高校私有云數(shù)據(jù)管理中心的構(gòu)建探究

張曉蓉

（西安文理學院，西安，710065）

1 高校信息化資源管理現(xiàn)狀

隨著教育信息化的不斷發(fā)展，高等院校數(shù)字化校園的建設的進程不斷推進，各高校在信息化資源建設方面的投入不斷加大，信息化資源的合理配置和管理成為了一個新的主題。目前，有相當一部分高校在信息化資源方面還停留在“重硬件、輕軟件”、“重建設，輕管理”的階段，學校管理者雖然意識到了信息化在未來發(fā)展的重要性，增加相應的投入，但是對于信息化資源的管理還不夠重視，有的設備采購回來以后幾乎閑置，有的資源很少被利用，有的軟件根本發(fā)揮不了作用；為了應對和解決這些問題，大部分高校已經(jīng)建立了校園數(shù)據(jù)管理中心，對信息資源進行統(tǒng)一的管理，但是由于各個高校的實際情況不同，數(shù)據(jù)管理中心實際上發(fā)揮的作用也不一樣，有的學校只是形式上建立數(shù)據(jù)管理中心，所做工作只是將資源簡單的堆放在一起進行管理，實際上各個系統(tǒng)、各個平臺從硬件到軟件依然維持最原始的狀態(tài)，有的能夠?qū)⒁徊糠珠e置的硬件資源加以利用，但各系統(tǒng)、平臺之間并不能實現(xiàn)動態(tài)的資源調(diào)整，由于學校的投入畢竟是有限的，而需求卻在不斷地增加，一些階段性利用率突變的系統(tǒng)，如教務系統(tǒng)，如果配置低的話無法滿足忙時需求，但如果配置高的話大部分時間資源處于空余狀態(tài)，無法最大化利用；當然也有一些走在信息化建設前列的高等院校真正發(fā)揮了數(shù)據(jù)管理中心的作用，對整個校園的軟、硬件資源進行統(tǒng)一的管理和配置，在一定程度上實現(xiàn)了資源共享，增加了信息化資源的利用率，提高了整個學校的信息化程度。

2 云計算和私有云

所謂云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算模式，把硬件和軟件資源虛擬化，以服務的方式提供給用戶，完成用戶處理信息的要求。作為用戶本身，不用關(guān)心這些資源的具體位置，也不用關(guān)心它們是如何管理和分配的。云計算依靠強大的網(wǎng)絡資源為用戶提供了可靠的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，可以避免傳統(tǒng)存儲介質(zhì)損壞而造成的數(shù)據(jù)丟失，通過虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了資源的動態(tài)配置和劃分，提供了可以調(diào)節(jié)的超強計算和存儲能力，用戶可以在世界上任何地方通過互聯(lián)網(wǎng)訪問“云”上的信息和應用，方便快捷的云服務省去了軟件安裝和電腦升級的麻煩，超強的計算能力可以完成傳統(tǒng)計算方式難以完成的功能。

云計算的特點概括起來就是“三個中心”：

以數(shù)據(jù)為中心：基于分布式數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)處理和分析，使數(shù)據(jù)變得智能化。

以服務為中心：云計算主要立足于為用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務，人性化云服務是吸引用戶的關(guān)鍵。

以用戶為中心：云計算主要是為滿足用戶的個性化需求，用戶是服務的對象，用戶的滿意是服務的最終目標。

云計算分為公有云和私有云，所謂公有云就是第三方提供資源，用戶通過互聯(lián)網(wǎng)以付費方式獲取服務，不用關(guān)心這些資源具體在哪，如何配置，其優(yōu)點是簡單方便，費用較低，但由于服務基于整個開放的互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)安全和服務質(zhì)量無法得到切實的保障；私有云就是企業(yè)或單位利用自有資源組建的供本企業(yè)或單位內(nèi)部使用的云服務，它需要企業(yè)或單位有一定的基礎(chǔ)資源建設投入，但彌補了公有云的不足之處，其優(yōu)點主要表現(xiàn)在：

1)確保數(shù)據(jù)的安全性。私有云為企業(yè)或單位自建，一般構(gòu)建在企業(yè)防火墻之后，受到攻擊的可能性較小，有效避免了公有云服務存在的安全隱患。

2)保證云服務的質(zhì)量。私有云建立在企業(yè)防火墻之后，只供局域網(wǎng)內(nèi)的用戶使用，在傳輸?shù)臅r效性和網(wǎng)絡其他因素干擾方面可以將損失降到最低，確保云計算的服務質(zhì)量。

3)有效利用現(xiàn)有資源。私有云依托企業(yè)內(nèi)部硬件資源建設，將硬件和軟件資源虛擬化，可以有效利用企業(yè)現(xiàn)有資源，避免不必要的資源浪費。

4)對企業(yè)現(xiàn)有的管理流程影響較小。企業(yè)或單位長期以來積累的信息化資源和管理流程是非常重要的，它是適應本企業(yè)或單位實際情況和發(fā)展需要的，私有云的構(gòu)建從本企業(yè)或單位的實際出發(fā)，有效避免了新的信息化模式對企業(yè)管理流程的沖擊。

