高職院校校園私有云平臺(tái)建設(shè)分析

摘? 要：通過對(duì)私有云技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的分析研究，該文介紹了私有云誕生背景以及相關(guān)技術(shù)，分析了當(dāng)前高職院校中傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的不足之處，提出了服務(wù)器虛擬化、資源儲(chǔ)存與信息儲(chǔ)存虛擬化兩點(diǎn)高職學(xué)校私有云平臺(tái)建設(shè)的策略。最后，對(duì)私有云在高職院校中的影響進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)私有云技術(shù)能夠促進(jìn)高職院校開展智慧校園的建設(shè)工作，為全校師生學(xué)習(xí)與生活提供極大的便利。

關(guān)鍵詞：高職院校;私有云;平臺(tái)構(gòu)建

中圖分類號(hào)：TP393.09? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）20-0118-04

Analysis on the Construction of Campus Private Cloud Platform in

Higher Vocational Colleges

WANG Haiyan

（Jiangxi Industry Polytechnic College，Nanchang? 330095，China）

Abstract：Through the analysis and research on the development and application of private cloud technology，this article introduces the background of the birth of private cloud and related technologies，analyzes the shortcomings of traditional networks in current polytechnic college，and proposes two strategies for the construction of private cloud platforms in polytechnic college：server virtualization，resource storage and information storage virtualization. Finally，the impact of private cloud in polytechnic college is analyzed，and it is found that private cloud technology can promote the construction of smart campuses in polytechnic college and provide great convenience for the study and life of teachers and students in the school.

Keywords：polytechnic college;private cloud;platform construction

0? 引? 言

在互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算模式中，云計(jì)算方法已經(jīng)非常成熟，在一些國際企業(yè)以及我國大型公司中均開始研究與應(yīng)用云計(jì)算，并引發(fā)了全球互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的革命。而我國阿里巴巴、騰訊以及聯(lián)想等企業(yè)早已經(jīng)投入到云計(jì)算模式研究中。不斷建設(shè)智慧城市同時(shí)進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及知識(shí)傳播，促使城市管理能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)化發(fā)展，我國一些大城市開始建設(shè)政府云計(jì)算中心。該計(jì)算模式可以根據(jù)不同分類原則對(duì)各個(gè)類別進(jìn)行科學(xué)劃分。例如，按照服務(wù)器類型，其主要涵蓋平臺(tái)服務(wù)、軟件服務(wù)以及基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)三種類型。私有云主要按照是否可以公開發(fā)布需求發(fā)展而來的云計(jì)算。還有混合云技術(shù)與公有云技術(shù)兩種類型。私有云主要是指，政府內(nèi)部建設(shè)服務(wù)類型，主要為內(nèi)部人員提供云服務(wù)，相關(guān)人員可以對(duì)私有云結(jié)構(gòu)以及內(nèi)容進(jìn)行充分調(diào)整?；旌显浦饕侵?，組織按照內(nèi)部員工需求，通過公有云模式為其提供部分服務(wù)，之后通過私有云模式提供其他部分服務(wù)，或是通過構(gòu)建私有云方式，或是在該模式較為成熟之后，進(jìn)行平臺(tái)發(fā)布。在高職院校中，私有云技術(shù)具有良好適用性，校園數(shù)據(jù)較為封閉且集中，借助私有云技術(shù)可以充分保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全。

對(duì)于網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)中所有硬件和軟件資源的整合，用戶通過瀏覽器能夠?qū)?yīng)用指令發(fā)送給“云”，之后“云”就可以為用戶提供服務(wù)與資源[1]。云計(jì)算資源可擴(kuò)展性特點(diǎn)較為突出，能夠擺脫傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)限制，為全校師生提供大量、優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)服務(wù)與教學(xué)資源。教師與學(xué)生不需要繁瑣地操作即能夠得到自身所需服務(wù)，進(jìn)而幫助學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)方式，合理篩選學(xué)習(xí)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。

本文在研究中，主要以江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的私有云平臺(tái)作為研究對(duì)象，分析其存在的不足之處，并提出相應(yīng)的構(gòu)建策略，強(qiáng)化其服務(wù)能力和效果。

1? 高職院校傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不足

相比于一般的云平臺(tái)，江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)管理私有云平臺(tái)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)存在一定的不足之處，影響整個(gè)云平臺(tái)服務(wù)效果，致使相關(guān)功能發(fā)揮受限，難有做到優(yōu)質(zhì)高效，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）服務(wù)器無法承載大量資源，同時(shí)任務(wù)不夠豐富，運(yùn)行效率比較低。

