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摘 要：为解决目前高校信息化建设中存在的成本、资源利用及管理方面的问题，研究了云计算及虚拟化技术特点，给出了基于云计算的高校云平台的构建方案和云平台提供服务的流程。方案利用了云计算的按需提供服务、资源池及高效性等特点，构建了具有资源集中、灵活配置等优势的云平台，有效地解决了校园信息化建设成本高、资源利用率相对不高、管理繁杂等问题，让现有资源更好地为师生的教学科研工作服务。
关键词：云计算；虚拟化；资源池；云平台构建
一、云计算在我国高校的应用现状
教育部日前发布的《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》中，提出推动信息技术与高等教育深度融合，加强高校数字校园建设与应用。利用先进网络和信息技术，整合资源，构建先进、高效、实用的高等教育信息基础设施，开发整合各类优质教育教学资源，建立高等教育资源共建共享机制，推进高等教育的信息化建设[1]。
目前，云计算技术在高校的发展，高校对云计算的需求也愈来愈迫切，高校数据中心的发展，经历了"物理数据中心"、"虚拟化数据中心"、"私有云"到"混合云"的阶段性发展，当前高校的云计算发展主要应用于第三阶段的发展，并逐步进入第四阶段的发展。高校云计算在以上的阶段性发展上[2]。
二、高校云平台面临的问题
在综合性高校中，各学院、职能部门多，小型的应用系统数量也在逐年增长。校内大部分应用系统的特点：用户访问轻量级；应用系统架构简单，基本是网站+数据库模式；存储空间要求不大。而在实际运行过程中，存在着以下这些问题：
1、建设成本高、利用率低
高校采购的设备都是比较先进的、主流的配置。校内各个学院、职能部门都是根据自己的需求进行设备采购，很多设备都是重复采购，导致成本增加。其中一些设备的利用率不高，易淘汰，造成了严重的资源浪费。而一些小应用系统因为资金问题，无法为师生提供良好的服务。
2、存储增长的限制
有的应用系统随着运行时间的增长数据也呈逐年增长的趋势，存储的升级导致原有存储的淘汰。
3、网络质和量的高要求
核心应用系统要求是24小时不宕机，网络需要双保险，物理服务器通常的网口都是有限，遇到复杂网络需求就会出现网口短缺的情况。
4、管理问题增多
每个应用的管理维护都必须由专业人员来负责，维护机房的增长的软硬件资源也是一个非常繁琐的工作，测试系统的需求层出不穷，导致管理负担无形中增重。
针对这种情况，如何在有限的人力、物力等资源下，提供更加高效、优质的服务，是高校数据中心所面临的实际问题。
三、云平台系统架构搭建解决方案
高校云平台目前发展的阶段是基础设施即服务、平台即服务，即IaaS、PaaS阶段。
在提供这些服务之前，"云"需要有个"落地点"，基础架构总离不开物理服务器、存储、网络设备。在云计算技术架构中，由数据中心基础设施层与ICT 资源层组成的云计算"基础设施"和由资源控制层功能构成的云计算"操作系统"，是目前云计算相关技术的核心和发展重点。云计算"基础设施"是承载在数据中心之上的，以高速网络（目前主要是以太网）连接各种物理资源（服务器、存储设备、网络设备等）和虚拟资源（虚拟机、虚拟存储空间等）[3]。在这种情况下，需要使用虚拟化技术来完成高校云平台搭建，系统架构图如下图：
在物理资源的使用方案上，可以整合现有资源搭建平台。物理资源的使用基本原则如下：
1、采用相同品牌相同配置服务器
可采购新设备，也可使用原有资源。考虑到HA的要求，如果有1台虚拟服务器从A物理服务器宕机，假设会从B物理服务器启动，如果B的配置比A低，可能会导致B因负担过重而无法启动的问题。
2、存储有数据备份和恢复重建（Recovery and Restoration）计划机制
必须保证数据可用，云数据备份和云恢复计划必须到位和有效，以防止数据丢失、意外的数据覆盖和破坏。不要随便假定云模式的数据肯定有备份并可恢复[4]。
3、交换机性能尽可能高，光纤最佳
大量的虚拟机将会给服务器的I/O 性能（主要是网络I/O）带来很大压力，网卡I/O 虚拟化已成为重要的发展趋势[3]。在服务器进行热迁移、部署期间的克隆、拷贝等都会增加服务器的I/O压力，这都是对交换机能力的考验。
