文／邵孟良

機(jī)房升級聚焦云計(jì)算

文／邵孟良

校園機(jī)房升級方案的實(shí)施重點(diǎn)在于云計(jì)算中心的建設(shè)和基于云計(jì)算的虛擬桌面的應(yīng)用服務(wù)建設(shè)。為考慮其他系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)的穩(wěn)定性，在云計(jì)算中心的建設(shè)過程中，使用循序漸進(jìn)的方式擴(kuò)充資源，增加服務(wù)。

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，軟件的不斷升級，老舊校園機(jī)房的升級改造是各個學(xué)校都要面臨的問題。如何既保證教學(xué)的需求，又能節(jié)省成本，充分利用資源，延長設(shè)備使用壽命，是人們關(guān)注的重點(diǎn)。在解決機(jī)房升級問題的過程中，人們逐漸認(rèn)識到單純依靠單機(jī)硬件升級，更換機(jī)房的設(shè)備只能解決一時所需，在一個不長的周期之后，又要重復(fù)進(jìn)行硬件升級，導(dǎo)致成本巨大且維護(hù)管理麻煩。比如，按照教育部的相關(guān)評估要求，高職院校每百名學(xué)生最少擁有的計(jì)算機(jī)數(shù)為8臺，6000多人的院校的機(jī)房計(jì)算機(jī)數(shù)至少為500臺，按照機(jī)器的平均使用壽命，每5～6年就要進(jìn)行升級，平均每年將近升級換代100臺計(jì)算機(jī)。待更新升級的計(jì)算機(jī)整體功能良好，只是隨著升級軟件對硬件需求的不斷提高而顯得“力不從心”。如何充分利用這些設(shè)備，延長其使用壽命？

云計(jì)算與虛擬化技術(shù)的不斷成熟，為機(jī)房的升級改造提供一種全新的解決方案，使我們能從系統(tǒng)的觀念出發(fā)，架設(shè)全新的應(yīng)用模式。以建設(shè)校園云計(jì)算中心為重點(diǎn)，提供高性能的計(jì)算能力和完善的應(yīng)用服務(wù)，通過合理分配資源，運(yùn)用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)桌面的虛擬化，最大限度地提高舊設(shè)備的使用效率，滿足業(yè)務(wù)需求。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

云計(jì)算與虛擬化的優(yōu)勢

云計(jì)算(Cloud Computing)是一種新興的商業(yè)計(jì)算模型。它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算力、存儲空間和各種軟件服務(wù)。通過服務(wù)器集群，包括計(jì)算服務(wù)器、存儲服務(wù)器、寬帶資源等虛擬計(jì)算資源的自我維護(hù)和管理，降低整個系統(tǒng)的單位處理能力成本。

云計(jì)算的基本原理是，構(gòu)建大規(guī)模的分布式計(jì)算系統(tǒng)資源庫，將系統(tǒng)的計(jì)算分布在系統(tǒng)資源池，統(tǒng)籌考慮整體系統(tǒng)的利用情況。其本質(zhì)是數(shù)據(jù)共享計(jì)算模式與服務(wù)共享計(jì)算模式的結(jié)合體，是下一代計(jì)算模式的發(fā)展方向。

云計(jì)算雖然模式復(fù)雜，但是從平臺技術(shù)特性來看，有幾個顯著的特點(diǎn)：

1. 云計(jì)算平臺具有超大規(guī)模

在實(shí)際使用“云”的企業(yè)中，其服務(wù)器均達(dá)到相當(dāng)?shù)囊?guī)模，為這些企業(yè)提供巨大計(jì)算能力。

2. 云計(jì)算平臺均采用虛擬化技術(shù)

云計(jì)算不會指定用戶在特定的設(shè)備上獲取服務(wù)，用戶應(yīng)用服務(wù)可能運(yùn)行在任意節(jié)點(diǎn)。請求的資源根據(jù)云計(jì)算平臺自由分配，不是固定的有形實(shí)體。

3. 云計(jì)算平臺均具有高可靠性

云計(jì)算平臺存在大量同構(gòu)可互換的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)也能做到多副本容錯，軟件系統(tǒng)能夠容忍節(jié)點(diǎn)的錯誤，不會影響業(yè)務(wù)的運(yùn)行和需求，比使用本地計(jì)算機(jī)更可靠。

4. 云計(jì)算平臺的通用性

云計(jì)算不針對特定的應(yīng)用，可以根據(jù)不同用戶的需求，提供不同應(yīng)用的統(tǒng)一解決方式。

5. 云計(jì)算平臺的廉價性

一方面，云計(jì)算的往往采用相對廉價設(shè)備（如X86計(jì)算機(jī)）構(gòu)建云計(jì)算系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)來構(gòu)成云；另一方面，云計(jì)算將大量設(shè)備集中在一起統(tǒng)一提供管理和服務(wù)，大大降低服務(wù)的管理成本；根據(jù)用戶按需分配能力的服務(wù)方式，能使云系統(tǒng)達(dá)到最大使用效率，也在一定程度上降低云計(jì)算平臺的成本。

6. 高可擴(kuò)展性

云計(jì)算平臺構(gòu)建在同構(gòu)可互換的節(jié)點(diǎn)上，其規(guī)模可以動態(tài)伸縮，可以按用戶規(guī)模和應(yīng)用服務(wù)需求對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容。

