摘要：在云計(jì)算技術(shù)日漸成熟的今天，廣州大學(xué)另辟蹊徑，與其他高校以高性能計(jì)算為起點(diǎn)搭建云計(jì)算平臺(tái)不同，聯(lián)手廣州聯(lián)奕信息科技有限公司（簡(jiǎn)稱：聯(lián)奕科技），以資源整合和應(yīng)用服務(wù)作為切入點(diǎn)，以高效快捷、開(kāi)放服務(wù)為原則，以全面構(gòu)建數(shù)字校園綜合服務(wù)體系為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了基于“云計(jì)算”的應(yīng)用數(shù)據(jù)中心整體解決方案，并且在RedHat、華勝天成、DELL等知名廠商的大力支持下，僅用不到一年的時(shí)間便取得了顯著的成效。這無(wú)疑又為國(guó)內(nèi)高校在教育信息化建設(shè)中，結(jié)合云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用提供了新的解決思路。

關(guān)鍵字：數(shù)字校園；云計(jì)算；虛擬化；數(shù)據(jù)中心；負(fù)載均衡

1.引言

隨著教育改革的不斷深化和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字校園建設(shè)已成為國(guó)內(nèi)外高?，F(xiàn)代化建設(shè)的核心內(nèi)容，并逐步成為高校綜合實(shí)力和現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。它不僅僅是高校教學(xué)、科研、管理以及服務(wù)等方面的重要技術(shù)支撐，更重要的是帶來(lái)人才培養(yǎng)的觀念、教育理念及內(nèi)部管理的深刻變革。

在這樣的背景下，在信息化建設(shè)伊始，廣州大學(xué)就制訂了明確的目標(biāo)：利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和教育管理理念，在先進(jìn)、高性能的新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施之上，構(gòu)建先進(jìn)、開(kāi)放的數(shù)字校園應(yīng)用支撐平臺(tái)，開(kāi)發(fā)和整合網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)應(yīng)用系統(tǒng)、電子校務(wù)系統(tǒng)、教學(xué)服務(wù)系統(tǒng)以及綜合信息服務(wù)系統(tǒng)，開(kāi)展多層次應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)學(xué)校信息化應(yīng)用、資源及服務(wù)的高度整合，為學(xué)校的教學(xué)、科研、管理與生活提供先進(jìn)、完善的數(shù)字化平臺(tái)，最終達(dá)到國(guó)內(nèi)同類院校領(lǐng)先水平。

在明確的思路指引下，廣州的大學(xué)的信息化建設(shè)在2009年開(kāi)始了大跨步的前進(jìn)。在接下來(lái)的一年時(shí)間里，隨著廣州大學(xué)數(shù)字校園一期建設(shè)工程的開(kāi)展，陸續(xù)建成了統(tǒng)一的身份證認(rèn)證平臺(tái)、統(tǒng)一信息門(mén)戶平臺(tái)和共享數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，并在此平臺(tái)之上陸續(xù)建立了OA系統(tǒng)、教務(wù)管理信息系統(tǒng)、人力資源管理信息系統(tǒng)、迎新管理系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)、研究生管理系統(tǒng)、學(xué)報(bào)管理系統(tǒng)、離校管理系統(tǒng)、教研學(xué)科管理系統(tǒng)等近二十個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。但隨著應(yīng)用的推廣和應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的深入，硬件資源瓶頸及資源利用不均衡現(xiàn)象就愈加凸顯了。由于當(dāng)時(shí)高校信息化現(xiàn)狀就是數(shù)據(jù)中心大多數(shù)是以服務(wù)器（小型機(jī)或刀片服務(wù)器）和SAN存儲(chǔ)連接方式為基礎(chǔ)，一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)部署在幾個(gè)服務(wù)器上（應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器），通過(guò)小型機(jī)或多組刀片來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)應(yīng)用的部署。而為了避免核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)出現(xiàn)單點(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)，通常采用主、備服務(wù)器來(lái)支持，這就需要更多的服務(wù)器資源，資金投入也就更多。但實(shí)際使用中，有些應(yīng)用系統(tǒng)一天可能只有少數(shù)人使用，使用的次數(shù)也很少。另外，這些應(yīng)用系統(tǒng)的使用模式也非常有規(guī)律，如大部分用戶的使用和訪問(wèn)集中在上班時(shí)間，特別是非正常上班時(shí)間（晚上、節(jié)假日）利用率更低。在這些時(shí)間內(nèi)，只有少數(shù)人偶爾使用OA系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)、課程資源系統(tǒng)等，大量的業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)際上處于空閑狀態(tài)，資源利用率不超過(guò)5%，但支持這些應(yīng)用系統(tǒng)正常運(yùn)行的所有資源需要不間斷工作。因此，如何利用先進(jìn)的云計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)方案，合理解決數(shù)字校園建設(shè)中存在的高投入、難管理、低效率、高能耗、低可用等方面的問(wèn)題，便成了廣州大學(xué)數(shù)字校園建設(shè)團(tuán)隊(duì)需要解決的重要問(wèn)題了。

