為主要問題,本文從基于云的數(shù)據(jù)中心建設(shè)來探討解決這個(gè)問題的思路。

        中圖分類號(hào): TP393.18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 2095-2457(2018)33-0095-002

        DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.33.042

        1 項(xiàng)目建設(shè)基礎(chǔ)與現(xiàn)狀

        隨著近年來各高校數(shù)字化校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),可靠、通暢、高效的網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)基本已經(jīng)建立,為各應(yīng)用系統(tǒng)提供良好的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行平臺(tái)。各高校校園網(wǎng)為全校師生提供網(wǎng)站、域名解析、電子郵件、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、因特網(wǎng)訪問和網(wǎng)絡(luò)防病毒等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。各部門和二級(jí)學(xué)院在信息化建設(shè)方面不斷加大力度,逐步投入更多資源,先后建立了教學(xué)、科研、管理等系統(tǒng)平臺(tái),比如:學(xué)校OA系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)、人事管理系統(tǒng)、一卡通、校園智能交通管理系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、高性能計(jì)算平臺(tái)等。

        各個(gè)業(yè)務(wù)部門將所轄的應(yīng)用系統(tǒng)硬件托管到機(jī)房,這樣在物理上,已將各系統(tǒng)集中起來,運(yùn)行在統(tǒng)一的基礎(chǔ)保障設(shè)施上。按照傳統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)方法,為了達(dá)到應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定和避免與其他系統(tǒng)、應(yīng)用之間的沖突,每需要增加一個(gè)新的應(yīng)用,都相應(yīng)的要進(jìn)行項(xiàng)目申請(qǐng)、立項(xiàng)、采購(gòu)、實(shí)施等工作,購(gòu)買新的服務(wù)器設(shè)備與應(yīng)用匹配,并對(duì)服務(wù)器進(jìn)行安裝、部署、配置、調(diào)試,在數(shù)據(jù)中心機(jī)房也需要安排更多的空間、冗余電源、網(wǎng)絡(luò)接口、散熱系統(tǒng)以及工作人員。這就導(dǎo)致,雖然物理上,所有服務(wù)設(shè)備都在一個(gè)空間,但應(yīng)用仍是部署在不同的相互獨(dú)立的服務(wù)器硬件設(shè)備上,隨著學(xué)校各部門、院系不同應(yīng)用需求的增加部署,未來的服務(wù)器數(shù)量也會(huì)隨之不斷增長(zhǎng),這就導(dǎo)致維護(hù)管理工作繁瑣,硬件維護(hù)工作量極大;每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)如果單獨(dú)考慮高可用性和數(shù)據(jù)備份措施,又導(dǎo)致投入更大;許多應(yīng)用系統(tǒng)因?yàn)橥度胨逈]有考慮硬件冗余,運(yùn)行在單臺(tái)物理服務(wù)器上,一旦設(shè)備出現(xiàn)問題,服務(wù)就會(huì)中斷,導(dǎo)致系統(tǒng)業(yè)務(wù)連續(xù)性不高;每臺(tái)服務(wù)器都是按照自己預(yù)計(jì)的峰值負(fù)載來選擇配置,并帶有自己的存儲(chǔ)空間,通常情況下服務(wù)器處于硬件占用率較高的時(shí)間很少,大多數(shù)時(shí)間里硬件資源空閑率相對(duì)較高,這樣總體資源利用率很低;有的資源需求增長(zhǎng)很快的業(yè)務(wù)卻因?yàn)榉?wù)器容量過載,又無法借用其他系統(tǒng)的空閑資源。多重身份和密碼體系,師生使用方便性不夠。