（2）開展網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)維護(hù)工作時(shí)，維護(hù)費(fèi)用較高。

（3）學(xué)校資源共享程度較低，并且充分建設(shè)問題較為突出，存在信息孤島問題，教師與學(xué)生無法充分利用教學(xué)資源。

（4）用戶在操作過程中需要克服繁瑣程序，靈活性不足，另外，交互性還需要不斷強(qiáng)化，無法為移動(dòng)式學(xué)習(xí)提供了良好基礎(chǔ)支持。

（5）傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)無法滿足現(xiàn)階段實(shí)際需求，并且拓展性不足，難以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整與遷移。

2? 高職院校私有云平臺(tái)構(gòu)建策略

在實(shí)踐過程中，根據(jù)江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院對(duì)私有云平臺(tái)的需求，進(jìn)行平臺(tái)構(gòu)建，有效借助虛擬化服務(wù)器集中處理分散化數(shù)據(jù)，提升系統(tǒng)運(yùn)行模式的清晰度，操作更加便捷。具體的私有云平臺(tái)構(gòu)建如圖1所示。

2.1? 平臺(tái)選型

現(xiàn)階段，有較多實(shí)現(xiàn)高職院校校園私有云建設(shè)的措施，從技術(shù)層面來講，較多服務(wù)器廠家也提出了超融合解決方案，包括華為、Microsoft、深信服、Citrix、聯(lián)想、H3C等，在眾多建設(shè)方案中，通過對(duì)部署便捷性、穩(wěn)定性、可靠性以及功能性等方面進(jìn)行綜合考量，最終選出最優(yōu)的方案，即VMware公司的vSphere建設(shè)方案。本文應(yīng)用的是vSphere6.7系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含兩個(gè)主要組件，一個(gè)為vCeneter組件，另一個(gè)為ESXi組件，前者屬于中心化管理工具，在這一功能組件下可以對(duì)ESXi物理機(jī)與虛擬機(jī)進(jìn)行管理，后者是虛擬化服務(wù)組件，在這一組件上所有虛擬機(jī)均可運(yùn)行。該系統(tǒng)主要企業(yè)級(jí)功能包括：更新管理、動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡、高可用性以及遷移等。

2.2? 服務(wù)器虛擬化

2.2.1? 服務(wù)器虛擬化作用

首先，雖然現(xiàn)階段高職院校的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)具有一定基礎(chǔ)，但是服務(wù)器方面通常一年一更新，同時(shí)發(fā)展規(guī)劃不夠全面。在日常工作中，服務(wù)器均會(huì)為多頁應(yīng)用提供服務(wù)，并且此種方式會(huì)導(dǎo)致不同應(yīng)用出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)問題。要想避免發(fā)生此種問題，應(yīng)該保證一臺(tái)服務(wù)器只為一個(gè)應(yīng)用提供服務(wù)，在運(yùn)行新應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該添加服務(wù)器保證一對(duì)一服務(wù)。若是學(xué)校組織在線考試活動(dòng)，則需要再購買新服務(wù)器，使得學(xué)校辦學(xué)成本增加。通過虛擬化處理服務(wù)器，可以使一個(gè)虛擬機(jī)具有獨(dú)立計(jì)算機(jī)的功能，在一臺(tái)服務(wù)器中能夠設(shè)置數(shù)個(gè)虛擬機(jī)，并且各個(gè)虛擬機(jī)均能夠承載一個(gè)應(yīng)用，進(jìn)而保證各個(gè)應(yīng)用之間能夠不發(fā)生沖突[2]。

其次，一些軟件的應(yīng)用次數(shù)較少，甚至一年才會(huì)使用一次，但是卻需要占用服務(wù)器。同時(shí)部分應(yīng)用在其他服務(wù)器運(yùn)行過程中無法進(jìn)行兼容。比如，一些軟件的研發(fā)時(shí)間較早，之后較早的系統(tǒng)才能夠與之相匹配，而此種操作系統(tǒng)并不能夠支持新服務(wù)硬件。因此，虛擬化處理新服務(wù)器，能夠保證虛擬系統(tǒng)充分支持早期軟件。