基于以上背景，數(shù)字校園總承建方廣州聯(lián)奕信息科技有限公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)情況，綜合一、二期工程的建設(shè)應(yīng)用情況，在符合總體技術(shù)路線模擬環(huán)境下的嚴(yán)格測(cè)試評(píng)估近三個(gè)月后，設(shè)計(jì)了廣州大學(xué)基于“云計(jì)算”的應(yīng)用數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案，接下來(lái)，在RedHat、華勝天成、DELL等知名廠商技術(shù)團(tuán)隊(duì)的大力支持下，僅用不到一年的時(shí)間便基本建成廣州大學(xué)云計(jì)算應(yīng)用數(shù)據(jù)中心，取得了顯著的成效。實(shí)現(xiàn)了在不到20臺(tái)刀片服務(wù)器之上構(gòu)建了70多臺(tái)虛擬主機(jī)，動(dòng)態(tài)支撐了近二十多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行，將硬件資源平均利用率提高了近3倍之多，這無(wú)疑又為國(guó)內(nèi)高校在教育信息化建設(shè)中，結(jié)合云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用提供了新的解決思路。

現(xiàn)如今，隨著廣州大學(xué)數(shù)字校園三期工程建設(shè)的開(kāi)展，學(xué)校信息化的建設(shè)已經(jīng)開(kāi)始由“應(yīng)用驅(qū)動(dòng)”邁入了“服務(wù)引導(dǎo)”的階段，無(wú)論從數(shù)據(jù)分析還是移動(dòng)辦公都開(kāi)始凸顯成效，而這一切，都離不開(kāi)云計(jì)算應(yīng)用數(shù)據(jù)中心的堅(jiān)實(shí)支撐。而現(xiàn)如今的聯(lián)奕科技，也已經(jīng)成長(zhǎng)為擁有員工近300人，在全國(guó)范圍內(nèi)已建立10余個(gè)分公司及技術(shù)服務(wù)分支機(jī)構(gòu)的“開(kāi)放共享”的新一代數(shù)字校園建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)者。

2.基于云計(jì)算的應(yīng)用數(shù)據(jù)中心

2.1 建設(shè)目標(biāo)

建設(shè)之初，我們便確立基于云計(jì)算的應(yīng)用數(shù)據(jù)中心建設(shè)將遵循簡(jiǎn)化、共享、動(dòng)態(tài)的原則，利用虛擬化、負(fù)載均衡和多級(jí)存儲(chǔ)等技術(shù)，來(lái)建設(shè)一個(gè)動(dòng)態(tài)資源基礎(chǔ)平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)整合計(jì)算資源，提高設(shè)備利用率，降低應(yīng)用復(fù)雜性，增強(qiáng)存儲(chǔ)資源的共享能力、節(jié)約能耗等目標(biāo)，最終使得在此基礎(chǔ)之上構(gòu)建的數(shù)字校園業(yè)務(wù)應(yīng)用管理更簡(jiǎn)單、更全面，運(yùn)行更可靠、更穩(wěn)定，并能更加靈活便捷的為師生提供“隨需而變”的應(yīng)用服務(wù)。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

綜合考慮了廣州大學(xué)數(shù)據(jù)中心硬件設(shè)備和數(shù)字校園軟件應(yīng)用的實(shí)際情況，我們?cè)O(shè)計(jì)總體架構(gòu)如圖1所示。

從上圖可以看出，該整體改造規(guī)劃架構(gòu)針對(duì)數(shù)字校園一二期應(yīng)用情況，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求劃分了若干個(gè)功能區(qū)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況分別構(gòu)建了服務(wù)器云與存儲(chǔ)云，然后在此之上構(gòu)建虛擬化業(yè)務(wù)應(yīng)用集群。而數(shù)據(jù)備份則使用IP SAN和磁帶機(jī)進(jìn)行多級(jí)、定時(shí)備份，在負(fù)載均衡方面采用了F5硬件負(fù)載均衡設(shè)備（主/備）進(jìn)行業(yè)務(wù)負(fù)載分擔(dān)，同時(shí)還使用了防火墻、VPN、IDS，IPS及審計(jì)設(shè)備保證整個(gè)數(shù)據(jù)中心的信息安全。

從應(yīng)用的角度，我們根據(jù)廣州大學(xué)數(shù)字校園應(yīng)用實(shí)際情況，將一期建設(shè)的應(yīng)用進(jìn)行逐步遷移，進(jìn)行集群化改造，并且將二期的應(yīng)用直接部署在新的云計(jì)算應(yīng)用平臺(tái)上，底層的數(shù)據(jù)庫(kù)及資源存儲(chǔ)共用存儲(chǔ)池資源。整體規(guī)劃后，云計(jì)算應(yīng)用數(shù)據(jù)中心實(shí)際完整地支撐了各類數(shù)字校園業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

由于云計(jì)算的應(yīng)用技術(shù)包括很多方面，且不同技術(shù)的引入帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)也各不相同，綜合學(xué)校實(shí)際情況，我們?cè)趶V州大學(xué)云計(jì)算應(yīng)用數(shù)據(jù)中心的建設(shè)實(shí)施中，主要考慮如下關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的表現(xiàn)進(jìn)行產(chǎn)品和服務(wù)的選型：