平台层的基础部分是操作系统。平台提供给用户选择的操作系统有：Windows Server 2003/2008，Redhat 、CentOS等常用的操作系统；在应用程序、开发环境方面，提供了常用的数据库系统SQL Server2005/2008，Oracle，Mysql等；在应用服务方面，提供web服务，如问卷系统、宿舍管理系统。
四、云平台工作流程
在使用云服务器时，用户需要先填写《虚拟服务器申请表》，说明所需硬件、软件及网络需求。如，CPU、内存、磁盘，数据库软件，IIS/Apache，校内网络或校外网络等需求。云平台管理员根据需求确认资源可提供后，像公交卡充值一样，提供相应的资源给用户。以往这种需求，从申请、采购服务器到上架安装、网络跳线、系统安装及软件准备，需要至少半年的时间，而现在只需完成申请手续，几天就可以拿到所需资源，真正让用户体验到云技术带来的便捷、高效。同时，如果用户停止某阶段性专题网站或测试应用系统，只需提交《虚拟服务器停用申请表》，那么管理员即刻就能释放掉这部分资源，避免资源的浪费。
五、优缺点
云计算主要有三大优点：第一，廉价。服务可以分散到多台服务器，因此能够充分利用资源，这样就降低了硬件、电力和维护成本；第二，相对可靠。服务分布在多台服务器、甚至多个机房，所以不容易彻底宕机，抗灾容错能力强，可保证长时间在线；第三，可扩展性好。容易增加物理服务器的数目，成倍扩展服务能力。
同时，云计算也避免不了存在一些缺点，如IO性能瓶颈、故障维护复杂、物理服务器更新一些驱动时必须考虑VM是否受影响等问题。
六、展望
伴随云计算技术的发展，高校也逐步迈向云计算时代，随着高校自身发展、特点和实际需求状况，有着相应的云计算发展路线。高校数据中心经历了"物理数据中心"、"虚拟化数据中心"到了"私有云计算中心"，并迈向"混合云计算中心"，结合高校信息化建设的实际需求，云计算技术在高校的信息化建设中充分起着越来越重要的作用。
参考文献：
[1]教育部，《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》[Z].2012年3月.
[2]黄建波.云计算在高校的发展与建设[J].中国教育网络，2012，（2）.
[3]工业和信息化部电信研究院.云计算白皮书（2012年）[Z].2012年4月.
[4]云安全联盟（CSA）.云计算关键领域安全指南[Z].2009年12月
作者简介：王振（1990.2-），男，天津人，天津工业大学计算机科学与软件学院2009级本科生，主要研究软件工程相关问题。
关键词：云计算；虚拟化；资源池；云平台构建
一、云计算在我国高校的应用现状
教育部日前发布的《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》中，提出推动信息技术与高等教育深度融合，加强高校数字校园建设与应用。利用先进网络和信息技术，整合资源，构建先进、高效、实用的高等教育信息基础设施，开发整合各类优质教育教学资源，建立高等教育资源共建共享机制，推进高等教育的信息化建设[1]。
目前，云计算技术在高校的发展，高校对云计算的需求也愈来愈迫切，高校数据中心的发展，经历了"物理数据中心"、"虚拟化数据中心"、"私有云"到"混合云"的阶段性发展，当前高校的云计算发展主要应用于第三阶段的发展，并逐步进入第四阶段的发展。高校云计算在以上的阶段性发展上[2]。
二、高校云平台面临的问题
在综合性高校中，各学院、职能部门多，小型的应用系统数量也在逐年增长。校内大部分应用系统的特点：用户访问轻量级；应用系统架构简单，基本是网站+数据库模式；存储空间要求不大。而在实际运行过程中，存在着以下这些问题：
1、建设成本高、利用率低
高校采购的设备都是比较先进的、主流的配置。校内各个学院、职能部门都是根据自己的需求进行设备采购，很多设备都是重复采购，导致成本增加。其中一些设备的利用率不高，易淘汰，造成了严重的资源浪费。而一些小应用系统因为资金问题，无法为师生提供良好的服务。
2、存储增长的限制
有的应用系统随着运行时间的增长数据也呈逐年增长的趋势，存储的升级导致原有存储的淘汰。
3、网络质和量的高要求
核心应用系统要求是24小时不宕机，网络需要双保险，物理服务器通常的网口都是有限，遇到复杂网络需求就会出现网口短缺的情况。
4、管理问题增多
每个应用的管理维护都必须由专业人员来负责，维护机房的增长的软硬件资源也是一个非常繁琐的工作，测试系统的需求层出不穷，导致管理负担无形中增重。