        2 項(xiàng)目建設(shè)指導(dǎo)思想

        許多高校信息化建設(shè)已面臨發(fā)展的瓶頸,本構(gòu)想將有效地推動(dòng)學(xué)校信息化的可持續(xù)發(fā)展。項(xiàng)目建設(shè)應(yīng)本著高效、務(wù)實(shí)的建設(shè)方針,杜絕浪費(fèi)和閑置,技術(shù)要采用主流、先進(jìn)的方案,既要成熟可靠,也要考慮到發(fā)展趨勢(shì),做到未來不要推翻現(xiàn)建項(xiàng)目,再重新建設(shè),還要充分利用好已有資源。

        (1)統(tǒng)籌規(guī)劃。為了充分發(fā)揮數(shù)字化校園的整體效能作用,必須加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化校園的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào),在統(tǒng)一規(guī)劃下,各部門根據(jù)要求開展信息化建設(shè),分步實(shí)施,防止各自為政,重復(fù)建設(shè)。

        (2)注重實(shí)效。數(shù)字化校園的建設(shè)必須要根據(jù)各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的具體需求,充分考證、抓住重點(diǎn),穩(wěn)步推進(jìn)。同時(shí),也要考慮到可見未來的發(fā)展,在建設(shè)上考慮到一定的先進(jìn)度,避免短期內(nèi)反復(fù)建設(shè)。在管理上,使用先進(jìn)的管理手段,提高管理效率和規(guī)范化程度。

        (3)資源共享。面向整個(gè)學(xué)校的信息化運(yùn)行服務(wù)構(gòu)建集中統(tǒng)一的硬件云計(jì)算平臺(tái)和軟件支撐平臺(tái),可以有效降低學(xué)校信息化基礎(chǔ)設(shè)的建設(shè)成本、應(yīng)用運(yùn)行成本與管理成本,有效均衡資源使用,避免因相互隔離造成的資源浪費(fèi),提高系統(tǒng)的有效利用水平。

        (4)安全可靠。數(shù)字化校園的建設(shè)要樹立安全第一的思想,建立嚴(yán)格的規(guī)章制度,采取有效的技術(shù)手段,并建立完整的信息安全保障體系,保護(hù)信息的安全、完整、有效的傳輸和使用,保障網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心的安全運(yùn)行。

        3 總體目標(biāo)

        3.1 總體建設(shè)目標(biāo)

        總體上,以構(gòu)建能夠滿足學(xué)校教學(xué)、科研、管理、生活、服務(wù)等要求的開放性、協(xié)同化、個(gè)性化的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境,具體包括:

        (1)統(tǒng)一的軟硬件平臺(tái)。以建設(shè)數(shù)據(jù)中心硬件云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)為中心,大力完善數(shù)字化校園的基礎(chǔ)架構(gòu),建設(shè)學(xué)校統(tǒng)一的身份認(rèn)證平臺(tái)和公共的數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)軟件平臺(tái),建設(shè)校園網(wǎng)上網(wǎng)行為管理系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程接入系統(tǒng)(Remote Application Access System),為教學(xué)、科研、管理、生活、服務(wù)等提供信息服務(wù)。其中主要目標(biāo)是建立一個(gè)以基于業(yè)務(wù)的資源共享、靈活配置、面向服務(wù)和自動(dòng)化管理為主要內(nèi)容的數(shù)據(jù)中心硬件云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。

        (2)智慧的環(huán)境:以高清數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)為基礎(chǔ),構(gòu)建安全保衛(wèi)、學(xué)生管理、后勤服務(wù)為一體的校園視頻監(jiān)控平臺(tái)。

        (3)信息的共享:各應(yīng)用系統(tǒng)在數(shù)字化校園中緊密聯(lián)結(jié),實(shí)現(xiàn)校園數(shù)字資源的共享、信息的共享、信息的傳遞和服務(wù),從而提高學(xué)校教學(xué)質(zhì)量、教師科研水平和管理水平。

        3.2 項(xiàng)目建設(shè)意義

        通過項(xiàng)目的建設(shè),最終將給高校校園信息化發(fā)展帶來以下方面的好處:

