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摘 要： 以扬州职业大学为例，通过分析高校多媒体教学的现状，参考云计算的模型，提出了一种基于私有云计算的架构模式，并进行了研究。结果表明，采用该模型有利于校园网络资源的合理利用，省时省力，旨为该校网络整合筹建私有云系统提供依据。
关键词： 私有云； 云架构； VMware+vSphere； 多媒体教学
中图分类号： TP 393 文献标志码： A 文章编号： 1671-2153（2015）01-0079-03
0 引 言
目前，全国绝大多数的高校教室都是配置了多媒体软硬件，使得最初的板书教学发展为多媒体教学，教学方式更加多样化，教学内容更加生动有趣、更直观。但随着使用年限的增加，设备老化、使用不规范等问题的出现，使得多媒体教室的管理越来越复杂，原来的管理方式已起不到明显的效果，亟需进行改革。本文通过分析扬州职业大学多媒体教学的现状和云计算的模型，提出了建立基于云计算的多媒体教学的私有云的架构模式。
1 现状分析
多媒体教室的计算机系统采用的是PC机，即一台显示屏和一台主机，同时也提供了笔记本电脑的连接线和插头。但是在使用的过程中发现，理工科的青中年教师普遍能自己熟练连接笔记本电脑进行教学，而少数一些偏文科类青年教师和大多数老年教师根本不能自主将笔记本电脑与投影连接起来，总是会出现各种各样的问题。同样由于教师对于计算机规范使用不熟悉、U盘等移动设备携带病毒等，极有可能造成计算机系统的崩溃，从而影响到下一节教学的正常进行。就扬州职业大学来讲，多媒体教室主要集中在一二号教学楼（以下简称一教、二教），每个教学楼都有32个多媒体教室，一教有三位管理人员，二教有两位管理人员，即平均一位管理员要管理13个多媒体教室。按照目前学校的要求，每天上课前必须将所有多媒体教室的计算机检查一遍，以确保上课的正常进行，下课后还必须再检查一遍，如此重复操作工作量很大。鉴于此种情况，笔者认为多媒体教室非常有必要建设私有云架构模式。
2 私有云系统的分析
私有云是云计算的四个部署模型之一，是为某个机构或组织单独使用而构建的，利用该机构或组织原有的基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式，能够极大地减少人力成本和软件成本，降低开发难度；并且私有云可部署在该机构数据中心的防火墙内，因而提供了对数据安全性和服务质量的最有效控制。
本文参考云计算架构[1]，并结合私有云环境特点，设计适应该大学私有云计算的框架结构。该结构主要分为基础设施层、基础平台层和服务平台层三层结构，如图1所示。
鉴于大学一些重要部门及二级学院涉及的计算机、网络等设备相对较多，且较分散。一台配置很高的服务器仅仅运行一个教务管理系统或者是精品课程系统，造成了相当大的资源浪费。因此笔者希望能够将这些设备集中管理，同时再购置一些功能强大的服务器，利用虚拟化技术形成强大的服务器集群，通过对用户的管理让他们能够按照课程的不同动态配置虚拟计算机；同时在此层还需考虑动态资源迁移的功能，一旦一些设备出现故障或者有些设备关闭如何进行合理调配资源也显得尤为重要。
该大学的私有云基础平台层结构主要希望采用Java技术体系和Microsoft.Net技术体系部署在Linux和Windows虚拟平台上，向广大师生提供端到端的开发环境和基于网络的教学服务，避开底层基础设施的服务投入和维护成本。
服务平台层是以网络为载体，以浏览器为交互方式，把服务器端的程序软件传给用户来提供软件服务的应用模式。服务平台层结构需要基于基础平台层开发和部署一些管理系统，如教学管理系统、实验管理系统、科研管理系统、教学资源、教学软件系统等管理模块。
在此，大学的多媒体教室作为客户端。任课教师通过客户端登陆到校园网络环境进行多媒体授课，方便快捷，同时进一步加深学生对学习内容的理解。同样对于远端的分校区也可以通过骨干网访问设在校本部的云平台，经云平台管理员确认并授权后，异地用户就如同在本地一样的进行操作，进一步避免了硬件的重复购置和维护成本。
在此云端电教维护人员无须再花费大量的时间和精力去检查多媒体教室的运行情况，所有的运行环境都在网络中心服务器端，即使服务器端有个别机器出问题，也会自动备份和切换到运行正常的服务器，客户端不受其影响。
3 私有云数据中心的技术方案
经过十余年的发展，私有云和虚拟化技术已趋于成熟。许多公司推出了自己的私有云产品，如VMware的vSphere[2]，Citric的XenServer[3]，Microsoft的Hyper-V等。因此，在建设初期，应根据该校实际情况，选择合适的成熟度高的产品，并制定相应的技术方案。
