鄭健

摘要：隨著云計算技術的發(fā)展，出現了多種云計算模型。私有云是比較適合在高校中應用的部署模型。微軟的System Center由多個組件構成，為私有云部署提供了從基礎架構到服務門戶的一整套管理工具，是學校信息化建設中有效的解決方案。

關鍵詞：云計算；私有云；System Center；虛擬化；教育信息化

中圖分類號：TP 393.18 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）17-4013-03

Designing Campus Private Cloud Based on System Center

ZHENG Jian

（Suzhou Industrial Park Institute of Vocational Technology， Suzhou 215123， China）

Abstract：Various cloud computing models appear with development of cloud computing technology. Private cloud deployment model is more suitable for application in college. Microsoft System Center is made up of multiple components， as a private cloud deployment provides a set of management tools for everything from infrastructure to service portal. And its an effective solution for Information construction of college.

Key words： cloud computing； private cloud； System Center； virtualization； educational informationization

1 概述

隨著教育信息化的發(fā)展，校園網上的各種應用系統(tǒng)越來越多，需求也日益復雜，伴隨而來的則是硬件規(guī)模日趨龐大，服務器、存儲設備、機柜、網絡端口等不斷增加，供電、制冷等消耗也持續(xù)增長。學校的應用系統(tǒng)中有些屬于間斷性應用，不會連續(xù)使用計算服務，如教務系統(tǒng)中的排課、成績錄入、教育廳下發(fā)的數據采集系統(tǒng)等；有些屬于需求突增性應用，使用量會快速增長又很快回落，如公選課選課系統(tǒng)、教學評價系統(tǒng)等。對于這些應用場景，云計算是收效非常明顯的解決方案。

2 云計算概述

云計算的概念從2008年以來不斷走強，并列入工信部“十二五”規(guī)劃中的重點關注項目。云計算的定義有很多種，美國國家標準與技術研究院（NIST）公布的云計算定義是：云計算是一個提供便捷的、可通過網絡訪問一個可定制的計算資源共享池能力的模式（計算資源包括網絡、服務器、存儲、應用和服務），這些資源能夠快速部署，并只需很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。

簡單來說，云計算就是將信息技術作為服務來提供計算供應和消費。云計算通過資源共享來提高資源的利用率，采用虛擬化技術為用戶動態(tài)配置資源，并強調資源的集中，以利于資源管理和利用。云計算強調的是一種服務，而不是技術，最終用戶不必具有云基礎設施的專業(yè)知識，也不用直接進行控制，只要關注自己所需的資源，通過網絡來得到相應的服務。

云計算有五個基本特征：按需自助服務，便捷的網絡訪問，資源池，快速的彈性服務，可度量的服務。云計算有三種服務模型：軟件即服務（SaaS），平臺即服務（PaaS），基礎設施即服務（IaaS）；并且有四個部署模型：公共云，私有云，社區(qū)云，混合云。

公有云的服務對象沒有特定限制，是為外部客戶提供服務的云，如亞馬遜的AWS、微軟的Microsoft Azure等。私有云則是組織機構建設的專供自己使用的云平臺。社區(qū)云既不屬于一個機構內部，也不完全公開服務，其用戶是一個特定的范圍，比如一個產業(yè)園內的企業(yè)、某個企業(yè)的合作伙伴等?；旌显剖侵赣脩敉瑫r使用公有云、私有云或社區(qū)云的情形，用戶數據和應用可以在不同的云平臺之間遷移。

3 學校云計算平臺的選擇

對于學校而言，最終需要的是通過信息化建設來促進教育教學效果的最優(yōu)化，而不是單純地追求技術、建設底層的IT基礎設施。選擇哪一種平臺來實施云計算，需要從以下幾個方面來考慮。

1）IT基礎設施的建設和管理：高校大多建有自己的中心機房，有的還建設了數據中心，并自己的技術管理團隊，因此可以選擇構建自己的私有云平臺。如果采用公有云，IT基礎設施位于供應商的數據中心內，則不需要學校自行建設和管理。

2）基礎設施的差異：很多高校經過了多年的信息化建設，往往存在異構的技術平臺。而公有云的供應商一般以標準化的方式構建平臺，為用戶提供大眾化、需求最多的服務，這與自建的IT環(huán)境不同。

3）業(yè)務模式：學校自建系統(tǒng)，必然有大量的前期投入。如果使用公有云服務，則是按月或按使用量付費，不需要一次性的投資購買軟硬件，但會體現為持續(xù)的運營成本。