最后，若是高職院校開展遠(yuǎn)程教學(xué)活動(dòng)，需要服務(wù)器為其提供支撐，如果網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障、系統(tǒng)升級(jí)或是系統(tǒng)維護(hù)等，則需要對(duì)服務(wù)器關(guān)機(jī)，而此種操作會(huì)中斷學(xué)習(xí)服務(wù)，嚴(yán)重影響遠(yuǎn)程教學(xué)效果與質(zhì)量。但是虛擬機(jī)并不會(huì)受到這些物理硬件的影響，若是服務(wù)器出現(xiàn)問題，則能夠通過虛擬環(huán)境開展虛擬機(jī)遷移操作，同時(shí)可以開展備份操作，該項(xiàng)工作在短時(shí)間內(nèi)就能夠完成。另外，虛擬服務(wù)器能夠科學(xué)分配資源，并提高資源靈活性，有效提高服務(wù)器工作效率，減少維護(hù)費(fèi)用。

2.2.2? 服務(wù)器虛擬化實(shí)現(xiàn)策略

對(duì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬化處理之后，Linux、Windows以及其他操作系統(tǒng)均能夠在一套計(jì)算機(jī)中運(yùn)行，工作人員根據(jù)實(shí)際需求，便捷地切換操作系統(tǒng)，能夠虛擬化處理計(jì)算機(jī)的硬件，另外，還可以虛擬化處理操作系統(tǒng)。高職學(xué)校能夠按照具體教學(xué)需要合理選擇運(yùn)行方式。主要通過Citrix、Microsoft、WMware等軟件實(shí)現(xiàn)虛擬化處理。在此主要介紹Citrix及系列產(chǎn)品。在Citrix系列產(chǎn)品中，XenServer是服務(wù)器主要虛擬化軟件，可以構(gòu)建虛擬架構(gòu)，使數(shù)據(jù)中心由復(fù)雜狀態(tài)、靜態(tài)進(jìn)行簡(jiǎn)單狀態(tài)以及動(dòng)態(tài)形式轉(zhuǎn)變，能夠促進(jìn)管理效率。通過虛擬服務(wù)器能夠開展與物理服務(wù)器相同的操作，比如進(jìn)行應(yīng)用軟件安裝等。要想保證虛擬機(jī)可靠、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，需要配置監(jiān)控軟件，進(jìn)而充分監(jiān)控虛擬服務(wù)器的性能，并針對(duì)性能不足之處進(jìn)行調(diào)整。

2.3? 資源儲(chǔ)存與信息儲(chǔ)存虛擬化

2.3.1? 虛擬化儲(chǔ)存必要性

對(duì)于高職院校，其網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中會(huì)儲(chǔ)存VOD課件系統(tǒng)、BBS討論、在線解答、直播、多媒體課件等系統(tǒng)，同時(shí)隨著高職院校不斷擴(kuò)招，其網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)用戶也隨之增加，因此，應(yīng)用軟件也會(huì)隨之增加。在儲(chǔ)存器訪問量超出限定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，會(huì)對(duì)儲(chǔ)存設(shè)備應(yīng)用性能產(chǎn)生一定影響[3]。

另外，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中無法對(duì)數(shù)據(jù)信息自動(dòng)進(jìn)行整理，需要借助工作人員進(jìn)行調(diào)整，在轉(zhuǎn)移大量數(shù)據(jù)過程中，需要進(jìn)行停機(jī)操作。對(duì)于儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)行虛擬化處理之后，能夠?qū)π麓疟P進(jìn)行舊磁盤虛擬化處理，不需要停機(jī)也能夠開展數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移工作。同時(shí)，傳統(tǒng)平臺(tái)中，只可以備份選定文件與數(shù)據(jù)，在虛擬化處理儲(chǔ)存設(shè)備后，能夠借助快照模式對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行完成備份。

2.3.2? 儲(chǔ)存設(shè)備虛擬化之后的結(jié)構(gòu)層次

完成儲(chǔ)存器虛擬化處理之后，校內(nèi)師生可以借助軟件獲得相應(yīng)服務(wù)。通常虛擬儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)涵蓋4層結(jié)構(gòu)：

（1）數(shù)據(jù)儲(chǔ)存層。是私有云平臺(tái)資源儲(chǔ)存場(chǎng)所。

（2）基礎(chǔ)管理層。能夠保證不同儲(chǔ)存器協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，第二層屬于云儲(chǔ)存核心內(nèi)容，能夠保證數(shù)據(jù)安全、快速地向應(yīng)用接口層傳輸。