服務(wù)器云、存儲(chǔ)云構(gòu)建和管理的便捷性

高可用HA能力

VM在線遷移操作、穩(wěn)定性

動(dòng)態(tài)資源調(diào)度管理能力

功能模板制作、使用易用性

用戶統(tǒng)一身份認(rèn)證及VPN管理能力

應(yīng)用負(fù)載均衡管理策略

2.3虛擬化應(yīng)用集群部署

在實(shí)際的運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，我們并不是一味地將所有系統(tǒng)按照統(tǒng)一的策略部署在云平臺(tái)上，而是根據(jù)業(yè)務(wù)特性（如使用時(shí)間段、最大并發(fā)訪問(wèn)量、數(shù)據(jù)交換量等）進(jìn)行虛擬化部署

另外，由于在實(shí)際應(yīng)用中，某個(gè)虛擬機(jī)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)預(yù)分配的內(nèi)存或CPU資源不足的情況，那么VM監(jiān)視組件將需要通過(guò)動(dòng)態(tài)資源調(diào)度策略將整個(gè)虛擬集群中相對(duì)空閑的節(jié)點(diǎn)資源遷移到該節(jié)點(diǎn)上。通過(guò)資源映射的方式就可以達(dá)到物理資源利用效益的最大化，從而進(jìn)一步保證了應(yīng)用服務(wù)的高可用性及擴(kuò)展性。

3.運(yùn)行效果

平臺(tái)整體上線后三個(gè)多月，通過(guò)對(duì)近80份運(yùn)行監(jiān)控報(bào)告，200G的事件日志記錄進(jìn)行綜合分析，性能表現(xiàn)穩(wěn)定，良好的支撐了數(shù)字校園各種業(yè)務(wù)應(yīng)用的平穩(wěn)運(yùn)行。其中，廣州聯(lián)奕公司獨(dú)創(chuàng)的“混合集群管理技術(shù)”及“云服務(wù)快速部署策略”也在其中發(fā)揮了重要作用。

4.結(jié)論

通過(guò)數(shù)字校園一、二期建設(shè)工程的推進(jìn)和實(shí)施，學(xué)校信息化的團(tuán)隊(duì)聯(lián)合聯(lián)奕公司等企業(yè)，在探索中建成了基于云計(jì)算的應(yīng)用數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)，并部署了基于云計(jì)算的集中化管理解決方案，旨在通過(guò)云計(jì)算提供各種資源系統(tǒng)和服務(wù)，建立一個(gè)互聯(lián)互通、信息共享以及服務(wù)教學(xué)、科研和管理的“數(shù)字校園基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)”，以解決其業(yè)務(wù)眾多，分布異構(gòu)，處理復(fù)雜，硬件更新頻繁，軟件安裝繁瑣和數(shù)據(jù)安全凸顯等問(wèn)題，從而改善學(xué)校在教學(xué)、管理及科研IT建設(shè)方面所遇到的困境。

而對(duì)于數(shù)字校園，聯(lián)奕科技一直在分享和推廣一種理念，即“集成共享、開(kāi)放合作”。這種開(kāi)放共享最重要的體現(xiàn)在于：建設(shè)思路、產(chǎn)品選擇和實(shí)施服務(wù)。也正是源于這種思想，廣州大學(xué)的數(shù)字校園一期、二期、三期建設(shè)才能夠順利推進(jìn)，才能夠真正使得學(xué)校的云平臺(tái)真正發(fā)揮作用，才可以從2009年提出，2010年便可落地，2011年就全面投入使用。

現(xiàn)如今，23臺(tái)刀片已經(jīng)支撐了百余臺(tái)虛擬機(jī)，近30個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，70余個(gè)部門(mén)應(yīng)用及門(mén)戶站點(diǎn)，目前校內(nèi)所有非數(shù)據(jù)密集型業(yè)務(wù)幾乎都采用了云平臺(tái)支撐，有效控制了硬件規(guī)模和降低了運(yùn)維成本。對(duì)于作為學(xué)校數(shù)字校園建設(shè)總集成商的聯(lián)奕科技，在當(dāng)時(shí)情況下來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)，而此案例后來(lái)也被我們的合作單位DELL譽(yù)為亞太第一個(gè)大規(guī)模教育私有云案例，被RedHat譽(yù)為當(dāng)時(shí)世界范圍內(nèi)，高校規(guī)模最大的私有云案例，也正是廣大模式的成功才使得2010年之后，華南地區(qū)高校開(kāi)始陸續(xù)選擇聯(lián)奕實(shí)施數(shù)字校園云平臺(tái)的建設(shè)，如廣州中醫(yī)藥大學(xué)、廣東省電教中心以及廣東外語(yǔ)外貿(mào)大學(xué)等。

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作者簡(jiǎn)介：

舒暢（ 1983-），湖南株洲人，博士，IEEE SMC Member，主要研究方向：云計(jì)算應(yīng)用技術(shù)、視頻點(diǎn)播技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)智能應(yīng)用等。