竇夏陽

摘要：隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，以信息化技術(shù)為手段來加快推進(jìn)高校綜合改革成為必經(jīng)之路，這其中云計(jì)算技術(shù)則可以解決當(dāng)前高校發(fā)展中遇到的諸多問題。文中通過引用國家層面文件中對教育綜合改革的解釋，以及通過對云計(jì)算定義、特點(diǎn)和基本架構(gòu)的介紹，闡釋了云計(jì)算在高校綜合改革中所帶來的諸如降低高校信息化建設(shè)成本、提高硬件資源利用率、豐富高校教育信息資源庫、實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享、改變傳統(tǒng)教與學(xué)觀念、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、促進(jìn)科研發(fā)展和人才培養(yǎng)，以及簡化管理維護(hù)工作等方面的優(yōu)勢。因此，構(gòu)建更靈活、更可靠、更便捷的云計(jì)算平臺，滿足師生的實(shí)際需求，服務(wù)于教學(xué)、科研和管理工作，已經(jīng)成為高校在推動(dòng)綜合改革工作中至關(guān)重要的一部分。關(guān)鍵詞：

高校；綜合改革；云計(jì)算；推動(dòng)；研究中圖分類號：TP 393

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-7312（2017）04-0442-05

Abstract：With the rapid development of informatization technologies，using those technologies to accelerate the comprehensive reform of universities has become an important way.And as one of the informatization technologies，the cloud computing can solve many current difficulties.By citing the interpretation of the comprehensive reform in the national level，and introducing the definition，characteristics and basic architecture of cloud computing，this article explains the advantages brought by cloud computing，such as reducing the cost of information construction of universities，increasing the utilization rate of resources，enriching the education resources，sharing high quality resources with others，changing the traditional concepts of teaching and learning，the interoperability of data，promoting the research development and personnel training，and simplifying the management work，etc.Therefore，constructing a more flexible，reliable and convenient cloud computing platform which can meet the need of users and serve the teaching，scientific field and management has become one of the most significant parts in comprehensive reform of universities.Key words：universities；comprehensive reform；cloud computing；promotion；research

0引言2010年，國家頒布了《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》，著重強(qiáng)調(diào)了教育領(lǐng)域的綜合改革，高校綜合改革以人才培養(yǎng)模式改革為核心，包括大學(xué)制度改革、學(xué)科科研管理機(jī)制改革、資源配置改革等方面。而隨著以大數(shù)據(jù)為表征的信息化浪潮撲面而來，高校迫切需要以信息化方式推進(jìn)綜合改革。這其中包括大力開發(fā)形式多樣的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源、建設(shè)高校教育信息資源庫、實(shí)現(xiàn)高校優(yōu)質(zhì)教育資源的免費(fèi)共享和均等化、為學(xué)生提供形式更加多樣、更加個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式、改變傳統(tǒng)教學(xué)觀念、有效整合資源并提高資源利用率、簡化運(yùn)維和管理等方面。文中將通過分析云計(jì)算技術(shù)的相關(guān)概念，探討如何將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于高校綜合改革，大力推動(dòng)人才培養(yǎng)和機(jī)制改革。