3.1 私有云数据中心拓扑结构
根据前期的分析调研，该校的建设目标是首先解决多媒体教室的服务器，同时考虑将原有各院系的主页服务器、精品课程、微课等分散的物理机充分利用。因此该校可以选用VMware vSphere私有云数据中心解决方案。
在该解决方案中，考虑到原有个院系的服务器还处在运行中，先新购置3台惠普Proliant DL388P服务器和1套虚拟化软件（包括vSphere 5.5标准版和vCerter Server 5.5标准版），将设备接入校园网核心交换机，形成该校的多媒体教学的私有云数据中心（如图2所示）。
在主机房部署3台新购置的hp DL388p G8服务器和原教务系统的存储浪潮AS500G3构成vSphere虚拟化基础平台，在每台hp DL388p服务器安装ESXi操作系统，另配置一台原有的IBM x3850分别作为VMWare vCenter Server中央管理服务器，将其接入到1台核心Cisco 7609，在该核心7609出口连接防火墙和入侵防御系统，从而保护该校的私有云数据安全，另一台Cisco 7609作为备份。 3.2 私有云数据中心关键技术
vSphere5.5标准版中，提供了vMotion和High Availability（HA）功能保障虚拟机的高可用性。应用vMotion功能可在线将虚拟机从一个VMware ESXi主机迁移到另一个ESXi主机。启用HA功能，当一台ESXi主机意外宕机，该主机部署的虚拟机自动迁移到负载较轻的另一台ESXi主机上，保证服务24小时连续工作不中断。
另外采用虚拟网络规划，每个ESXi主机的3个网卡端口绑定，并连接机架上的核心交换机的trunk端口。逻辑上，服务器的3个网卡连接ESXi主机的虚拟交换机vSwitch0，并在vSwitch0虚拟交换机上创建多个虚拟机端口组，并配置WLAN号，这样，就可以有效地把虚拟机的网络直接进行逻辑分离，从而保证相互间的通信安全。
一教、二教和实验楼分别在每个楼宇使用华为s3300交换机与主机房的核心7609相连，另一端则连接多媒体教室，这样该大学的私有云架构就完成了。在每个多媒体教室仅仅只需要通过客户端登陆到网络中心的服务器集群，任意一台主机意外宕机都不可能造成系统的全线崩溃，彻底解决了大学管理复杂度高、灾难恢复困难、难以满足某些业务的连续性要求等一系列问题。
4 结束语
综上所述，私有云运用到多媒体是切实可行的。但是也面临着一个问题，大家都知道云端用户都是基于网络进行的，根据学校规模不同，可能需要几十乃至上百台客户端同时访问运行，这就需要高速的网络，因此就需要进行线路的改造，尽可能使用高速光纤，才能更好的实现私有云的高速无障碍运行。私有云不仅可以应用在多媒体教学中，还可以应用到高校的办公系统、实验室教学、教务管理等很多系统中，形成一个全面的完整的单位私有云，从而提高效率、推动教育教学工作的创新。
参考文献：
[1] KHAJEH-HOSSEINI A，GREENWOOD D，SOMMERV？鄄
ILLE I. Cloud Migration：A Case Study of Migrating an Enterprise IT System to Iaas. Cloud Computing（CLOUD）[D]. 2010 IEEE 3rd International Conference，2010，450-457.
[2] ZHANG B，GAO J，AI J Q. Cloud loading balance algorithm[J]. IEEE，2010.
[3] WANG W，ZENG G S，TANG D Z，et al. Cloud-DLS：Dynamic trusted scheduling for cloud computing[J]. Expert System with Application，2012，39（3）：2321-2329.
[4] 苗壮，王亚平. 基于私有云计算的信息交互模型研究[J]. 电子设计工程，2013，21（18）：99-100.
[5] 郭广丰. 高校私有云数据中心建设研究——以包头师范学院为例[J]. 阴山学刊，2014，28（3）：55-58.
[6] 汪竹，梅林，李磊，等. 适应大规模数据处理的动态服务私有云系统[J]. 计算机应用，2012，32（4）：1009-1012.
[7] 郑健. 基于System Center的校园私有云设计[J]. 电脑知识与技术，2014，10（17）：4013-4015.
