摘 要：高校信息化的发展关键技术在于高校数据中心的建设，高校数据中心的建设关键技术又在于提供集中的数据交换、基础设施的资源共享、节约基础设施的投入成本、缩短信息系统的建设周期。很多高校利用资源的虚拟化来解决以上问题。文章在高校建设资源虚拟化的基础上提出了基于iaas模式的数据中心建设想法和整体的系统架构。
　　关键词：高校数据中心；云计算；iaas；虚拟化
　　引言
　　高校信息化的不断发展，信息数据量的不断增多，导致高校各信息系统之间无法进行有效的信息交互和资源共享， 形成了很多信息孤岛，出现了数据更新不及时、数据不兼容等问题。为了解决这些问题，提出了数据中心（internet data center，简称idc）的概念。通过建立数据中心，实现系统间的资源共享，提供集中的数据交换，减少数据冗余，提高数据的利用率。另外在高校的信息化建设中采购软、硬件，安排管理人员，需要投入大量的人力和物力，怎样在这个信息化的建设管理过程中运用新技术提高效率、节约成本就成为摆在高校信息化部门面前的一道必答题。云计算平台无疑可以成为解答这道难题的一个突破口。云计算与其说是一种技术，不如说是一种服务。从云计算的3个服务形态（iaas、 paas、saas）来看，iaas即可独立提供服务，又可以作为paas和saas的基础，是目前主要和基础的云服务形态。
　　1 高校云计算的发展与建设
　　云计算技术在高校的发展，已经从原来的理论步入实际应用。随着云计算技术的进一步成熟，高校的云计算需求和发展也随之发展，特别在数据中心的建设中，云计算伴随着数据中心的发展而发展。数据中心的发展，经历了“物理数据中心”、“虚拟化数据中心”、“私有云”到“混合云”的阶段性发展。随着基础设施云的成熟发展，数据中心开始采用云计算技术来构建各个私有的基础设施云，通过将零散的虚拟化个体进行统一的管理，形成各个独立的基础设施资源池，从而进行统一分配、统一管理、统一运行，实现最原始的基础设施云的建设（iaas）。这类基础设施云以物理机类型、虚拟化类型、存储类型以及使用范围等进行独立部署，成为各个独立的私有云系统，通过云管理平台，方便地在私有云内部进行资源的部署和分配，大大地提高了资源的利用率、系统部署的灵活性和自动化程度，数据中心的整体运行性能、可靠性、安全性以及自动化程度有着质的飞跃。
　　2 云计算在高校的需求现状
　　现阶段高校数据中心主要是面向物理资源的管理和应用模式，随着结构越来越复杂，越来越不能适应当前高校信息化的要求，也逐步变成高校信息化发展的障碍。传统数据中心最致命的弱点是它的复杂性，由此造成：（1）大量不能共享资源的信息孤岛、资源的利用效率十分低下（往往只有20%）；（2）服务器和其他资源数量越来越多，需要大量人员管理、占用的空间和耗电量也日益增加，造成运行维护的开支越来越大，成为高校不堪承受的重负；（3）内部的拓扑结构越来越复杂，到处是电缆，部署新系统十分困难；（4）内部牵一发动全身的刚性结构，导致应用的开发的节奏很慢，不能适应新形势下高校体制改革；云计算可以提供动态的资源池、虚拟化和高可用性来支持新一代的数据中心，以加强对校内各种信息资源的保护、共享、维护、管理，同时满足未来需求的系统扩展能力。
　　3 构建iaas的关键环节
　　3.1 iaas 的服务理念
　　根据nist的权威定义，云计算有spi， 即saas（软件应用即服务）、paas（平台即服务）和iaas（基础设施即服务）三大服务模式。这是目前被业界最广泛认同的划分。paas和iaas 源于saas理念。iaas可以直接用户提供服务， 也可以作为paas 、saas模式的支撑平台间接向最终用户服务。
　　iaas：所提供的服务是对所有设施的利用，包括处理、存储、网络和其它基本的计算资源，用户能够部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。使用者不管理或控制任何云计算基础设施，但能控制操作系统的选择、储存空间、部署的应用，也有可能获得有限制的网络组件（例如，防火墙，负载均衡器等）的控制。
　　3.2 虚拟化技术
　　虚拟化是iaas的核心技术，实现服务器、存储等、网络的虚拟化，是实现云服务架构的关键基础。
　　虚拟化技术的核心思路是，把现有的物理资源映射为虚拟资源，并实现整合、简化支撑系统的it基础架构、提高整体资

源利用率。
　　（1）服务器虚拟化
　　服务器虚拟化就是把服务器所拥有的物理资源通过虚拟化技术映射成虚拟资源，虚拟资源从操作系统的使用和应用的使用上是相对独立的，实现在同一台物理计算机上运行多个独立的操作系统及相互独立的应用。
　　（2）存储虚拟化