        (1)實(shí)現(xiàn)硬件資源統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)和管理。各業(yè)務(wù)部門,根據(jù)自己的需求體術(shù)資源使用需求申請(qǐng),審批通過后,服務(wù)平臺(tái)從資源池中分配資源,創(chuàng)建虛擬機(jī)并部署系統(tǒng),大大減少了項(xiàng)目的建設(shè)周期和各項(xiàng)繁瑣的立項(xiàng)程序。在系統(tǒng)監(jiān)控、安全防護(hù)、容災(zāi)備份方面實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一部署,大大降低了安全隱患,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,保障各項(xiàng)應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

        (2)軟件支撐平臺(tái)的集中化。軟件支撐平臺(tái)包括數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件等基礎(chǔ)軟件平臺(tái)和技術(shù)隊(duì)伍、技術(shù)規(guī)范、應(yīng)用培訓(xùn)維護(hù)等運(yùn)維體系,集中建設(shè)、運(yùn)維、管理的軟件支撐平臺(tái),可節(jié)約學(xué)校對(duì)軟件投資和管理的成本,也可提高信息安全與數(shù)據(jù)安全的水平。

        (3)數(shù)字化校園建設(shè)是信息化時(shí)代發(fā)展的迫切要求,也是教育現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)。建設(shè)數(shù)字化校園,是教育信息化的基礎(chǔ)性工作,也是教育信息化發(fā)展的新的階段,更是學(xué)校建設(shè)、發(fā)展和人才培養(yǎng)的重要組成部分,它直接關(guān)系著學(xué)校整體辦學(xué)水平的高低和管理效益的好壞。因此,數(shù)字化校園建設(shè)是創(chuàng)建現(xiàn)代化學(xué)校的重要任務(wù)之一。

        4 主要建設(shè)內(nèi)容

        項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容涵蓋數(shù)據(jù)中心硬件云計(jì)算服務(wù)平臺(tái),該平臺(tái)主要由計(jì)算資源、集中存儲(chǔ)、高可用體系、容災(zāi)備份、云計(jì)算軟件等部分組成;集中的數(shù)字化校園軟件支撐平臺(tái),該平臺(tái)目前包括統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)軟件平臺(tái);資源存儲(chǔ)系統(tǒng)、上網(wǎng)行為管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程接入系統(tǒng)和網(wǎng)站防火墻。

        數(shù)據(jù)中心硬件云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容包括:虛擬化統(tǒng)一計(jì)算資源池,數(shù)據(jù)共享讀寫資源池,數(shù)據(jù)災(zāi)備、云計(jì)算軟件。采用思科刀片服務(wù)器、EMC存儲(chǔ)、光纖交換機(jī)、VMware虛擬化軟件、備份軟件等。其中虛擬化統(tǒng)一計(jì)算資源池包括采用FCOE融合架構(gòu)的X86服務(wù)器計(jì)算節(jié)點(diǎn),結(jié)合X86服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用,構(gòu)建校園數(shù)據(jù)中心虛擬化統(tǒng)一計(jì)算資源池,分別提供數(shù)字化校園應(yīng)用系統(tǒng)部署環(huán)境、校園信息化系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境、校園主機(jī)托管等云服務(wù)環(huán)境;配置8臺(tái)2路CPU的計(jì)算節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn):2顆8核CPU,64GB內(nèi)存,2塊300GB磁盤;配置2臺(tái)4路CPU的計(jì)算節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn):4顆8核CPU;128GB內(nèi)存;2塊300GB磁盤。數(shù)據(jù)共享讀寫資源池包括:采用同時(shí)支持FC、ISCSI、FCOE等協(xié)議的統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng)作為數(shù)字化校園數(shù)據(jù)中心生產(chǎn)環(huán)境下的主存儲(chǔ)系統(tǒng),存儲(chǔ)設(shè)備配置:Active-Active雙存儲(chǔ)控制器,配置30塊600GB SAS磁盤,SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。數(shù)據(jù)災(zāi)備包括:通過專業(yè)的備份軟件系統(tǒng),安裝相關(guān)客戶端系統(tǒng),通過統(tǒng)一管理中心,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心中相關(guān)文件、數(shù)據(jù)庫(kù)等系統(tǒng)的備份,一旦相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)生損壞或丟失時(shí),通過備份系統(tǒng)統(tǒng)一管理中心預(yù)設(shè)的備份恢復(fù)策略,對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效恢復(fù),確保數(shù)據(jù)的完整性。虛擬化軟件VMware vSphere 5.1是一款集成式云服務(wù)平臺(tái)解決方案,可用于構(gòu)建和管理可滿足IT最重要需求的完整的云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)。虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)統(tǒng)一創(chuàng)建在共享的SAN集中存儲(chǔ)上,并通過VMware VMFS文件系統(tǒng)允許多個(gè)ESX Server同時(shí)訪問同一存儲(chǔ),支持VMware VMotion技術(shù)、VMware DRS和VMware HA 等功能,從而實(shí)現(xiàn)虛擬化環(huán)境的動(dòng)態(tài)資源調(diào)配和高可用性。

