□ 韓磊 陳巖 范華

遠(yuǎn)程教育云數(shù)據(jù)中心的研究與實(shí)踐
——以山東電大數(shù)據(jù)中心為例

□ 韓磊 陳巖 范華

從遠(yuǎn)程教育云基礎(chǔ)架構(gòu)的整體性出發(fā)，以建設(shè)IaaS為主要服務(wù)形式的山東開放大學(xué)私有云為目的，在研究虛擬化技術(shù)的同時(shí)也對(duì)虛擬機(jī)的備份和性能監(jiān)控進(jìn)行了分析和應(yīng)用，解決了虛擬化系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)瓶頸。實(shí)踐表明，山東開放大學(xué)遠(yuǎn)程教育云平臺(tái)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程教育信息資源的集中部署、有效共享以及云基礎(chǔ)設(shè)施在山東電大系統(tǒng)的按需分配。

遠(yuǎn)程教育云；IaaS；服務(wù)器虛擬化；交換機(jī)虛擬化；存儲(chǔ)虛擬化；虛擬化備份與監(jiān)控

一、山東電大遠(yuǎn)程教育云構(gòu)建的背景

山東開放大學(xué)是以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐、辦學(xué)網(wǎng)絡(luò)立體覆蓋城鄉(xiāng)、學(xué)歷與非學(xué)歷教育并重、面向全體社會(huì)成員、沒有圍墻的新型大學(xué)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息化成為開放大學(xué)發(fā)展的有力支撐和重要組成部分。山東廣播電視大學(xué)在向開放大學(xué)轉(zhuǎn)變的過程中遇到了一系列問題：一是技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)海量資源的共享與訪問。在WEB1.0時(shí)代，山東廣播電視大學(xué)的門戶網(wǎng)站、學(xué)習(xí)平臺(tái)、管理系統(tǒng)及網(wǎng)考系統(tǒng)等由中央電大、省電大和地市分校三級(jí)平臺(tái)組成，這樣的分布式部署在當(dāng)時(shí)最大限度地緩解了網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的壓力，取得了一定的效果，但是分級(jí)部署也帶來了不可彌補(bǔ)的缺陷，各級(jí)電大網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源重復(fù)上傳、數(shù)據(jù)不能同步、信息不能共享而導(dǎo)致信息孤島大量存在[1]。二是由于基層信息化基礎(chǔ)薄弱，信息暢通難以保證。受當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件和技術(shù)力量的制約，多數(shù)基層電大信息化條件仍然較差，沒有建立支持教學(xué)活動(dòng)的數(shù)據(jù)中心，也缺少專業(yè)的信息化管理人員，不少教學(xué)點(diǎn)連必備的學(xué)習(xí)平臺(tái)和站點(diǎn)主頁等也無法保證“時(shí)時(shí)通”，難以實(shí)現(xiàn)“學(xué)習(xí)平臺(tái)校校通、學(xué)習(xí)空間人人通、教學(xué)信息及時(shí)通”的目標(biāo)。三是初期的虛擬化構(gòu)建缺乏系統(tǒng)性規(guī)劃和實(shí)踐。為解決遠(yuǎn)程教育信息化快速發(fā)展帶來的問題，山東廣播電視大學(xué)從2009年開始對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行虛擬化探究和實(shí)踐，但是最初的虛擬化應(yīng)用規(guī)模較小，缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，只有一套支持4CPU群集的虛擬化系統(tǒng)和管理軟件，沒有考慮到專業(yè)監(jiān)控及備份恢復(fù)支持等方案，對(duì)虛擬化帶來的數(shù)據(jù)安全等問題也缺乏周密的部署，存在著不少隱患和不足。這些問題，制約了山東電大信息化發(fā)展和教育資源的開發(fā)利用，而云計(jì)算的研究和應(yīng)用為解決這些問題提供了技術(shù)支撐。