4）控制程度：采用公有云的同時，學校對業(yè)務系統(tǒng)的定制能力也下降了。如果使用私有云，學校可以獨立控制IT系統(tǒng)，按需部署、開發(fā)。

多數高校擁有自己的技術團隊，對數據安全、知識產權保護等較為敏感，綜合技術、安全、成本、規(guī)模等因素，選擇建設私有云來改造現有IT環(huán)境是較好的選擇。而對于中小學，人員、技術、資金等方面相對較弱，可以更多地考慮使用公有云服務。如果教育行政部門能投入資金建設教育社區(qū)云，提供給轄區(qū)內的學校使用，則是更為恰當的選擇。endprint

4 System Center的基本架構

微軟的System Center是由多個組件構成的服務器產品，可以提供跨本地、服務提供商和 Microsoft Azure 環(huán)境的統(tǒng)一管理，從而為微軟云操作系統(tǒng)提供支持。

在System Center 2012 R2中，包含了以下組件：

Virtual Machine Manager（VMM）：VMM可配置、管理虛擬機，對存儲、網絡、群集等進行統(tǒng)一部署，實現數據中心的虛擬化。VMM不僅能管理微軟的Hyper-V虛擬機，還支持VMware vSphere和Citrix XenServer的虛擬機管理。

Operations Manager：IT部門需要及時了解計算環(huán)境中出現了什么問題、原因何在。Operations Manager能從單一控制臺中監(jiān)視內核、存儲、網絡等物理架構，也能對各種應用程序和服務實現深層監(jiān)控。

Orchestrator：Orchestrator可通過腳本實現數據中心工作流程的自動化，并且與硬件或平臺無關。通過這種方式可以自動化IT運營，實現標準化的最佳實踐模型，提高效率從而降低成本。

Data Protection Manager（DPM）：數據保護對任何機構都是至關重要的，DPM可進行數據備份和還原，提供災難恢復解決方案，為運行Windows的服務器提供裸機恢復功能。

Service Manager：Service Manager主要實現服務目錄、產品、模板的標準化，提供自助服務、流程自動化、計費等功能。

Configuration Manager：使用Configuration Manager可實現安全且可伸縮的軟件部署、合規(guī)性設置管理，并可以對服務器、PC機和移動設備進行全面的資產管理，提供更高效的IT服務。

App Controller：App Controller為應用程序所有者提供了Web界面的自助服務體驗，用戶能夠在私有云和公有云上配置、部署、管理虛擬機和服務，確保本地和Microsoft Azure環(huán)境之間的混合IT一致性。

System Center產品提供的功能涵蓋了基礎架構設置、基礎架構監(jiān)控、應用程序性能監(jiān)控、自助服務、自動化、IT 服務管理等多個方面，其管理架構如圖1所示。各個組件相互協作，以應用程序為重心，能對.NET和Java應用程序深入洞察和診斷，并提供異構數據中心管理，便于用戶擴展現有的IT環(huán)境。

5 私有云的部署

Windows Server 2012 R2和System Center 2012 R2是微軟云操作系統(tǒng)的核心。微軟從Windows Server 2008開始引入Hyper-V技術，為用戶提供內置的虛擬化功能。在Windows Server 2012 R2中，其服務器虛擬化性能有了很大提升，支持320個硬件邏輯處理器、4TB物理內存，每個主機支持1024個活動虛擬機。而且Windows Server 2012 R2中支持Hyper-V網絡虛擬化、無共享實時遷移、Hyper-V復制、虛擬光纖通道、來賓NUMA（非一致內存訪問）以及動態(tài)內存等技術，為私有云的構建提供了堅實的基礎保障。

但虛擬化并非就是私有云，私有云要能夠實現前面提到的云計算的基本特征，做到自動化管理、提供計算資源池、提供自助服務、可以基于使用量計費。在部署私有云的基礎架構時，要設計成可以處理異構虛擬化，能將資源抽象出來統(tǒng)一管理，利用服務模板實現受控的部署，并能利用數據中心內部和外部的云資源。

基于System Center的私有云部署步驟大致如下：

1） 添加虛擬主機或群集

要通過System Center管理私有云，必須先把虛擬主機或群集添加到Virtual Machine Manager中。VMM不僅可以添加Hyper-V主機或Hyper-V群集，也可以添加Citrix XenServer以及VMware ESX的主機和群集。添加Citrix XenServer前，要先在XenServer主機上安裝“Microsoft System Center Integration Pack”補充包。對于VMware ESX的管理，需要通過VMware vCenter服務器間接調用，所以在VMM中要先添加vCenter服務器，再添加ESX主機和群集。

