校園微型數據中心系統設計研究

張娟萍

(山西交通職業技術學院，山西 太原 030031)

校園微型數據中心系統設計研究

張娟萍

(山西交通職業技術學院，山西 太原 030031)

論文是針對校園微型數據中心的建設做架構設計，以及對技術的使用分析和指導性研究。系統設計中采用Linux系統與虛擬化技術等，不考慮具體服務軟件開發成本與時間周期，以投資少、系統簡單高效、部署快、管理成本低為目標的校園數據中心的建設的研究。

數據中心；虛擬；Linux

本文中的校園微型數據中心是以服務有限、投資少、簡單、安全、易管理的大中專院校以及中小學校作為研究對象的。設計校園微型數據中心的宗旨是將學校的管理重心完全地放在教育教學上，讓校園數據中心發揮服務教學的作用，與校園教學發展相適應。

現今很多中小學校都有自己的數據服務內容，多以校園網站、校園一卡通為主。部分學校有自己獨立的教學管理系統軟件，這些軟件服務項目彼此獨立，不能很好地融合，給系統管理帶來諸多不便。軟件數據設計與數據管理存在著較大的數據安全隱患。現代化的技術手段沒有很好地支持學校教學，卻成了教學中的一種負擔。因此，需要建立一個簡單高效、穩定安全、服務教學的微型數據中心管理系統。校園微型數據中心的建立能夠解決傳統數據中心規模大、費用高、管理復雜、技術難度深等問題。我們應將學校的管理重心完全地放在教育教學上，讓校園數據中心發揮服務教學的作用，與校園教學發展相適應。

論文在校園微型數據中心系統設計中多次采用虛擬化技術，通過虛擬化，可以為應用提供靈活多變、可擴展的服務。采用服務器虛擬化、網絡虛擬化、應用虛擬化等，不僅可以減少服務器數量、優化資源利用率、簡化管理，還可以實現動態IT基礎設施環境，從而降低成本，快速響應業務需求的變化。

一、硬件配置與操作系統選擇

采用虛擬機技術，可以增加設備的有效使用率，并減少大量的硬件資金投入，增加系統的安全性與數據備份恢復速度，使系統部署效率顯著提升。操作系統的使用靈活多變，部署Linux系統可以使得系統的安全性更高，應用服務軟件的定制更加合理。采用虛擬機技術，也同樣可以使操作系統的部署時間大大縮短。設備選擇上要量力而行，滿足功能需求與適當的擴展冗余。

我們將虛擬化服務器與數據處理器的功能整合到一臺實體機中，讓虛擬機中的服務訪問物理機中的實時數據，并且對虛擬機及物理機的數據處理做很好的備份。對于實時訪問數據量不大并且業務有限，單個機器的服務器即可滿足系統需求。反之，我們將使用實體機分別部署服務器與實時數據。如果對數據的要求較高，可以再增加數據備份機層數。

中心機采用Linux系統，其靈活性大，對系統服務設計、數據處理設計有很好的可塑性。并且，Linux的系統管理與服務應用管理可以完全實現自動化，降低管理成本。多數終端機PC可以訪問服務器，終端機也可采用Linux系統，或在某些應用上使用嵌入式Linux系統等。Linux的靈活開發、適應設計，可以廣泛地應用于更多領域中。

采用多個虛擬機，可以從軟件上實現物理隔離，既可以降低投入成本，加快部署速度，也可以降低管理成本，依不同的系統需求靈活部署。

二、軟件設計與架構設計

在軟件設計上，要以服務教學的目標為基礎；軟件功能模塊設計簡單、高效；軟件的維護邏輯設計更加靈活多樣；軟件架構設計要滿足系統的靈活快速部署與數據存儲的高效，并要有利于數據的快速備份與恢復。

軟件基礎系統為Linux系統。Linux系統可使用幾行Shell代碼，即可很好地管理整個系統服務應用與數據。數據處理器的設計基本上是靠Shell和Perl來完成的，也可依不同服務采用Web服務處理數據。

依應用需求設計軟件服務架構，選用合理的技術手段，實現既需功能。Web服務可以做數據顯示、數據處理、數據管理，通過使用Php、MYSQL或SQLite以及Shell和Perl等技術作支持。此外，FTP、NFS、一卡通等服務的需求，可采用Shell、Perl、C等技術。

軟件應用服務存儲在系統虛擬化服務器中，采用虛擬機技術可以提高系統部署速度與恢復能力。數據處理器的設計是用來處理應用服務、數據存儲與數據備份機三者間的數據關系，起到了管理系統與數據的功能，提高了系統數據的可靠性與響應速度，減少了系統管理員的工作負荷，以及降低了管理成本。

三、數據與存儲設計

軟件服務設計是一項復雜的工程，主旨是指導軟件在校園中心系統中的架構與邏輯關系設計，以及所采用的主要技術手段，實現數據集中存儲，幫助整體校園中心系統的集成，有利于降低系統管理成本。

在數據結構設計上，要遵循教學中各內容、各環節中的數據貫通性和靈活性。數據設計復雜度要低，考慮到數據管理中的恢復成本與在特殊情況下數據的靈活可變和移植，采用面向對象的數據結構設計理論，更加有利于數據的持久與操作。為了降低建設與管理成本，系統采用DAS存儲數據，DAS存儲結構簡單、易管理，以有限的數據管理技術保證數據安全，提高了數據備份與恢復效率。

教學中通常使用的各種數據文件，可以存儲在數據存儲器中，而且可以通過Web與FTP等服務進行訪問。其他的數據傳輸使用XML設計對數據進行描述，XML在數據傳遞中不依賴于系統與服務，使得數據在通用性與傳遞便利上起到較好的功效。

四、系統安全設計

系統安全設計不僅與系統架構、網絡設計有關，而且與軟件服務設計密切相關。考慮系統中用戶的安全驗證與用戶操作權限分配，以及如何在系統運行中跟蹤、檢測系統安全，安全驗證與檢測手段要簡單有效。系統采用Linux系統增加系統安全性，并利用Linux中免費的監控檢測軟件對系統安全進行保護。對數據的讀寫權分開，設計可以有效地預防設計系統中可能存在的安全風險。使用OpenSSL對訪問系統的用戶進行管理，使用PKI的CA證書標識不同的用戶，確保系統數據安全。

使用虛擬機防火墻隔離不同網絡段，增加系統安全性。通過編制好的Shell管理程序對Linux系統進行安全管理，實現網絡安全管理的自動化處理。

五、網絡結構設計

部署相應的網絡硬件設備，例如路由器、交換機、無線AP、硬件防火墻。對網絡結構設計，要遵循不同的應用群體與權限要求做網段隔離處理。如資金有限，可采用虛擬機的軟件防火墻，它能在一定流量的需求上達到很好的效果。

數據中心的網絡支持性有著至關重要的作用，沒有良好的網絡設計，系統性能與功能就不能發揮到最好。網絡設計要依據系統應用服務設計，包括Web服務、NFS、FTP等進行VPN、NAT、DNS等網絡相關服務設置。良好的網絡架構可以提高用戶訪問速度與增強系統安全。

[1]曾春平,王超,張鵬.XML編程從入門到精通[M].北京：北京希望電子出版社，2002.

[2]王達.網絡系統設計[M].北京：電子工業出版社，2006.

[3]馬臣云,王彥.精通PKI網絡安全認證技術與編程實現[M].北京：人民郵電出版社，2008.

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1673-0046（2012）6-0175-02