        身份認(rèn)證平臺(tái)利用統(tǒng)一的授權(quán)機(jī)制,提供一套可靠、方便、安全的口令認(rèn)證方式,讓用戶只需要一套用戶名和密碼便可使用網(wǎng)絡(luò)上有權(quán)使用的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。身份管理平臺(tái)采用金智統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)軟件、以 SUN 身份管理產(chǎn)品為底層支撐進(jìn)行開發(fā),身份管理平臺(tái)主要有以下幾個(gè)方面的功能:海量基于LDAP目錄服務(wù)器的用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理功能;支持單點(diǎn)登錄的高性能身份認(rèn)證服務(wù);開放的支持不同開發(fā)語(yǔ)言、不同應(yīng)用服務(wù)器平臺(tái)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)認(rèn)證集成方式。

        數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)軟件平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容包括ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)企業(yè)版、ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)集群軟件、數(shù)據(jù)集成工具、數(shù)據(jù)庫(kù)診斷包、數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)優(yōu)包、透明數(shù)據(jù)加密、ORACLE技術(shù)服務(wù)。

        5 預(yù)期效益分析

        (1)降低TCO節(jié)省。TCO成本的節(jié)省是虛擬化技術(shù)能帶給學(xué)校的最直觀的好處,通過將傳統(tǒng)的多個(gè)物理服務(wù)器整合到一個(gè)物理服務(wù)器上,學(xué)校IT投入的預(yù)算急劇的減少了,由此帶來的不僅僅是硬件成本的降低,更進(jìn)一步的是,所有與硬件環(huán)境相關(guān)的投資都將大大的減少。

        (2)數(shù)字化校園建設(shè)水平是學(xué)校整體辦學(xué)水平、學(xué)校形象和地位的重要標(biāo)志。數(shù)字化校園建設(shè)是學(xué)校的一項(xiàng)基礎(chǔ)性、經(jīng)常性和長(zhǎng)期性的工作,是學(xué)校建設(shè)、發(fā)展和人才培養(yǎng)的重要組成部分。根據(jù)學(xué)校發(fā)展的需要,順應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展潮流,采用先進(jìn)的信息技術(shù)來建設(shè)數(shù)字化校園,加快信息化建設(shè)的步伐也是高校占領(lǐng)信息制高點(diǎn)的一個(gè)有力的舉措,為各高校信息化建設(shè)提供了條件和機(jī)遇。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]張彬,吳姣,劉勁松,柴文磊.基于VMware的高校數(shù)據(jù)中心虛擬化設(shè)計(jì).技術(shù)探討.2011(4).

        [2]余侃.云計(jì)算時(shí)代的數(shù)據(jù)中心建設(shè)與發(fā)展.信息通信.2011.

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