云計(jì)算（CloudComputing）是分布式計(jì)算（DistributedComputing）、并行計(jì)算 （Parallel Computing）、效用計(jì)算（UtilityComputing）、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)（NetworkStorageTechnologies）、虛擬化（Virtualization）和負(fù)載均衡（LoadBalance）等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合發(fā)展的新型技術(shù)架構(gòu)，利用這些技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)超級(jí)計(jì)算形成計(jì)算資源池，使用戶能按需、便利地獲得資源。遠(yuǎn)程教育云[2]是云計(jì)算在遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域中的遷移，包括了虛擬化后的所有遠(yuǎn)程教學(xué)軟硬件系統(tǒng)和數(shù)字化學(xué)習(xí)資源等。虛擬化后的遠(yuǎn)程教育云平臺(tái)擁有強(qiáng)大的處理能力，可以有效地組織和利用數(shù)字化教學(xué)資源為遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)服務(wù)，有利于組織和搭建系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)和資源平臺(tái)，為遠(yuǎn)程教育提供云服務(wù)。云計(jì)算按照服務(wù)形式可以分為三個(gè)層次：架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS）。這里所謂的層次，是分層體系架構(gòu)意義上的“層次”。IaaS、PaaS和SaaS分別在基礎(chǔ)設(shè)施層、軟件開發(fā)運(yùn)行平臺(tái)層和應(yīng)用軟件層實(shí)現(xiàn)。其中，IaaS（架構(gòu)即服務(wù)）定義為：將硬件資源虛擬化，轉(zhuǎn)換成量化、自動(dòng)化、動(dòng)態(tài)化、可調(diào)度的計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等，是目前公認(rèn)的主要云服務(wù)形式之一。

2008年初，Google率先與清華大學(xué)合作開展了云計(jì)算教育研究。2011年11月16日，中央廣播電視大學(xué)“國家開放大學(xué)遠(yuǎn)程教育云服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)”研究課題專家研討會(huì)在京召開?！皣医逃Y源公共服務(wù)平臺(tái)”（簡(jiǎn)稱“國家教育云”）在2013年1月25日正式上線開通，網(wǎng)站資源涵蓋了從小學(xué)到高中各門學(xué)科的教學(xué)資源。2013年8月23日國家開放大學(xué)信息化推進(jìn)會(huì)議確定國家開放大學(xué)信息化要以公有云為主要方式進(jìn)行建設(shè)。

山東開放大學(xué)通過教育云解決開放大學(xué)省級(jí)分部的發(fā)展瓶頸，建設(shè)以IaaS為主的私有云，將開放大學(xué)總部的公有云與分部的私有云結(jié)合起來，公有云提供整個(gè)開放大學(xué)的資源共享和教學(xué)服務(wù)，分部的私有云發(fā)展和支持分部系統(tǒng)內(nèi)有特色的教育信息化應(yīng)用。山東電大數(shù)據(jù)中心作為山東開放大學(xué)教育云的核心實(shí)驗(yàn)室，在向開放大學(xué)遠(yuǎn)程教育云轉(zhuǎn)變的過程中，對(duì)所有硬件通過虛擬化后形成邏輯上的資源池，為山東開放大學(xué)各地市學(xué)院和縣市學(xué)習(xí)中心提供基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)，包括處理、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和其他基本的計(jì)算資源，用戶能夠部署和運(yùn)行包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序在內(nèi)的任意軟件。整個(gè)山東開放大學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用人員和教學(xué)教務(wù)管理人員不需要管理或控制任何云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施（由山東分部中心管理人員處理），就能實(shí)現(xiàn)控制操作系統(tǒng)的選擇、儲(chǔ)存空間和應(yīng)用的部署，也有獲得有限制的網(wǎng)絡(luò)組件（如防火墻、負(fù)載均衡器等）控制，實(shí)現(xiàn)開放大學(xué)各級(jí)用戶應(yīng)用平臺(tái)的集中部署、各級(jí)學(xué)習(xí)資源在虛擬化數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)一存儲(chǔ)和各級(jí)用戶的IaaS服務(wù)。

二、教育云架構(gòu)技術(shù)對(duì)比與選型

山東電大數(shù)據(jù)中心在開放大學(xué)遠(yuǎn)程教育云構(gòu)建過程中，根據(jù)實(shí)際需求，借鑒其他開放大學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，著重在服務(wù)器虛擬化技術(shù)、VMware虛擬機(jī)備份及監(jiān)控技術(shù)、交換設(shè)備可靠性技術(shù)和存儲(chǔ)設(shè)備應(yīng)用方面進(jìn)行了充分比較，以選取最適合的技術(shù)方案。