1文獻(xiàn)綜述從1983年，Sun Microsystems提出“The Network is the Computer”，到2006年3月，Amazon率先推出彈性計(jì)算云（Elastic Compute Cloud；EC2）服務(wù)，隨著國外很多企業(yè)，如Amazon，Google，IBM，微軟的加入，云計(jì)算取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。Google是最早推出云計(jì)算的公司之一，基于其海量的數(shù)據(jù)處理能力和先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，Google擁有一系列云計(jì)算應(yīng)用。同時(shí)，Google同IBM合作，開始在美國大學(xué)校園，包括卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院、加州伯克利分校等，推廣云計(jì)算的計(jì)劃，這項(xiàng)計(jì)劃希望能降低分布式計(jì)算技術(shù)在學(xué)術(shù)研究方面的成本，并為這些大學(xué)提供相關(guān)的軟硬件設(shè)備及技術(shù)支持（包括數(shù)百臺個(gè)人電腦及BladeCenter與System x服務(wù)器，這些計(jì)算平臺將提供1 600個(gè)處理器，支持包括Linux，Xen，Hadoop等開放源代碼平臺）。而學(xué)生則可以通過網(wǎng)絡(luò)開發(fā)各項(xiàng)以大規(guī)模計(jì)算為基礎(chǔ)的研究計(jì)劃。清華大學(xué)也隨后加入此計(jì)劃，在校內(nèi)開設(shè)“大規(guī)模數(shù)據(jù)處理”課程。在此課程中，Google為教授提供資料、實(shí)驗(yàn)設(shè)備并協(xié)助搭建環(huán)境。在教育領(lǐng)域，除了走在隊(duì)伍前列的美國，英國也在2011年投入1 250萬英鎊為英國大學(xué)教育和科研提供云計(jì)算服務(wù)。韓國政府于2011年在中小學(xué)推廣電子課本，旨在取代一部分紙質(zhì)教材。2013年馬來西亞有將近1萬所學(xué)校開始部署Google云計(jì)算教育應(yīng)用程序以及Chromebook設(shè)備。我國自2008年引入云計(jì)算技術(shù)以來，經(jīng)過多年的發(fā)展建設(shè)，已經(jīng)有了長足的進(jìn)步。國家“十二五”規(guī)劃把云計(jì)算作為新一代IT業(yè)研發(fā)與應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。許多教育機(jī)構(gòu)已經(jīng)建設(shè)了自己的教育云，將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于高校教學(xué)、科研和管理工作，整合各類教育資源，建立和完善優(yōu)質(zhì)資源共享體系，并減少重復(fù)投資，提高資源利用率，為教育和教學(xué)提供有效支撐。

2云計(jì)算簡介

2.1云計(jì)算定義按照美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）定義：云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用軟件、服務(wù)等），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。在高校應(yīng)用場景下，云計(jì)算作為一種以虛擬技術(shù)為核心的新的服務(wù)模式，將底層硬件設(shè)施資源作為支撐，按照教師和學(xué)生的需求為其提供經(jīng)過虛擬化的、自動(dòng)化的、可擴(kuò)展的應(yīng)用服務(wù)。

2.2云計(jì)算特點(diǎn)

2.2.1虛擬化云計(jì)算支持用戶在任意位置、使用任意終端來獲取服務(wù)，用戶所請求的資源來源于“云”，而不是某一臺物理設(shè)備。用戶無需擔(dān)心或了解應(yīng)用的實(shí)際運(yùn)行位置。

2.2.2支持異構(gòu)基礎(chǔ)資源云計(jì)算可以構(gòu)建在不同的基礎(chǔ)平臺之上，兼容不同類型的硬件和軟件基礎(chǔ)資源。硬件資源包括服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，軟件資源包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等。

2.2.3高可擴(kuò)展性云計(jì)算可以添加、刪除和修改任一資源節(jié)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際需求，“云”的規(guī)?？梢赃M(jìn)行調(diào)整和動(dòng)態(tài)伸縮，以便滿足應(yīng)用和用戶的需求。

2.2.4支持海量信息處理云計(jì)算，在底層需要面對各類眾多的基礎(chǔ)軟硬件資源；在上層需要能夠支撐眾多業(yè)務(wù)順利運(yùn)行，并且需要面對大量的用戶。因此，云計(jì)算能夠高效、穩(wěn)定地處理海量數(shù)據(jù)。

2.2.5高可靠性云計(jì)算技術(shù)使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性，使得云計(jì)算比本地服務(wù)更加安全。

2.2.6自動(dòng)化在云計(jì)算環(huán)境中，無論是資源、應(yīng)用還是服務(wù)，以及軟硬件管理，都是主要通過自動(dòng)化的方式進(jìn)行部署和管理，從而降低了日常維護(hù)管理工作。

2.3云計(jì)算架構(gòu)

2.3.1云服務(wù)層在云服務(wù)層中，云計(jì)算主要通過3種方式來提供服務(wù)。

1）IaaS（InfrastructureasaService）。IaaS是將服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源整合提供給用戶，所以IaaS提供的服務(wù)是硬件設(shè)備等基礎(chǔ)資源。用戶無需自己購買設(shè)備、建設(shè)機(jī)房，可在提供的基礎(chǔ)設(shè)施平臺上，獲取到CPU、內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源來部署和運(yùn)行任意系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

2）PaaS（PlatformasaService）。PaaS是基礎(chǔ)IaaS的基礎(chǔ)上，還提供了業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境，PaaS把環(huán)境通過云平臺來作為一種服務(wù)來提供給用戶。用戶可以使用平臺上提供的軟件、中間件和其他工具來部署自己新的應(yīng)用，或者擴(kuò)展已有的應(yīng)用。PaaS主要目的是為用戶提供基礎(chǔ)平臺。