虛擬化指對計(jì)算資源進(jìn)行抽象的一個廣義概念。虛擬化對上層應(yīng)用或用戶隱藏計(jì)算資源的底層屬性。它既包括使單個的資源（比如一個服務(wù)器、一個操作系統(tǒng)、一個應(yīng)用程序、一個存儲設(shè)備）劃分成多個虛擬資源，也包括將多個資源（比如存儲設(shè)備或服務(wù)器）整合成一個虛擬資源。虛擬化技術(shù)是指實(shí)現(xiàn)虛擬化的具體技術(shù)性手段和方法的集合性概念。虛擬化技術(shù)根據(jù)對象可以分成存儲虛擬化、計(jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等。

升級重點(diǎn)圍繞三部分

校園機(jī)房升級方案的實(shí)施重點(diǎn)在于云計(jì)算中心的建設(shè)和基于云計(jì)算的虛擬桌面的應(yīng)用服務(wù)建設(shè)。為考慮其他系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)的穩(wěn)定性，在云計(jì)算中心的建設(shè)過程中，使用循序漸進(jìn)的方式擴(kuò)充資源，增加服務(wù)。系統(tǒng)整體架構(gòu)

系統(tǒng)分為三大部分（如圖1）：云計(jì)算中心、桌面虛擬化系統(tǒng)和客戶端。由于舊機(jī)房計(jì)算機(jī)都具有一定的計(jì)算能力，簡單的應(yīng)用可由客戶端完成，復(fù)雜的大計(jì)算通過虛擬桌面由云計(jì)算中心完成，以充分利用資源。

云計(jì)算中心的建設(shè)

1. 云計(jì)算架構(gòu)

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施平臺一般分為物理資源、資源虛擬化、管理、服務(wù)提供，如圖2所示。

物理設(shè)施被虛擬化，提供一個靈活的資源池提高資源利用率。管理層負(fù)責(zé)物理資源和虛擬資源池的管理、部署、監(jiān)控、報(bào)警等。服務(wù)提供層組合管理層的功能提供某種形式的服務(wù)。

2. 云計(jì)算平臺的選擇

云計(jì)算平臺可以劃分為三類：以數(shù)據(jù)存儲為主的存儲型云平臺，以數(shù)據(jù)處理為主的計(jì)算型云平臺以及計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲處理兼顧的綜合云計(jì)算平臺。

云計(jì)算平臺可根據(jù)學(xué)校的需求、定位和技術(shù)力量選擇開源云計(jì)算平臺或商業(yè)化云計(jì)算平臺。開源的云計(jì)算平臺主要有：AbiCloud （Abiquo公司）、Hadoop（Apache基金會）、Eucalyptus 項(xiàng)目（加利福尼亞大學(xué)）、MongoDB（10gen）、Enomalism彈性計(jì)算平臺、Nimbus（網(wǎng)格中間件Globus）等。商業(yè)化云計(jì)算平臺主要有：微軟、Google、IBM、Oracle、Amazon、Saleforce、EMC等公司的產(chǎn)品。

云桌面虛擬化系統(tǒng)

云桌面虛擬化系統(tǒng)是讓云計(jì)算資源池同時支持運(yùn)行多個虛擬機(jī)的相互隔離的工作負(fù)載 ( 包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用組和配置)，讓授權(quán)的用戶連接至虛擬桌面，運(yùn)行相應(yīng)的應(yīng)用軟件。

云桌面虛擬化的解決方案，有多個成熟的產(chǎn)品可選：VMware， Citri，Hyper，Virtuozzo，Parallels，Sun VirtualBox等，可根據(jù)成本要求、性能需求、存儲需求、容錯等級、支持的服務(wù)器數(shù)量等進(jìn)行選擇。

客戶端設(shè)置

對于客戶端的虛擬環(huán)境，一個機(jī)房的所有計(jì)算機(jī)環(huán)境都是相同的，所以只需在云桌面虛擬化系統(tǒng)中進(jìn)行一次性、集中式的應(yīng)用安裝；然后，客戶端啟動相應(yīng)的軟件連接到云桌面虛擬化系統(tǒng)，在隔離環(huán)境下以流技術(shù)將應(yīng)用按需交付到用戶桌面，不必?fù)?dān)心會出現(xiàn)應(yīng)用和系統(tǒng)沖突。

需考慮成本與管理的問題

基于云計(jì)算與虛擬化技術(shù)的校園機(jī)房升級方案實(shí)施過程中，還需根據(jù)機(jī)房計(jì)算機(jī)的規(guī)模擴(kuò)充云計(jì)算能力和資源，并要考慮云計(jì)算平臺所允許的服務(wù)器數(shù)，以及整個云計(jì)算中心的發(fā)展規(guī)劃與成本選擇云計(jì)算平臺。

對于虛擬化環(huán)境下應(yīng)用軟件的安裝使用，還需解決兼容性問題；對于機(jī)房日常的軟件維護(hù)、管理存在的問題（如不允許學(xué)生修改系統(tǒng)設(shè)置等），還需探討解決方法。

(作者單位為廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院)

[1]王慶波,陳瀅,金津，等．虛擬化與云計(jì)算[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2010．

[2]馮建平,吳麗華．“云計(jì)算”技術(shù)和“云計(jì)算”服務(wù)模式[J]．信息系統(tǒng)工程，2009(11)：78-8O.

[3]劉鵬．云計(jì)算[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[4]張瑩．“云計(jì)算”技術(shù)在高校資源建設(shè)中的應(yīng)用初探[J]．科技資訊，2009，(9)：219-220.

[5]成靜靜.基于虛擬化的云桌面技術(shù)方案研究與設(shè)計(jì)[J].廣東通信技術(shù),2011,(6):36-39.

[6]張巍.企業(yè)虛擬化實(shí)戰(zhàn)-Vmware篇[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009.