1.服務(wù)器虛擬化技術(shù)選型

主流虛擬化操作系統(tǒng)功能對(duì)比表

當(dāng)前主流的虛擬化技術(shù)都支持三個(gè)基本功能：實(shí)時(shí)遷移、高可用性和負(fù)載平衡。實(shí)時(shí)遷移是指能把群集內(nèi)正在運(yùn)行的虛擬機(jī)從一臺(tái)主機(jī)移動(dòng)到另一臺(tái)主機(jī)而無需重新啟動(dòng)；高可用性體現(xiàn)在一臺(tái)物理主機(jī)宕機(jī)時(shí)，會(huì)自動(dòng)重新在群集內(nèi)其他主機(jī)上啟動(dòng)該主機(jī)上運(yùn)行的虛擬機(jī)；自動(dòng)負(fù)載均衡是指服務(wù)器中的虛擬機(jī)會(huì)根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)與群集內(nèi)其他服務(wù)器進(jìn)行資源重分配[3]。目前，主流的虛擬化產(chǎn)品包括VMware的vSphere、Citrix的XenServer以及微軟Windows Server2008的Hyper-V，其中VMwarevSphere是目前x86平臺(tái)上市場(chǎng)占有率最高的虛擬化產(chǎn)品。

基于開放大學(xué)教學(xué)業(yè)務(wù)的多樣性，虛擬機(jī)模板部署要有靈活的資源分配功能，而網(wǎng)絡(luò)考試等教學(xué)活動(dòng)又對(duì)服務(wù)器的高可用性和安全性有極大要求。通過下表對(duì)虛擬化操作系統(tǒng)功能的對(duì)比可知，VMware vSphere適合作為教育云架構(gòu)中的虛擬化平臺(tái)。

2.VMware虛擬機(jī)備份及監(jiān)控技術(shù)選型（1）虛擬備份技術(shù)選型

備份虛擬機(jī)有多種方法，第一是利用傳統(tǒng)的備份方式，在每一個(gè)GuestOS里安裝備份代理，虛擬層所處的位置在物理硬件和客戶端操作系統(tǒng)之間，執(zhí)行效率低下。第二種方式是采用VCB，單獨(dú)安裝一臺(tái)服務(wù)器做Proxyserver，負(fù)責(zé)將所有存儲(chǔ)設(shè)備上的VM掛載過來，避免了采用傳統(tǒng)備份在每一個(gè)虛擬機(jī)上安裝代理的情況，但是后端備份仍然依靠備份軟件來完成，備份過程過于繁瑣。第三種是目前最新的備份方式，采用vStorageAPIforDataProtection(VADP)，讓第三方備份軟件廠商開發(fā)VirtualAppliances在線備份所有的VM。VADP是VCB的繼任者，克服了VCB過程繁瑣的缺點(diǎn)，不再需要把數(shù)據(jù)復(fù)制到代理服務(wù)器，而是直接調(diào)用VMware生成的快照將其備份到磁盤或磁帶。

VADP方式的備份工具常用的有VMware開發(fā)的VDR(DataRecovery)，適合規(guī)模較小的學(xué)習(xí)資源中心備份VM。此外，還有功能強(qiáng)大的第三方備份工具，包括PHDVirtualTechnologies公司的esX?press、VeeamSoftware公司的BackupandRepli?cation，以及Vizioncore公司的vRangerPro，都是為處理VMware備份而全新設(shè)計(jì)出來的。這三種工具中vRanger用戶最多、速度最快、安全性好，使用用戶熟悉的傳統(tǒng)WINDOWS界面；esXpress穩(wěn)定性突出，且在esXpress管理系統(tǒng)不存在的情況下，可以直接運(yùn)行備份文件恢復(fù)，但是它沒有采用像VSS等保障數(shù)據(jù)一致性的措施；Veeam恢復(fù)備份的速度最快，但是備份速度較慢。

經(jīng)過上述比較，由于遠(yuǎn)程教育云要備份海量的數(shù)字化教學(xué)資源，而VAPD中Quest的vRanger備份速度快且安全，適合遠(yuǎn)程教育云的虛擬機(jī)備份。