3）SaaS（SoftwareasaService）。SaaS是把軟件資源部署在平臺上，面向?qū)ο笫擒浖淖罱K使用用戶，而不是PaaS中的開發(fā)人員。SaaS的目標(biāo)是將一切業(yè)務(wù)運(yùn)行的后臺環(huán)境放入云端，直接向用戶提供服務(wù)，本地?zé)o需維護(hù)任何基礎(chǔ)架構(gòu)或軟件運(yùn)行環(huán)境。這種成熟的模式具有高度靈活性，能夠提供高可靠性、高擴(kuò)展性的服務(wù)，并且能夠大大降低用戶的維護(hù)成本和投入。

2.3.2云管理層云管理層主要提供基礎(chǔ)資源管理、自動(dòng)化云服務(wù)和管理與監(jiān)控3方面的功能。1）基礎(chǔ)資源管理。云管理層能夠屏蔽不同虛擬化層的差異，如VMware，KVM，XEN，HyperV等，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一虛擬化管理接口；在創(chuàng)建虛擬機(jī)資源時(shí)，無需指定具體的物理服務(wù)器，可以根據(jù)自定義的策略自動(dòng)創(chuàng)建虛擬機(jī)到最合適的物理機(jī)上；能夠同時(shí)管理集中式存儲和基于x86服務(wù)器的分布式存儲，提高舊設(shè)備的利用率；能夠從服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等方面顯示物理、虛擬資源的運(yùn)行情況，支持按照虛擬機(jī)、端口、業(yè)務(wù)、物理資源、虛擬資源或用戶自定義分組查看運(yùn)行狀況，并提供多種維度下的資源報(bào)表，顯示云平臺中資源的使用情況。2）自動(dòng)化云服務(wù)。云管理層能夠提供常見資源的創(chuàng)建、管理和回收，如虛擬機(jī)資源、存儲卷資源、固定IP地址資源、負(fù)載均衡資源、VLAN資源等；提供彈性負(fù)載均衡，可根據(jù)預(yù)定義的負(fù)載均衡策略，自動(dòng)分配計(jì)算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源；用戶可在系統(tǒng)上線前，自助選擇所需要的各類軟件，如通用數(shù)據(jù)庫、中間件、開發(fā)工具、辦公軟件、操作系統(tǒng)等，云平臺可以自動(dòng)創(chuàng)建虛擬機(jī)并安裝這些軟件，直接交付用戶使用。

3）管理與監(jiān)控。云管理層需要為管理員提供全局的管理界面，可以總體觀察到資源使用情況、虛擬機(jī)運(yùn)行情況，也可以查看相關(guān)特定業(yè)務(wù)系統(tǒng)、虛擬機(jī)的運(yùn)行情況；支持多角色管理，如管理員可以管理所有虛擬機(jī)和物理資源、部門管理員可以管理該部門擁有的資源，用戶則可以申請資源和使用資源；向管理員提供實(shí)時(shí)的資源使用報(bào)告，如果發(fā)生一些特殊情況，如虛擬機(jī)宕機(jī)、資源使用已經(jīng)達(dá)到臨界值等情況，能夠向管理員報(bào)警；提供基本的安全配置，如支持安全密鑰，用戶可通過密鑰作為認(rèn)證工具對虛擬機(jī)進(jìn)行管理，支持存儲自動(dòng)加密，支持虛擬機(jī)之間的隔離保護(hù)，定期對虛擬機(jī)進(jìn)行快照備份，保證數(shù)據(jù)不丟失，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余及高可靠性。

3云計(jì)算在高校綜合改革中的應(yīng)用

3.1改革傳統(tǒng)教育模式，構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境云計(jì)算帶來的新的學(xué)習(xí)理念有助于將教師從繁重的技術(shù)使用負(fù)擔(dān)中解放出來，從而將更多精力投入到有效的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)以及和學(xué)生進(jìn)行交流互動(dòng)上。學(xué)生不再受傳統(tǒng)課堂的時(shí)間地點(diǎn)束縛，可以根據(jù)自己的時(shí)間和精力合理分配學(xué)習(xí)工作。通過自己的移動(dòng)終端，在學(xué)習(xí)平臺上，學(xué)生可以獲取到海量資源、隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)、參加討論，以及和老師進(jìn)行互動(dòng)。以學(xué)習(xí)者為中心，以資源為核心的模式可以構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境以便支撐教師的有效教學(xué)和學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)。