　　存储虚拟化即是把分散的、不同品牌或不同级别的存储产品统一到一个或几个大的存储池下，通过在物理存储系统和服务器之间增加一个虚拟层，将使用者（例如服务器） 使用的物理存储虚拟化成逻辑存储。
　　3.2 资源池化
　　实现iaas数据中心的关键技术之一是将数据中心内的硬件资源虚拟成一个大的资源池。从而简化硬件资源管理、调度难度.实现资源按需获取和空闲资源的自动释放。iaas数据中心需要把数据中心的各类硬件资源虚拟并转化为多个资源池，包括计算资源池、网络资源池、存储资源池、安全和应用交付池等。资源池化是云计算的一个典型特点，只有实现了资源的池化，才有可能实现资源的灵活分配。
　　实现资源池化可以使数据中心的硬件资源管理方式由管理离散的硬件更改为管理虚拟化的共享资源池。从资源池可以按应用系统需要分配出个性化的逻辑构造块（包含计算、网络、存储和安全能力），根据应用系统需求这些从资源池中获取的逻辑构造块经过针对性调整，可提供修改化的服务级别或业务需求。实现资源池化可实现业务的快速部署，使得业务部署变得更加灵活、高效。 　3.3 资源管理
　　资源进行池化后，资源池的调度和管理可以通过负载均衡技术及虚拟化软件模块的drs（分布式资源调度）、ha（高可用性）、ft（系统容错）等技术实现各类业务系统所需的资源在不同的硬件设备上动态移动。从而实现硬件资源的按需分配、动态调整和自动回收。通过多种资源管理技术的实施可以整合工作负载、提高利用率、减少单点故障、实现故障自动切换等功能，使各类业务系统不必再去关心硬件资源的分配及运行情况，达到资源的动态管理的目的。
　　3.4 资源扩展
　　高校业务系统需求的不断增长，现有资源池内的资源将会出现资源用尽，无法满足应用系统的需求的情况。这时数据中心的资源池需要实现在不中断生产业务的情况下快速扩容。一旦资源进行虚拟化后，该问题便会迎刃而解。我们在虚拟资源池中添加新的资源时对于应用系统是透明的，原应用系统只有在出现资源紧张时才会去扫描资源池的变化。在资源扩展的问题上，保持生产业务的连续性是资源扩展问题的关键。
　　4 高校iaas构建解析
　　4.1 高校iaas 数据中心的优势
　　高校iaas 的数据中心构建是利用计算机技术、网络技术、通信技术对学校与教学、科研、管理和生活服务有关的所有信息资源进行全面的信息数字化；并用科学规范的管理对这些信息资源进行整合和集成，以构成统一的用户管理、统一的资源管理和统一的权限控制；把学校建设成面向校园内，也面向社会的一个超越时间和空间的大学。
　　传统高校数据中心建设模式的最大不足就是尚未注重it平台的动态化、弹性化。与此同时，随着it平台的扩张，其管理和优化也变得越来越麻烦。通常来看，大多数学校的信息中心都具有以下需求（见图1）：
　　所以需要建设iaas模式的数据中心，它具有以下优势：
　　（1） 硬件资源虚拟化和自动化；（2）服务器、存储和网络等都在一个统一管理、分配的资源池中，底层硬件资源可高度共享，提高了it基础架构的效率；（3）根据业务要求具备弹性的伸缩能力，拥有灵活的可适应性；（4）极其快速的工作负载置备，让业务快速开展起来；（5）侧重在满足业务的服务上，为应用程序屏蔽底层硬件架构的复杂性。
　　4.2 高校iaas数据中心的建设目标
　　通过建设iaas模式的数据中心，学校可以将更多的精力投入到其本身的教务教学业务的优化和管理中，而不必过多关注it资源的运转细节，学校云平台会根据各业务应用系统对资源的需求变化，以更为优化的方式动态调整计算及存储资源，最终提高业务应用系统的响应能力。同时，学校云平台还可以更安全的方式为上层的业务系统提供更高的可用性。
　　4.3 高校iaas 数据中心的服务体系架构
　　iaas模式的云服务数据中心通常采用模块化的系统架构设计，方便系统部署、管理与升级。整体系统架构图如图2所示：
　　4.4 高校iaas 数据中心的实现机制
　

　高校基于iaas模式的数据中心整合了各种硬件资源，将门户、oa、教务、一卡通、财务、招生、人事、科研等应用系统集成管理，构建了统一架构的应用服务平台。
　　用户通过数据中心的用户交互界面访问门户，选取所需的应用服务并调用一个任务，该请求传递给系统管理模块后，将为用户分配恰当的资源， 然后调用配置工具为用户准备访问应用服务的运行环境。
　　最终实现形态如图3所示：
　　5 结束语
　　云计算服务模式在高校数据中心建设中的应用，通过实现从环境、资源的虚拟化、动态化，在传统校园基础上构建一个全新数字空间，提升传统校园数据中心的运行效率；此外还需要在云计算平台的数据标准化、数据可靠性、数据安全性以及隐私保护等问题上继续探讨，达到提高管理水平和更好地服务于用户的目的。
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