（2）虛擬機(jī)監(jiān)控技術(shù)選型

從虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)屬性出發(fā)，對(duì)其性能和其他數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控是非常重要的。由于虛擬機(jī)不像物理機(jī)那樣有可見的硬件設(shè)備，作為管理人員想通過傳統(tǒng)的GuestOS中的性能工具了解虛擬化層發(fā)生的變化是比較困難的，每一個(gè)虛擬機(jī)都消耗主機(jī)資源，vSphere擁有的虛擬機(jī)越多，主機(jī)上的資源被耗費(fèi)的就越多，如果不控制虛擬機(jī)的數(shù)量，就會(huì)導(dǎo)致主機(jī)資源不足并影響所有虛擬機(jī)的性能。但是，想獲得關(guān)于虛擬機(jī)的性能數(shù)據(jù)，就需要一些不在虛擬機(jī)內(nèi)部運(yùn)行的軟件做參考，可采用VMwarevCenter或第三方工具，vCenter是為通用的性能監(jiān)控及告警而設(shè)計(jì)的，而第三方工具可以彌補(bǔ)vCenter的不足，為管理員提供非常具體的容量分析或故障診斷功能。如Quest旗下VizioncorevFoglight、VeeamMonitor、VKernel vOperations，以及VMtrubo公司的虛擬化管理套件（VMS），都是運(yùn)行于虛擬機(jī)之外的可用于衡量虛擬機(jī)和ESX主機(jī)性能的工具，都可以提供ESX宿主機(jī)情況的整體視圖。

考慮到山東開放大學(xué)在原有的小部分業(yè)務(wù)中使用了MicrosoftHyper-V虛擬化平臺(tái)，目前大量的業(yè)務(wù)需要進(jìn)行VMware虛擬化，而 Quest的vFoglight（之前稱為VizioncorevFoglight）是一種跨平臺(tái)性能監(jiān)控工具，可以同時(shí)監(jiān)控VMwarevSphere和Micro?softHyper-V，所以教育云平臺(tái)選擇它作為虛擬機(jī)管理監(jiān)控平臺(tái)。

3.交換設(shè)備可靠性技術(shù)選型

傳統(tǒng)的交換設(shè)備采用VRRP協(xié)議的雙機(jī)冗余熱備來保證其可靠性。為了承載虛擬化后資源和分配的遷移、高可用性等數(shù)據(jù)開銷，虛擬化群集需要建立在高性能的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，但傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由于多層結(jié)構(gòu)、安全區(qū)域、安全等級(jí)、二層環(huán)路、冗余設(shè)計(jì)等諸多因素，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維管理難度較高，無負(fù)載均衡等缺陷。H3C的IRF（IntelligentResilientFramework，智能彈性架構(gòu)）能將多臺(tái)物理設(shè)備虛擬化成一臺(tái)“虛擬設(shè)備”，簡(jiǎn)化了管理節(jié)點(diǎn)。更重要的是，可以將兩條線路同時(shí)啟用，實(shí)現(xiàn)跨設(shè)備的鏈路聚合交換，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備協(xié)同工作、負(fù)載均衡、統(tǒng)一管理和不間斷維護(hù)，提升可靠性。

山東開放大學(xué)在架構(gòu)教育云平臺(tái)之前，利用H3C7506R全100M交換機(jī)（已經(jīng)利用VRRP協(xié)議實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備）對(duì)VMware虛擬化平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，虛擬化平臺(tái)在基于100M的雙機(jī)熱備交換設(shè)備中，當(dāng)數(shù)據(jù)交換頻繁時(shí)經(jīng)常性中斷通信，且出現(xiàn)在物理機(jī)重啟后網(wǎng)卡不能正常工作的現(xiàn)象，而在采用全1000M的IRF技術(shù)后平臺(tái)的各項(xiàng)應(yīng)用流暢，未出現(xiàn)假死機(jī)現(xiàn)象。