2） 配置構造

構造主要指服務器、存儲、網絡這些基礎架構的建立和資源的配置。通過System Center的組件可以完成不同的物理和虛擬計算基礎架構部署，對于Hyper-V還能自動進行裸機部署。VMM能夠發(fā)現、分類和分配存儲基礎架構，識別虛擬機、主機、群集使用的存儲，更高效地利用不同的存儲設備。VMM對網絡基礎架構進行抽象，通過邏輯網絡、地址池、負載平衡器、邏輯交換機等管理組件進行網絡虛擬化，對用戶屏蔽復雜的基礎網絡信息，又為管理員提供簡單、有效的控制，實現軟件定義的網絡。將基礎架構組件整合到一起，創(chuàng)建群集，作為私有云的底層架構來使用。

3） 創(chuàng)建云

在VMM的“VM和服務”工作區(qū)中創(chuàng)建云，選擇要在私有云中提供的基礎構造資源，為用戶配置庫路徑，為私有云設置容量。創(chuàng)建完成后在“庫”工作區(qū)中展開“云庫”，驗證是否有與私有云名稱匹配的私有云庫。然后在云中創(chuàng)建虛擬機或創(chuàng)建服務，部署到對應的私有云中。VMM中的服務是指一組共同配置和部署并作為單一實體加以管理的虛擬機，例如多層 .NET應用程序。已部署的服務在Operations Manager被看作是分布式應用程序，而在Service Manager中被看作是業(yè)務服務。

4） 為自服務用戶委派云

創(chuàng)建私有云之后，要將私有云分配給一個或多個用戶角色。在已創(chuàng)建的私有云上選擇“分配云”，可將私有云分配給現有用戶角色，或者創(chuàng)建新的用戶角色并分配云。對于用戶角色，可以設置云的配額、使用的網絡、服務模板等資源以及使用權限。endprint

5） 自服務用戶在云中創(chuàng)建虛擬機或服務

App Controller為用戶提供了自助服務門戶，用戶在私有云中選擇已有的模板并根據提示要求進行設置后，就能自動生成用戶自己的虛擬機。

微軟還提供了Windows Azure Pack（WAP），與現有的System Center和Windows Server環(huán)境進行集成，提供一系列Microsoft Azure技術集合，幫助用戶創(chuàng)建與Microsoft Azure一致的、可自定義的自助服務門戶。WAP也有供管理員使用的門戶，用于配置和管理資源云、用戶帳戶、租戶產品、配額和定價；為ASP.NET、PHP和Node.js等Web應用程序提供高密度、可擴展的共享Web承載平臺；為Windows和Linux虛擬機提供IaaS的功能。

此外，System Center之上的云服務流程包（System Center Cloud Services Process Pack）提供了一個服務解決方案，以自動部署私有云和公有云基礎架構。云服務流程包中包含了很多服務請求模板、服務目錄內容，使用新的Orchestrator Runbook和Service Manager工作流自動執(zhí)行請求服務，提供自助服務體驗，以便應用程序所有者和最終用戶隨著業(yè)務需求的增長靈活地請求增加私有云容量。

6 結束語

私有云技術有效地提高了服務器利用率，保障業(yè)務系統(tǒng)的高可用性，通過自服務門戶降低了管理員的工作量。另一方面，私有云的應用也可以降低供電、制冷、機架空間等需求，實現低碳環(huán)保的綠色數據中心。

云計算為教育信息化建設提供了以需求為導向的解決方案，使項目建設更靈活，更有效地控制IT運營成本，從而提高師生的滿意度。當然，在私有云平臺建設過程中，要做好規(guī)劃、試點推廣、逐步過渡，并有效地利用公有云、社區(qū)云，提高效率、推動教育教學工作的創(chuàng)新。

參考文獻：

[1] 趙立威，方國偉.讓云觸手可及：微軟云計算實踐指南[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[2] Peter Mell，Timothy Grance. The NIST Definition of Cloud Computing[S].National Institute of Standards and Technology Special Publication，2011.

[3] Server and Cloud Platform [EB/OL]. [2014-05-12]. http：//www.microsoft.com/zh-cn/server-cloud/.