3.2促進(jìn)科研發(fā)展，優(yōu)化人才培養(yǎng)模式高校的科研工作，如課題研究、畢業(yè)設(shè)計(jì)等，存在很多以下的需求如：大數(shù)據(jù)分析、高性能計(jì)算、制圖軟件、仿真環(huán)境等等。在傳統(tǒng)模式中，用戶只能夠通過自行購買建設(shè)來滿足需求。但存在一些問題，如自身實(shí)驗(yàn)設(shè)備和條件不足以滿足實(shí)際需求、資金不足、缺乏專人維護(hù)管理等，這些問題將直接影響和阻礙科研成果的產(chǎn)生。在云計(jì)算環(huán)境下，有相關(guān)需求的教師和學(xué)生可以便捷地獲取到他們所需要的硬件資源和軟件資源，而一站式的交付資源模式使得師生不需操心購買、維護(hù)、更新和安裝等問題。利用平臺共享的資源，可以更好地促進(jìn)本校科研發(fā)展以及人才培養(yǎng)。

3.3實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量教育資源共享對于高校而言，越著名的高校往往有著更加豐富和優(yōu)質(zhì)的資源，而對于大部分地方高校，則存在著資源共享程度低、教育資源分配不均等問題。通過構(gòu)建云資源平臺，可以將大量的教育資源，如國內(nèi)外公開課、校內(nèi)精品課程、圖書文獻(xiàn)、備課素材、試題庫等資源上傳并存儲在云端服務(wù)器中，教職工和學(xué)生可以輕易地通過互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備獲取到所需的資源，有效地解決傳統(tǒng)模式中教育資源不充足、質(zhì)量不高、更新速度慢等問題。其次，高校資源可以向社會(huì)公眾開放，讓資源更廣泛更有效地服務(wù)于社會(huì)，服務(wù)于終身學(xué)習(xí)。在我國教育事業(yè)建設(shè)需要大量資金，而供給相對不足的條件下，用有限的經(jīng)費(fèi)投入追求最大的教育產(chǎn)出是一個(gè)基本原則，利用現(xiàn)有的學(xué)校教育資源，盡可能多地為廣大社會(huì)成員提供學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

3.4降低高校成本投入，提高資源利用率信息化建設(shè)初期，由于缺乏統(tǒng)一頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)，學(xué)校投入了大量資金購買硬件產(chǎn)品（服務(wù)器、存儲、交換機(jī)等），鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)（光纖、網(wǎng)線）。這種模式投資十分巨大，并且由于設(shè)備的更新?lián)Q代，需要持續(xù)不斷的投入。而對于部門業(yè)務(wù)系統(tǒng)，對于其中一些階段性應(yīng)用很強(qiáng)的系統(tǒng)，如教務(wù)選課系統(tǒng)、迎新離校系統(tǒng)等，其硬件設(shè)備在大部分時(shí)間處于閑置狀態(tài)，造成資源浪費(fèi)。但在特定時(shí)間，卻又出現(xiàn)負(fù)載過重，無法正常為用戶提供服務(wù)的問題。這些問題同時(shí)造成機(jī)房能耗增加等問題。云計(jì)算則能對計(jì)算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行統(tǒng)一控制、調(diào)度、靈活擴(kuò)展，按需動(dòng)態(tài)分配，當(dāng)某個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)需要更多資源時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)分配資源給該應(yīng)用，使用完畢后，系統(tǒng)可收回資源，以便再提供給其他系統(tǒng)使用。這種統(tǒng)一管理調(diào)配的方式，提高了資源利用率，幫助高校減少信息化建設(shè)成本，從傳統(tǒng)的高成本模式轉(zhuǎn)變?yōu)榈统杀竟蚕鞩T資源模式。