4.存儲(chǔ)設(shè)備應(yīng)用選型

服務(wù)器虛擬化后計(jì)算機(jī)資源中的硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序變成靈活的邏輯資源。山東開放大學(xué)在未來的發(fā)展中承擔(dān)著國家數(shù)字化資源中心山東中心的任務(wù)，其區(qū)域中心的職責(zé)意味著在將來的發(fā)展中可能用到越來越多的存儲(chǔ)，但數(shù)據(jù)存放卻都束縛在相互割裂的物理硬件空間中。而EMCVPLEX具有可跨異構(gòu)陣列提供簡(jiǎn)化管理和無中斷數(shù)據(jù)移動(dòng)功能。為此，采用存儲(chǔ)虛擬化能夠使數(shù)據(jù)中心完全自動(dòng)地執(zhí)行數(shù)據(jù)的放置以適應(yīng)任何業(yè)務(wù)配置或使用，在存儲(chǔ)陣列之間實(shí)現(xiàn)無縫、不限存儲(chǔ)類型、吻合而且透明的數(shù)據(jù)訪問[4]。

三、遠(yuǎn)程教育云的構(gòu)建

1.IP網(wǎng)絡(luò)虛擬化的構(gòu)建

IP網(wǎng)絡(luò)虛擬化包括服務(wù)器虛擬化和網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備虛擬化。

（1）服務(wù)器虛擬化設(shè)計(jì)

（2）網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備虛擬化設(shè)計(jì)

對(duì)于普通的數(shù)據(jù)中心，網(wǎng)絡(luò)可靠性一般用兩臺(tái)交換機(jī)雙機(jī)熱備的形式來保證，但進(jìn)行雙機(jī)熱備的兩臺(tái)交換機(jī)之間卻不能進(jìn)行有效的負(fù)載均衡，傳統(tǒng)的交換設(shè)備VRRP不能有效地為云架構(gòu)服務(wù)。為此，在山東開放教育云的網(wǎng)絡(luò)層建設(shè)中構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)虛擬化層。一是網(wǎng)絡(luò)核心層由兩臺(tái)64口全千兆S7506E-V交換機(jī)組建，兩臺(tái)交換機(jī)通過萬兆接口相連，利用IRF2技術(shù)實(shí)現(xiàn)將兩臺(tái)設(shè)備虛擬成一臺(tái)設(shè)備，負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，在為網(wǎng)絡(luò)提供高可靠性服務(wù)的同時(shí)，保證核心層數(shù)據(jù)負(fù)載均衡；二是服務(wù)器接入層由2臺(tái)48口全千兆S5500-HI高性能交換機(jī)組建，兩臺(tái)交換機(jī)通過萬兆接口相連，利用IRF2技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)設(shè)備的虛擬化，實(shí)現(xiàn)跨設(shè)備的鏈路聚合；三是虛擬化后的核心層與接入層交換機(jī)兩兩間通過六類雙絞線交叉相連，確保服務(wù)器接入后網(wǎng)絡(luò)的高可靠性；四是每臺(tái)物理機(jī)的四個(gè)網(wǎng)口中兩個(gè)一組進(jìn)行綁定，第一組設(shè)定為VMware虛擬交換機(jī)的Console+Vkernal功能，分別與H3C5500_A和H3C5500_B的“管理VLan區(qū)”相連，另外兩個(gè)設(shè)定為虛擬交換機(jī)的應(yīng)用數(shù)據(jù)通道，分別與H3C5500_A和H3C5500_B的“應(yīng)用VLan區(qū)”相連。這樣的設(shè)計(jì)不僅最大化地保證了虛擬機(jī)在網(wǎng)絡(luò)層的高可靠性和可用性，而且虛擬化后接入層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備負(fù)載均衡，保證了服務(wù)器群集管理通道和應(yīng)用通道數(shù)據(jù)的高效率傳輸（如圖1所示）。