针对这种情况，如何在有限的人力、物力等资源下，提供更加高效、优质的服务，是高校数据中心所面临的实际问题。
三、云平台系统架构搭建解决方案
高校云平台目前发展的阶段是基础设施即服务、平台即服务，即IaaS、PaaS阶段。
在提供这些服务之前，"云"需要有个"落地点"，基础架构总离不开物理服务器、存储、网络设备。在云计算技术架构中，由数据中心基础设施层与ICT 资源层组成的云计算"基础设施"和由资源控制层功能构成的云计算"操作系统"，是目前云计算相关技术的核心和发展重点。云计算"基础设施"是承载在数据中心之上的，以高速网络（目前主要是以太网）连接各种物理资源（服务器、存储设备、网络设备等）和虚拟资源（虚拟机、虚拟存储空间等）[3]。在这种情况下，需要使用虚拟化技术来完成高校云平台搭建，系统架构图如下图：
在物理资源的使用方案上，可以整合现有资源搭建平台。物理资源的使用基本原则如下：
1、采用相同品牌相同配置服务器
可采购新设备，也可使用原有资源。考虑到HA的要求，如果有1台虚拟服务器从A物理服务器宕机，假设会从B物理服务器启动，如果B的配置比A低，可能会导致B因负担过重而无法启动的问题。
2、存储有数据备份和恢复重建（Recovery and Restoration）计划机制
必须保证数据可用，云数据备份和云恢复计划必须到位和有效，以防止数据丢失、意外的数据覆盖和破坏。不要随便假定云模式的数据肯定有备份并可恢复[4]。
3、交换机性能尽可能高，光纤最佳
大量的虚拟机将会给服务器的I/O 性能（主要是网络I/O）带来很大压力，网卡I/O 虚拟化已成为重要的发展趋势[3]。在服务器进行热迁移、部署期间的克隆、拷贝等都会增加服务器的I/O压力，这都是对交换机能力的考验。
平台层的基础部分是操作系统。平台提供给用户选择的操作系统有：Windows Server 2003/2008，Redhat 、CentOS等常用的操作系统；在应用程序、开发环境方面，提供了常用的数据库系统SQL Server2005/2008，Oracle，Mysql等；在应用服务方面，提供web服务，如问卷系统、宿舍管理系统。
四、云平台工作流程
在使用云服务器时，用户需要先填写《虚拟服务器申请表》，说明所需硬件、软件及网络需求。如，CPU、内存、磁盘，数据库软件，IIS/Apache，校内网络或校外网络等需求。云平台管理员根据需求确认资源可提供后，像公交卡充值一样，提供相应的资源给用户。以往这种需求，从申请、采购服务器到上架安装、网络跳线、系统安装及软件准备，需要至少半年的时间，而现在只需完成申请手续，几天就可以拿到所需资源，真正让用户体验到云技术带来的便捷、高效。同时，如果用户停止某阶段性专题网站或测试应用系统，只需提交《虚拟服务器停用申请表》，那么管理员即刻就能释放掉这部分资源，避免资源的浪费。
五、优缺点
云计算主要有三大优点：第一，廉价。服务可以分散到多台服务器，因此能够充分利用资源，这样就降低了硬件、电力和维护成本；第二，相对可靠。服务分布在多台服务器、甚至多个机房，所以不容易彻底宕机，抗灾容错能力强，可保证长时间在线；第三，可扩展性好。容易增加物理服务器的数目，成倍扩展服务能力。
同时，云计算也避免不了存在一些缺点，如IO性能瓶颈、故障维护复杂、物理服务器更新一些驱动时必须考虑VM是否受影响等问题。
六、展望
伴随云计算技术的发展，高校也逐步迈向云计算时代，随着高校自身发展、特点和实际需求状况，有着相应的云计算发展路线。高校数据中心经历了"物理数据中心"、"虚拟化数据中心"到了"私有云计算中心"，并迈向"混合云计算中心"，结合高校信息化建设的实际需求，云计算技术在高校的信息化建设中充分起着越来越重要的作用。
参考文献：
[1]教育部，《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》[Z].2012年3月.
[2]黄建波.云计算在高校的发展与建设[J].中国教育网络，2012，（2）.
[3]工业和信息化部电信研究院.云计算白皮书（2012年）[Z].2012年4月.
[4]云安全联盟（CSA）.云计算关键领域安全指南[Z].2009年12月
作者简介：王振（1990.2-），男，天津人，天津工业大学计算机科学与软件学院2009级本科生，主要研究软件工程相关问题。