[8] 王雷，房倩. 对“云安全”的初探[J]. 实验室科学，2009（5）：45-67.
（责任编辑：徐兴华）
关键词： 私有云； 云架构； VMware+vSphere； 多媒体教学
中图分类号： TP 393 文献标志码： A 文章编号： 1671-2153（2015）01-0079-03
0 引 言
目前，全国绝大多数的高校教室都是配置了多媒体软硬件，使得最初的板书教学发展为多媒体教学，教学方式更加多样化，教学内容更加生动有趣、更直观。但随着使用年限的增加，设备老化、使用不规范等问题的出现，使得多媒体教室的管理越来越复杂，原来的管理方式已起不到明显的效果，亟需进行改革。本文通过分析扬州职业大学多媒体教学的现状和云计算的模型，提出了建立基于云计算的多媒体教学的私有云的架构模式。
1 现状分析
多媒体教室的计算机系统采用的是PC机，即一台显示屏和一台主机，同时也提供了笔记本电脑的连接线和插头。但是在使用的过程中发现，理工科的青中年教师普遍能自己熟练连接笔记本电脑进行教学，而少数一些偏文科类青年教师和大多数老年教师根本不能自主将笔记本电脑与投影连接起来，总是会出现各种各样的问题。同样由于教师对于计算机规范使用不熟悉、U盘等移动设备携带病毒等，极有可能造成计算机系统的崩溃，从而影响到下一节教学的正常进行。就扬州职业大学来讲，多媒体教室主要集中在一二号教学楼（以下简称一教、二教），每个教学楼都有32个多媒体教室，一教有三位管理人员，二教有两位管理人员，即平均一位管理员要管理13个多媒体教室。按照目前学校的要求，每天上课前必须将所有多媒体教室的计算机检查一遍，以确保上课的正常进行，下课后还必须再检查一遍，如此重复操作工作量很大。鉴于此种情况，笔者认为多媒体教室非常有必要建设私有云架构模式。
2 私有云系统的分析
私有云是云计算的四个部署模型之一，是为某个机构或组织单独使用而构建的，利用该机构或组织原有的基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式，能够极大地减少人力成本和软件成本，降低开发难度；并且私有云可部署在该机构数据中心的防火墙内，因而提供了对数据安全性和服务质量的最有效控制。
本文参考云计算架构[1]，并结合私有云环境特点，设计适应该大学私有云计算的框架结构。该结构主要分为基础设施层、基础平台层和服务平台层三层结构，如图1所示。
鉴于大学一些重要部门及二级学院涉及的计算机、网络等设备相对较多，且较分散。一台配置很高的服务器仅仅运行一个教务管理系统或者是精品课程系统，造成了相当大的资源浪费。因此笔者希望能够将这些设备集中管理，同时再购置一些功能强大的服务器，利用虚拟化技术形成强大的服务器集群，通过对用户的管理让他们能够按照课程的不同动态配置虚拟计算机；同时在此层还需考虑动态资源迁移的功能，一旦一些设备出现故障或者有些设备关闭如何进行合理调配资源也显得尤为重要。
该大学的私有云基础平台层结构主要希望采用Java技术体系和Microsoft.Net技术体系部署在Linux和Windows虚拟平台上，向广大师生提供端到端的开发环境和基于网络的教学服务，避开底层基础设施的服务投入和维护成本。
服务平台层是以网络为载体，以浏览器为交互方式，把服务器端的程序软件传给用户来提供软件服务的应用模式。服务平台层结构需要基于基础平台层开发和部署一些管理系统，如教学管理系统、实验管理系统、科研管理系统、教学资源、教学软件系统等管理模块。
在此，大学的多媒体教室作为客户端。任课教师通过客户端登陆到校园网络环境进行多媒体授课，方便快捷，同时进一步加深学生对学习内容的理解。同样对于远端的分校区也可以通过骨干网访问设在校本部的云平台，经云平台管理员确认并授权后，异地用户就如同在本地一样的进行操作，进一步避免了硬件的重复购置和维护成本。
在此云端电教维护人员无须再花费大量的时间和精力去检查多媒体教室的运行情况，所有的运行环境都在网络中心服务器端，即使服务器端有个别机器出问题，也会自动备份和切换到运行正常的服务器，客户端不受其影响。
3 私有云数据中心的技术方案
经过十余年的发展，私有云和虚拟化技术已趋于成熟。许多公司推出了自己的私有云产品，如VMware的vSphere[2]，Citric的XenServer[3]，Microsoft的Hyper-V等。因此，在建设初期，应根据该校实际情况，选择合适的成熟度高的产品，并制定相应的技术方案。
3.1 私有云数据中心拓扑结构