[4] 在VMM中創(chuàng)建私有云[EB/OL]. （2013-01）[2014-05-10].http：//technet.microsoft.com/zh-cn/library/jj860425.aspx.

[5] System Center Cloud Services Process Pack[EB/OL].（2012-05）[2014-05-12].http：//technet.microsoft.com/zh-cn/library/hh562067.aspx.

[6] 付向東，孫寧.基于云計算的校園網絡的建設與應用[J].自動化與儀器儀表，2013，（1）：110-112.endprint

5） 自服務用戶在云中創(chuàng)建虛擬機或服務

App Controller為用戶提供了自助服務門戶，用戶在私有云中選擇已有的模板并根據提示要求進行設置后，就能自動生成用戶自己的虛擬機。

微軟還提供了Windows Azure Pack（WAP），與現有的System Center和Windows Server環(huán)境進行集成，提供一系列Microsoft Azure技術集合，幫助用戶創(chuàng)建與Microsoft Azure一致的、可自定義的自助服務門戶。WAP也有供管理員使用的門戶，用于配置和管理資源云、用戶帳戶、租戶產品、配額和定價；為ASP.NET、PHP和Node.js等Web應用程序提供高密度、可擴展的共享Web承載平臺；為Windows和Linux虛擬機提供IaaS的功能。

此外，System Center之上的云服務流程包（System Center Cloud Services Process Pack）提供了一個服務解決方案，以自動部署私有云和公有云基礎架構。云服務流程包中包含了很多服務請求模板、服務目錄內容，使用新的Orchestrator Runbook和Service Manager工作流自動執(zhí)行請求服務，提供自助服務體驗，以便應用程序所有者和最終用戶隨著業(yè)務需求的增長靈活地請求增加私有云容量。

6 結束語

私有云技術有效地提高了服務器利用率，保障業(yè)務系統(tǒng)的高可用性，通過自服務門戶降低了管理員的工作量。另一方面，私有云的應用也可以降低供電、制冷、機架空間等需求，實現低碳環(huán)保的綠色數據中心。

云計算為教育信息化建設提供了以需求為導向的解決方案，使項目建設更靈活，更有效地控制IT運營成本，從而提高師生的滿意度。當然，在私有云平臺建設過程中，要做好規(guī)劃、試點推廣、逐步過渡，并有效地利用公有云、社區(qū)云，提高效率、推動教育教學工作的創(chuàng)新。

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5） 自服務用戶在云中創(chuàng)建虛擬機或服務

App Controller為用戶提供了自助服務門戶，用戶在私有云中選擇已有的模板并根據提示要求進行設置后，就能自動生成用戶自己的虛擬機。

微軟還提供了Windows Azure Pack（WAP），與現有的System Center和Windows Server環(huán)境進行集成，提供一系列Microsoft Azure技術集合，幫助用戶創(chuàng)建與Microsoft Azure一致的、可自定義的自助服務門戶。WAP也有供管理員使用的門戶，用于配置和管理資源云、用戶帳戶、租戶產品、配額和定價；為ASP.NET、PHP和Node.js等Web應用程序提供高密度、可擴展的共享Web承載平臺；為Windows和Linux虛擬機提供IaaS的功能。

此外，System Center之上的云服務流程包（System Center Cloud Services Process Pack）提供了一個服務解決方案，以自動部署私有云和公有云基礎架構。云服務流程包中包含了很多服務請求模板、服務目錄內容，使用新的Orchestrator Runbook和Service Manager工作流自動執(zhí)行請求服務，提供自助服務體驗，以便應用程序所有者和最終用戶隨著業(yè)務需求的增長靈活地請求增加私有云容量。

6 結束語

私有云技術有效地提高了服務器利用率，保障業(yè)務系統(tǒng)的高可用性，通過自服務門戶降低了管理員的工作量。另一方面，私有云的應用也可以降低供電、制冷、機架空間等需求，實現低碳環(huán)保的綠色數據中心。

云計算為教育信息化建設提供了以需求為導向的解決方案，使項目建設更靈活，更有效地控制IT運營成本，從而提高師生的滿意度。當然，在私有云平臺建設過程中，要做好規(guī)劃、試點推廣、逐步過渡，并有效地利用公有云、社區(qū)云，提高效率、推動教育教學工作的創(chuàng)新。

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[6] 付向東，孫寧.基于云計算的校園網絡的建設與應用[J].自動化與儀器儀表，2013，（1）：110-112.endprint