圖1 IP網(wǎng)絡(luò)虛擬化

2.存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)虛擬化構(gòu)建

山東開放大學(xué)遠(yuǎn)程教育云的存儲(chǔ)系統(tǒng)通過配置一臺(tái)VPLEX控制主機(jī)，與容量為41T的VNX5500_1和容量為21T的VNX5500_2陣列之間形成存儲(chǔ)虛擬化，具體部署如下：每個(gè)存儲(chǔ)柜包括SPA0和SPA1兩個(gè)控制器，共四個(gè)通道，每個(gè)控制器的上下兩個(gè)通道都與相互冗余的兩個(gè)HP光纖交換機(jī)交叉相連，保證近存儲(chǔ)端存儲(chǔ)鏈路的高可靠性；采用群集配置的ESX服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器包含兩個(gè)HBA卡，分別接入兩個(gè)相互冗余的HP光纖交換機(jī)上，保證虛擬化群集存儲(chǔ)鏈路的可靠性；最后，在光交換上將共享通道的存儲(chǔ)和服務(wù)器劃分在同一個(gè)LUN中實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)與虛擬群集的對(duì)應(yīng)（如圖2所示）。

通過VPLEXLocal存儲(chǔ)虛擬化，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序在不中斷的情況下，使數(shù)據(jù)從VNX5500_1到VNX 5500_2進(jìn)行遷移。同時(shí)，在啟用“虛擬資源調(diào)配”后實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)空間的自動(dòng)“按需分配”，大大提高了數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)空間利用率，滿足了應(yīng)用軟件與資源在教育云中的靈活部署。

圖2 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)虛擬化

3.備份和監(jiān)控子系統(tǒng)的構(gòu)建

（1）備份系統(tǒng)

參照彭紀(jì)生等（2008）［23］的政策測(cè)量手冊(cè)以及羋凌云和楊潔（2017）［24］、蔣園園和楊秀云（2018）［25］等對(duì)這一手冊(cè)的情景化操作與應(yīng)用，構(gòu)建“政策力度-政策目標(biāo)-政策措施”效力評(píng)估模型，并對(duì)三者分別進(jìn)行賦值。其中，對(duì)政策力度的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)賦值1-5分；考慮到政策樣本主要是針對(duì)機(jī)動(dòng)車這單一污染源，目標(biāo)客體相對(duì)集中，為使評(píng)估結(jié)果具有顯著差異性，對(duì)政策目標(biāo)的賦值層次確定為5、3、1；結(jié)合趙新峰和袁宗威（2016）［26］的政策工具理論，對(duì)政策措施分別賦值5、3、1分。具體測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及賦值如表2。

開放大學(xué)需要存儲(chǔ)海量的遠(yuǎn)程教育資源和教學(xué)管理數(shù)據(jù)，雖然通過EMC存儲(chǔ)虛擬化進(jìn)行集中存儲(chǔ)管理，但還需要部署統(tǒng)一的自動(dòng)化軟件備份，才能保證整個(gè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。本文對(duì)備份子系統(tǒng)做了如下設(shè)計(jì)：在每個(gè)虛擬化集群中增加一個(gè)虛擬機(jī)用作備份服務(wù)器，安裝Vizioncore的vRanger虛擬化備份工具，將數(shù)據(jù)備份到本地曙光存儲(chǔ)中。Vizioncore的vRangerPro是一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)備份和復(fù)原解決方案，提供了一種全新的功能，即P2V災(zāi)難恢復(fù)，用于獲取所有物理Windows服務(wù)器的映象級(jí)備份。

山東開放大學(xué)教育云虛擬化備份子環(huán)境實(shí)現(xiàn)了如下功能：構(gòu)建了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)，規(guī)劃統(tǒng)一的備份策略，自動(dòng)將整個(gè)平臺(tái)中的所有關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中備份，無需中斷物理服務(wù)器，方便安全。

（2）虛擬化管理監(jiān)控系統(tǒng)

對(duì)于將來逐步完善的教育云，管理員必須關(guān)注整個(gè)云架構(gòu)資源的穩(wěn)定性和健康狀況，可通過在物理機(jī)上安裝VizioncorevFoglight軟件來監(jiān)控服務(wù)器虛擬機(jī)，與VMware虛擬化環(huán)境無縫集成，無需在虛擬機(jī)中安裝代理即可對(duì)整個(gè)環(huán)境進(jìn)行全面的監(jiān)控、規(guī)劃、預(yù)警、事件分析和報(bào)表。采用監(jiān)控工具Vfoglight后不僅可以全方位、準(zhǔn)確地監(jiān)控每個(gè)虛擬機(jī)中進(jìn)程的運(yùn)行狀況，同時(shí)針對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用進(jìn)程，通過后臺(tái)龐大的專家?guī)煸\斷，給出最合理的優(yōu)化建議，使管理人員能夠合理分配資源。遠(yuǎn)程教育云基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)拓?fù)鋱D如圖3所示。