根据前期的分析调研，该校的建设目标是首先解决多媒体教室的服务器，同时考虑将原有各院系的主页服务器、精品课程、微课等分散的物理机充分利用。因此该校可以选用VMware vSphere私有云数据中心解决方案。
在该解决方案中，考虑到原有个院系的服务器还处在运行中，先新购置3台惠普Proliant DL388P服务器和1套虚拟化软件（包括vSphere 5.5标准版和vCerter Server 5.5标准版），将设备接入校园网核心交换机，形成该校的多媒体教学的私有云数据中心（如图2所示）。
在主机房部署3台新购置的hp DL388p G8服务器和原教务系统的存储浪潮AS500G3构成vSphere虚拟化基础平台，在每台hp DL388p服务器安装ESXi操作系统，另配置一台原有的IBM x3850分别作为VMWare vCenter Server中央管理服务器，将其接入到1台核心Cisco 7609，在该核心7609出口连接防火墙和入侵防御系统，从而保护该校的私有云数据安全，另一台Cisco 7609作为备份。 3.2 私有云数据中心关键技术
vSphere5.5标准版中，提供了vMotion和High Availability（HA）功能保障虚拟机的高可用性。应用vMotion功能可在线将虚拟机从一个VMware ESXi主机迁移到另一个ESXi主机。启用HA功能，当一台ESXi主机意外宕机，该主机部署的虚拟机自动迁移到负载较轻的另一台ESXi主机上，保证服务24小时连续工作不中断。
另外采用虚拟网络规划，每个ESXi主机的3个网卡端口绑定，并连接机架上的核心交换机的trunk端口。逻辑上，服务器的3个网卡连接ESXi主机的虚拟交换机vSwitch0，并在vSwitch0虚拟交换机上创建多个虚拟机端口组，并配置WLAN号，这样，就可以有效地把虚拟机的网络直接进行逻辑分离，从而保证相互间的通信安全。
一教、二教和实验楼分别在每个楼宇使用华为s3300交换机与主机房的核心7609相连，另一端则连接多媒体教室，这样该大学的私有云架构就完成了。在每个多媒体教室仅仅只需要通过客户端登陆到网络中心的服务器集群，任意一台主机意外宕机都不可能造成系统的全线崩溃，彻底解决了大学管理复杂度高、灾难恢复困难、难以满足某些业务的连续性要求等一系列问题。
4 结束语
综上所述，私有云运用到多媒体是切实可行的。但是也面临着一个问题，大家都知道云端用户都是基于网络进行的，根据学校规模不同，可能需要几十乃至上百台客户端同时访问运行，这就需要高速的网络，因此就需要进行线路的改造，尽可能使用高速光纤，才能更好的实现私有云的高速无障碍运行。私有云不仅可以应用在多媒体教学中，还可以应用到高校的办公系统、实验室教学、教务管理等很多系统中，形成一个全面的完整的单位私有云，从而提高效率、推动教育教学工作的创新。
参考文献：
[1] KHAJEH-HOSSEINI A，GREENWOOD D，SOMMERV？鄄
ILLE I. Cloud Migration：A Case Study of Migrating an Enterprise IT System to Iaas. Cloud Computing（CLOUD）[D]. 2010 IEEE 3rd International Conference，2010，450-457.
[2] ZHANG B，GAO J，AI J Q. Cloud loading balance algorithm[J]. IEEE，2010.
[3] WANG W，ZENG G S，TANG D Z，et al. Cloud-DLS：Dynamic trusted scheduling for cloud computing[J]. Expert System with Application，2012，39（3）：2321-2329.
[4] 苗壮，王亚平. 基于私有云计算的信息交互模型研究[J]. 电子设计工程，2013，21（18）：99-100.
[5] 郭广丰. 高校私有云数据中心建设研究——以包头师范学院为例[J]. 阴山学刊，2014，28（3）：55-58.
[6] 汪竹，梅林，李磊，等. 适应大规模数据处理的动态服务私有云系统[J]. 计算机应用，2012，32（4）：1009-1012.
[7] 郑健. 基于System Center的校园私有云设计[J]. 电脑知识与技术，2014，10（17）：4013-4015.
[8] 王雷，房倩. 对“云安全”的初探[J]. 实验室科学，2009（5）：45-67.
（责任编辑：徐兴华）