3 高校私有云數(shù)據(jù)管理中心的構(gòu)建

高校數(shù)據(jù)管理中心指的是數(shù)字化校園建設過程中，為了統(tǒng)一規(guī)劃和管理信息化資源而建立的面向?qū)W校用戶提供的數(shù)據(jù)存放業(yè)務和相關(guān)服務，并對資源進行管理的統(tǒng)一網(wǎng)絡環(huán)境。數(shù)據(jù)管理中心一般以學校數(shù)字化校園建設的硬件為基礎(chǔ)，以電信級機房設備和網(wǎng)絡帶寬作為支撐，由學校信息化負責部門提供技術(shù)保障和支持，對整個學校的教學、辦公等業(yè)務提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和相關(guān)服務。構(gòu)建真正的數(shù)據(jù)管理中心應該包含網(wǎng)絡、機房、硬件設備等基礎(chǔ)設施的建設，數(shù)據(jù)的集中、共享和安全，以及業(yè)務系統(tǒng)的集成開發(fā)。

為了提升數(shù)據(jù)處理和計算能力，加快學校的信息化步伐，不少高校將云計算列入了信息化建設的范疇。云計算為用戶提供了隨時隨地的海量數(shù)據(jù)處理和存儲的能力，解決了資源不足和分布不均的問題。但是由于高等院校信息化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務系統(tǒng)對安全性和服務質(zhì)量都有著較高的要求，任何形式的網(wǎng)絡攻擊都有可能影響學校教育資源的積累和學生相關(guān)數(shù)據(jù)的維護，在線視頻教學、網(wǎng)上選課、OA辦公等更是受網(wǎng)絡穩(wěn)定性、時效性和負載能力的制約。私有云數(shù)據(jù)管理中心在很大程度上能夠彌補這些不足。

私有云數(shù)據(jù)管理中心實質(zhì)上就是將單位內(nèi)部所有服務器等信息化資源統(tǒng)一建設和配置，通過某種方式連接成一個集群，進行集中的調(diào)度和管理，以虛擬化的形式提供給本單位內(nèi)部的用戶。構(gòu)建高校私有云數(shù)據(jù)管理中心可以將學校現(xiàn)有的信息化資源進行整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中和共享，節(jié)約了分散管理的人力和物力，提高數(shù)據(jù)的處理能力和資源的利用率，由于建立在防火墻之后，安全性和服務質(zhì)量都有所保證，而且不會影響學校現(xiàn)有的信息化管理流程。高等院校私有云數(shù)據(jù)管理中心的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 私有云數(shù)據(jù)管理中心體系結(jié)構(gòu)圖

1)基礎(chǔ)層。這一層是私有云數(shù)據(jù)管理中心的骨架層，為私有云提供基礎(chǔ)的物理資源保障，包括充足的網(wǎng)絡帶寬、交換設備、計算設備和存儲設備等。基礎(chǔ)層將高校用于信息化建設的大量PC、服務器等硬件設備進行集群式管理，從而降低硬件的運行成本，提供豐富的計算和存儲資源，保證資源開發(fā)的運行潛力。

2)資源池。本層主要負責硬件資源的虛擬化，從而實現(xiàn)資源的動態(tài)劃分和配置，為實現(xiàn)資源共享和按需分配建立一個基礎(chǔ)設施環(huán)境，這是私有云數(shù)據(jù)管理中心的關(guān)鍵部分。目前主流的虛擬化工具有KVM和Xen，相比之下KVM具有高性能和穩(wěn)定的特點，我們在設計的時候采用KVM作為本系統(tǒng)的虛擬化工具（如圖1所示），完成虛擬機的部署。虛擬機是被虛擬化的軟硬件資源，通過KVM創(chuàng)建，是在私有云數(shù)據(jù)管理中心模式下用戶能夠得到的服務。

3)管理層。本層的主要任務是將虛擬化的資源進行管理，并提供用戶管理、安全管理等功能，是私有云數(shù)據(jù)管理中心構(gòu)建的關(guān)鍵部分。云計算的管理軟件非常多，我們在設計時選擇了主要針對私有云的Convirt，它提供了豐富的管理功能和界面，并對底層的一些功能進行了整合和封裝，方便資源的管理和調(diào)度。在本層，Convirt負責檢測和響應用戶的服務請求，將需求轉(zhuǎn)換成計算機語言傳遞到虛擬機，并依此進行資源的劃分和動態(tài)的調(diào)整，然后將結(jié)果反饋給用戶，在用戶使用完畢后能夠及時釋放資源，達到減少資源損耗和負載平和的目的。如圖1所示，與Convirt相連接的是Libvirt，它介于底層虛擬化工具和Convirt之間，用于屏蔽軟件指令的不同，提供統(tǒng)一的編程接口，支持多種主流開發(fā)語言。用戶可以在平臺上直接進行二次開發(fā)，亦可以實現(xiàn)現(xiàn)有業(yè)務平臺的無縫連接。對于高等院校來說，現(xiàn)有的業(yè)務和教學平臺都可以整合到私有云數(shù)據(jù)管理中心，也可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進行新功能和應用的開發(fā)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源的共享，以及應用系統(tǒng)的開發(fā)。

4)應用層。本層主要是私有云的應用管理界面，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)進行私有云的資源訪問和管理。用戶可以通過私有云管理界面申請存儲、計算等服務，也可以通過開發(fā)的業(yè)務平臺進行資源的訪問和調(diào)度。

4 小結(jié)

私有云數(shù)據(jù)管理中心的構(gòu)建，在一定程度上解決了高等院校面臨的信息化資源不足和分配不均的問題，又避免了公共網(wǎng)絡服務帶來的安全隱患，為高校信息化建設提供了新的解決方案。同時，私有云數(shù)據(jù)管理中心建設具體實施所面臨的問題還有很多，需要我們進一步探討和研究。

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