圖3 遠(yuǎn)程教育云基礎(chǔ)架構(gòu)

四、各分部遠(yuǎn)程教育云IaaS的應(yīng)用

1.實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)

開放教育計(jì)算機(jī)學(xué)科的學(xué)生實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`環(huán)境由于部署的復(fù)雜性和對(duì)軟硬件的高要求導(dǎo)致一直沒有好的解決辦法，通過云平臺(tái)可快速部署、刪除基于操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。山東廣播電視大學(xué)開放教育《動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁制作》和《網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)》等課程的實(shí)驗(yàn)就通過在虛擬機(jī)中部署需要使用的網(wǎng)絡(luò)GuestOS，供學(xué)生實(shí)驗(yàn)使用。學(xué)生可以方便地通過普通PC遠(yuǎn)程登錄，也可以在云教室通過瘦客戶機(jī)訪問真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，促使學(xué)生快速掌握所學(xué)的理論知識(shí)。不但提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，還增加了學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)驗(yàn)完成后系統(tǒng)管理員會(huì)把實(shí)驗(yàn)用虛擬機(jī)刪除，在下一次實(shí)驗(yàn)開始前利用所需實(shí)驗(yàn)?zāi)０婵焖偕尚碌膶?shí)驗(yàn)環(huán)境。

2.Moodle云分發(fā)信息系統(tǒng)

Moodle是基于建構(gòu)主義教育理論開發(fā)的課程管理系統(tǒng)，是一個(gè)免費(fèi)的開放源代碼軟件，可以用于學(xué)校教育的各個(gè)方面，如課堂教學(xué)、課外活動(dòng)、班團(tuán)組織、研究型學(xué)習(xí)等。由于該系統(tǒng)擁有免費(fèi)獲取、跨平臺(tái)以及可自由組合的動(dòng)態(tài)模塊化設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。但是，在使用過程中也遇到不少問題，如配置復(fù)雜、難以個(gè)性化、難以大量快速部署等[5]。

山東開放大學(xué)教育云在VMwarevSphere中按照使用類別建立了多類個(gè)性化的Moodle虛擬模板，較好地解決了Moodle等大型教學(xué)系統(tǒng)的快速部署。當(dāng)進(jìn)行相關(guān)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，用戶通過云應(yīng)用管理系統(tǒng)提出申請(qǐng)，管理員通過申請(qǐng)描述在提前配置好的相近的虛擬機(jī)模板類中選擇適當(dāng)?shù)哪０鍖?duì)象，通過VM?warevCenter，只要幾十秒就可按需克隆一個(gè)虛擬機(jī)并啟動(dòng)運(yùn)行和完成部署。山東廣播電視大學(xué)開放教育的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動(dòng)很大程度上得益于云分發(fā)系統(tǒng)，《網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)》、《Photoshop制作技術(shù)》等課程互動(dòng)都是通過克隆安裝Moodle平臺(tái)的虛擬機(jī)完成快速的個(gè)性化配置。

3.快速存取海量教育資源

通過遠(yuǎn)程教育云的虛擬存儲(chǔ)空間解決了海量教育資源的快速存取。山東開放大學(xué)是首批加入國家數(shù)字化學(xué)習(xí)資源中心的18家省市電大之一。目前，山東中心已有1,412門優(yōu)質(zhì)數(shù)字課程資源，包括電大在線、社區(qū)在線等學(xué)習(xí)平臺(tái)和相應(yīng)的教學(xué)資源，總資源容量已經(jīng)達(dá)到2.5TB。此外，山東中心規(guī)劃每年新增包括總中心共享的資源80門及自建資源30門，總?cè)萘窟_(dá)1T。在云平臺(tái)的強(qiáng)力支持下，部署的存儲(chǔ)虛擬化LUN空間或NAS空間完全滿足了這些資源和數(shù)據(jù)的需求，如山東日照廣播電視大學(xué)的社區(qū)教育和兗州學(xué)院的“一村一名大學(xué)生”等教學(xué)服務(wù)，就是在遠(yuǎn)程教育云的基礎(chǔ)上開展的。

