校园私有云数据中心构建的研究与探讨

    王小龙

    

    摘要：随着云计算、私有云技术的不断成熟，这些虚拟化技术在各领域中的应用越来越广泛，其高校信息化、数字化的建设中就发挥着重要的作用。由于大部分高校信息化资源存在着不足且分布不均的情况，为进一步提高校园软硬件资源的使用效率，为促进高校信息化、数字化建设取得较大发展，基于云计算、私有云和Hyper-V构建的校园私有云数据中心提供了新方案及有效途径。在此，文章从云计算、私有云的分析入手，深入研究校园私有云数据中心的构建。

    关键词：云计算；校园网；私有云；计算虚拟化

    0引言

    教育信息化、校园网络信息化、数字化是教育部针对当前发展形势提出的时代发展规划，因而建设和实现高校信息化、数字化教学环境是我国各大高校需要致力研究的新课题。不过，高校在信息化、数字化的建设过程中遇到一个难题，那就是缺少属于校内的公共基础设施和资源池，所以须增加额外投资才能满足工作人员和广大师生的各项校内服务需求，尤其是对软件服务、存储空间、计算力的服务需求。随着云计算、私有云技术的不断成熟，这种低成本、高扩展性和可用性的虚拟化技术能够有效实现动态分配、存储性强、计算力高的功能，进一步提升了软硬件资源的使用效率。因而，基于云计算、私有云和Hyper-V来构建校园私有云数据中心，这是促进高校在信息化、数字化建设方面取得较大发展的有效途径。

    1云计算和私有云

    1.1云计算

    云计算，一种建立在互联网基础上的计算方式，可以将大量的物理设施、物理硬件进行虚拟化，进而构建一个虚拟化的资源池，使之成为一个基础设施可向其他计算机和设备提供共享的软硬件资源与信息。如此，通过云计算可以方便广大用户快捷的使用计算机资源，提供各项信息服务，以最大程度实现用户的信息需求。其中，以运用范围为划分依据，私有云、公有云是对云计算的具体细分，所谓公有云相当于一个基于整个开放互联网提供资源的第三方服务，用户只需支付较低费用即可简单快捷的获取相关服务，不过公有云服务的质量和数据安全存在一定的局限性。

    1.2私有云

    私有云，即指一些企业或单位根据需求运用自有基础资源单独构建的一个云服务，该服务能够有效控制和保障数据安全和服务质量。私有云具备较高的使用优势，主要包括：（1）数据安全性的切实保障。企业或单位通过在内部防火墙中构建私有云来避免外来攻击，以确保数据中心的安全性，其安全性高于公有云服务。（2）服务质量的切实保障。构建在企业或单位防火墙中的私有云只为局域网内部用户提供服务，从而利于避免其他因素的干扰，以提高传输时效性、降低资源损失，保障云服务质量。（3）现有资源的高效利用。在企业或单位内部硬件和软件资源基础上构建的私有云，不仅可以实现对内部现有资源的高效利用，而且还利于节约资源和成本。（4）有效降低了对现有管理流程的影响。私有云依托于企业或单位内部资源的建设，是基于企业或单位实际发展需求而构建的，因而不会像其他新信息化模式一样易对企业或单位长期积累的信息化资源、管理流程产生冲突与影响。

    2私有云结构

    依据用户体验视角出发，关于私有云的服务结构美国国家标准技术研究院提出了如下规范：

    2.1软件即服务（SaaS）

    SaaS即一个服务转换的应用平台，用户可以通过在OA、学工信息系统、教务信息系统等SaaS应用平台来获取相应的服务。

    2.2平台即服务（PaaS）

    PaaS即一个服务转换的开发平台，诸如高校工作流、身份认证管理、访问控制平台等都可以是PaaS的构成部分，用户在PaaS这一开发平台来享有转换服务。

    2.3基础设施即服务（Iaas）

    IaaS即一个服务转换的基础设施，通过虚拟机向用户提供转换服务或资源。如可将硬件资源的存储、计算进行虚拟化资源的转换，运用IaaS平台为用户提供虚拟化资源服务。

    3构建校园私有云数据中心

    关于校园私有云数据中心的构建，需要基于云计算和私有云技术将软、硬件资源进行虚拟化。而为了降低不同物理资源层次间的耦合度，区分和提高不同物理资源层的应用性，这需要科学、合理的分配计算资源，在服务器中部部署虚拟化软件，将网络、存储等应用部署在虚拟机中部，建立校园私有云数据中心，以促进跨系统资源共享的有效实现。

    3.1计算虚拟化

    计算虚拟化是有效实现应用虚拟化的前提保障，是实现服务器虚拟化构建私有云的基础，主要通过对应用中间件虚拟化、服务器虚拟化来完成。本文在物理服务器的虚拟化过程中需要借助Hyper-V，以满足多个虚拟机同时运行的需求，而后创建虚拟机，为有效优化资源利用率，还需依据虚拟机的计算力进行CPU内存与内核的合理分配。图1是校园私有云的构建，用户在完成虚拟机创建流程后，对于Linux或Windows操作系统的安装可利用ISO镜像来实现，从而在虚拟机上获得定义模版，用户基于模版来实现Linux或Windows服务器的创建操作。

    3.2存储虚拟化

    存储虚拟化是校园私有云数据存储虚拟化的主要途径，其实现的操作流程包括：创建一个虚拟磁盘（以大型共享文件系统中的子文件形式存在）在SAN与Hyper-V存储上；在相应的虚拟机上部署虚拟磁盘，方便用户将数据由物理机向虚拟机上迁移。

    3.3创建交互式入口

    对于校内用户来说，其新的虚拟磁盘与虚拟机创建需借助交互式入口来实现，对此首要前提是完成交互式入口的创建。而创建交互式入口需要借助虚拟化软件中的CUI工具、Cisco中的USC Manager工具及VMware中的vCenter工具，在存储虚拟化池层面和技术虚拟化池层面分别构建交互式入口，进而实现虚拟化硬件设施的建设，而后即可通过自动化管理平台来共享数据与应用。

    4结语

    综上所述，针对高校信息化资源存在着不足且分布不均的情况，基于云计算、私有云技术构建校园私有云数据中心是有效实现高校信息化、数字化建设的新方案。校园私有云数据中心的构建不仅满足了广大师生和工作人员对信息化服务的需求，而且还提高了网络信息服务的安全性，当然我们还需要进一步研究和完善对校园私有云数据中心的建设，以不断提高其服务性能。