3.5消除數(shù)據(jù)孤島，加強(qiáng)部門互連互通所謂數(shù)據(jù)孤島，是指相對獨(dú)立的不同類型的資源信息系統(tǒng)，由于各系統(tǒng)間相互封閉、無法進(jìn)行順暢的信息交流，形成一個(gè)個(gè)分散、獨(dú)立的島嶼。對于高校業(yè)務(wù)系統(tǒng)，其產(chǎn)生的原因主要是在建設(shè)初期，沒有頂層設(shè)計(jì)和考慮，各部門分散建設(shè)發(fā)展，每個(gè)部門都有自己的數(shù)據(jù)規(guī)范，對數(shù)據(jù)有著不同的理解和定義，其次，在技術(shù)上注重硬件建設(shè)大過軟件資源的建設(shè)。數(shù)據(jù)孤島不僅導(dǎo)致了不同系統(tǒng)因獨(dú)立管理而產(chǎn)生大量冗余數(shù)據(jù)，而且由于系統(tǒng)與系統(tǒng)之間無法進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，特別在大數(shù)據(jù)時(shí)代無法對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的科學(xué)分析，嚴(yán)重影響到學(xué)校的管理和決策。云計(jì)算技術(shù)能夠解決因?yàn)樾８鞑块T自建業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫而造成的信息孤島問題，增強(qiáng)了協(xié)同性、資源共享性，使得各部門統(tǒng)一數(shù)據(jù)、互聯(lián)互通、及時(shí)傳遞消息、共享學(xué)校資源，實(shí)現(xiàn)各部門的均衡發(fā)展。云平臺同時(shí)能夠保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槟撑_物理機(jī)宕機(jī)而造成的整個(gè)業(yè)務(wù)的中斷。

3.6簡化運(yùn)維管理，提高故障處理效率在傳統(tǒng)模式中，由于分散建設(shè)，導(dǎo)致物理資源分布在學(xué)校各處，未進(jìn)行統(tǒng)一管理維護(hù)，如果發(fā)生意外情況，業(yè)務(wù)中斷不能及時(shí)報(bào)警，管理人員很難準(zhǔn)確定位問題所在。而一個(gè)統(tǒng)一的云資源管理平臺能夠讓管理人員更加便捷、智能、安全地統(tǒng)一管理計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)3大物理資源。

3.7提供更加安全、可靠、高效的辦公和學(xué)習(xí)條件通過云計(jì)算平臺提供的桌面云，學(xué)校只需要在每個(gè)需求點(diǎn)，如辦公室、實(shí)驗(yàn)室、教室、機(jī)房等，配備相應(yīng)的終端設(shè)備，節(jié)約了傳統(tǒng)部署方式中的大量硬件設(shè)備投入。對于每個(gè)應(yīng)用場景，桌面云可以進(jìn)行按需定制，意味著不需要再為不同的專業(yè)建設(shè)不同的實(shí)驗(yàn)室、機(jī)房，也不需要考慮硬件設(shè)備的更新?lián)Q代問題。教師和學(xué)生不需要再去考慮硬件更新?lián)Q代、軟件安裝升級、電腦查殺病毒等問題，這些都可以由管理員來統(tǒng)一完成。而云盤則可以幫助用戶更加快捷地管理自己的資料和文件。在傳統(tǒng)模式下，教師和學(xué)生通常將很多常用的資料存儲在個(gè)人移動(dòng)存儲設(shè)備中。但是帶來的問題是，由于用戶缺乏安全意識、設(shè)備未及時(shí)更新漏洞，伴隨著頻繁的更新數(shù)據(jù)、拷貝資料等行為，導(dǎo)致木馬和病毒在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)廣泛傳播，最終造成硬件設(shè)備使用不便、重要數(shù)據(jù)丟失、甚至在不知情時(shí)個(gè)人設(shè)備被不法分子所利用等后果。私有云盤則能夠替代傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲備份介質(zhì)，每個(gè)用戶都有一個(gè)自己的賬號，擁有數(shù)十GB甚至更大的存儲空間。用戶只需要將常用的文件上傳到自己的云盤中，當(dāng)需要使用時(shí)，登錄自己的賬號，文件就可以隨時(shí)下載使用。云盤也支持多終端的訪問，不論是學(xué)校的共用計(jì)算機(jī)，還是自己的手機(jī)、平板電腦、PC機(jī)，都可以快速訪問云盤，得到自己想要的數(shù)據(jù)，對于用戶十分便捷易用。同時(shí)數(shù)據(jù)中心的安全機(jī)制以及備份機(jī)制，用戶不再擔(dān)心數(shù)據(jù)的破壞、盜取以及丟失。

4結(jié)語綜上所述，隨著國內(nèi)外各大公司的積極研發(fā)投入，云計(jì)算逐漸成為了一種發(fā)展迅速的新興服務(wù)模式，如何將其更好地運(yùn)用于高校綜合改革中，解決實(shí)際應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)和問題，成為了急需解決的問題。但是隨著技術(shù)的日趨成熟，云計(jì)算技術(shù)必定能夠助力高校綜合改革，大力推動(dòng)人才培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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