4.VMwareView云教室

山東開放大學(xué)的學(xué)生機(jī)房采用瘦客戶端+VM?wareView的方式建立云教室。View是基于VM?warevSphere構(gòu)建的，作為云計(jì)算服務(wù)的一部分。作為單一集成平臺(tái)交付桌面，其特點(diǎn)是：具有可動(dòng)態(tài)分配資源，為終端用戶提供快速響應(yīng)和高度可用的環(huán)境；可按需擴(kuò)展和縮減桌面服務(wù)，以快速滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求并主動(dòng)防范計(jì)劃內(nèi)和計(jì)劃外停機(jī)?；赩Mware的云教室節(jié)約了機(jī)房設(shè)備的投入，節(jié)省了安裝空間，降低了硬件能耗，為教學(xué)活動(dòng)提供了簡(jiǎn)單快捷的系統(tǒng)及應(yīng)用部署。源中心服務(wù)器的CPU利用率顯著增加；B/S架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)整合效果良好，其中整合度（指群集承擔(dān)的應(yīng)用與實(shí)際數(shù)量物理機(jī)承擔(dān)的應(yīng)用之比）達(dá)到9:1。二、部署應(yīng)用簡(jiǎn)單快捷，只要有了新的需求，就可以很快在虛擬機(jī)上進(jìn)行安裝和實(shí)施，縮短了服務(wù)器重建的時(shí)間，提高了管理和工作效率。山東廣播電視大學(xué)利用兩個(gè)工作日便部署完成基于4個(gè)虛擬機(jī)包含17個(gè)地市子站組成的網(wǎng)站群。同時(shí)，還可以根據(jù)具體應(yīng)用預(yù)先建立一些應(yīng)用模板類，在需要時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的克隆就可完成工作。三、保證了業(yè)務(wù)的高可用性。由于虛擬構(gòu)架可使虛擬機(jī)具有動(dòng)態(tài)可遷移性，當(dāng)群集中的物理機(jī)偶然出現(xiàn)問題時(shí)也不必?fù)?dān)心應(yīng)用系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，虛擬機(jī)制會(huì)把應(yīng)用瞬間切換到其他正常主機(jī)上，以此來保證業(yè)務(wù)的連續(xù)運(yùn)行。

[1]方慕真，孫雨，薛海峰，吳淑蘋，袁亞興.國家開放大學(xué)遠(yuǎn)程教育云的探索研究[J].中國教育信息化，2011，（21）：6-9.

[2]袁亞興，孫雨，吳淑蘋.國家開放大學(xué)遠(yuǎn)程教育云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究[J].中國教育信息化，2011，（21）：10-13.

[3]任星，李青榮.基于VMwarevSphere虛擬化資源管理平臺(tái)研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2012，（5）：220-221.

[4]孟凡立，徐明，張慰.基于云計(jì)算的高校數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2012，（3）：100-102.

[5]鄒建梅，原變青.利用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)筑大規(guī)模Moodle應(yīng)用系統(tǒng)的研究[J].中國教育技術(shù)裝備，2011，（29）：56-59.

陳巖，中級(jí)教師，本科，兗州市第一中學(xué)（272101）。

五、結(jié)束語

遠(yuǎn)程教育云的應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)了既定目標(biāo)的同時(shí)也為山東開放大學(xué)的進(jìn)一步建設(shè)和發(fā)展提供了可擴(kuò)展的平臺(tái)。利用VMware服務(wù)器虛擬化技術(shù)，山東開放大學(xué)共部署了47個(gè)虛擬機(jī)。通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)的部署和實(shí)施，山東開放大學(xué)實(shí)現(xiàn)了以下目標(biāo)：一、服務(wù)器利用率得到極大提高，硬件投入成本不斷降低，通過服務(wù)器虛擬化實(shí)施，電大在線平臺(tái)、國家數(shù)字化資

責(zé)任編輯 日 新

G40-057

A

1009—458x（2014）03—0082—06

2013－08－26

韓磊，工程師，碩士研究生；范華，工程師，碩士研究生。山東廣播電視大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心（250014）。