（3）應(yīng)用接口層。該層在教師開展遠(yuǎn)程教學(xué)活動(dòng)時(shí)應(yīng)用較多。

（4）用戶訪問層。教師與學(xué)生能夠借助不同的上網(wǎng)終端設(shè)備登錄到系統(tǒng)中，同時(shí)獲得在線考試、提交作業(yè)、答疑以及提交作業(yè)等服務(wù)。

儲(chǔ)存設(shè)備虛擬化之后的結(jié)構(gòu)層次如圖2所示。

2.4? 私有云的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

高職院校私有云平臺(tái)建設(shè)，主要是保障校園各項(xiàng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的良好運(yùn)行，例如教學(xué)系統(tǒng)、行政系統(tǒng)以及后勤系統(tǒng)等，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建設(shè)計(jì)過程中共分為三層，分別是接入層、匯聚層以及核心層，基于雙機(jī)設(shè)備下可保障匯聚層以及核心層的安全可靠運(yùn)行，因?yàn)榘脖z像頭會(huì)存在較大的流媒體數(shù)據(jù)流量，為避免對(duì)主干網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)載及效率產(chǎn)生不良影響，單獨(dú)隔離監(jiān)控網(wǎng)[4]。所有接入用戶均需要通過獨(dú)立賬號(hào)才能上網(wǎng)，能夠追溯其上網(wǎng)行為記錄，進(jìn)一步強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全行為管理。除此之外，對(duì)于重點(diǎn)區(qū)域還會(huì)進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，為確保核心業(yè)務(wù)安全性，將防火墻設(shè)置在服務(wù)器集群網(wǎng)絡(luò)出口處。

3? 江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園私有云平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)

經(jīng)過研究總結(jié)，江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院私有云平臺(tái)，在結(jié)構(gòu)方面，主要包括SaaS、PaaS和IaaS三個(gè)部分，具體如圖3所示。在SaaS層面，門戶具有統(tǒng)一性特點(diǎn)，主要包括精品課程、學(xué)習(xí)平臺(tái)、在線練習(xí)與考試、交流平臺(tái)、開放課程資源、在線資源庫、高性能計(jì)算以及其他系統(tǒng)。在PaaS層面，主要包括平臺(tái)服務(wù)、認(rèn)證、授權(quán)、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)監(jiān)控和開發(fā)平臺(tái)。在IaaS層面，主要包括基礎(chǔ)平臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施兩部分內(nèi)容。

江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院VMware vSphere的私有云平臺(tái)建設(shè)下主要實(shí)現(xiàn)了以下目標(biāo)：

第一，提升硬件資源系統(tǒng)利用率。江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院以往存在的機(jī)房分布式部署方式，通常會(huì)出現(xiàn)計(jì)算和存儲(chǔ)資源無法共用以及負(fù)載不均衡的問題。通過建設(shè)VMware vSphere的私有云平臺(tái)，可以在資源池中集中存儲(chǔ)資源及計(jì)算資源，按照實(shí)際業(yè)務(wù)需求對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)籌分配。私有云計(jì)算硬件設(shè)施資源池是在虛擬化架構(gòu)以及模塊化硬件設(shè)備下形成的，能根據(jù)實(shí)際需求為上層應(yīng)用提供相應(yīng)資源，實(shí)現(xiàn)資源的共享，進(jìn)而提升硬件資源系統(tǒng)的利用率。

第二，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的按需動(dòng)態(tài)分配。資源池是硬件資源云化后形成的，在靈活調(diào)度及貢獻(xiàn)底層硬件資源的情況下，可有效提升資源利用率，減少系統(tǒng)建設(shè)成本，并且還能減少系統(tǒng)建設(shè)時(shí)間。形成底層資源池后，平臺(tái)會(huì)依據(jù)自身DRS分布式資源調(diào)度程序中的功能，動(dòng)態(tài)監(jiān)控資源池的資源應(yīng)用負(fù)載情況，同時(shí)均勻分配規(guī)則條件被觸發(fā)，從而會(huì)重新分配資源池中的資源，實(shí)現(xiàn)資源的按需分配，以滿足突發(fā)性大規(guī)模的資源需求業(yè)務(wù)，緩解系統(tǒng)存儲(chǔ)及處理壓力[5]。

第三，模塊化搭建部署?；赩Mware vSphere私有云技術(shù)下，形成了系統(tǒng)資源池，如圖4所示，可按照實(shí)際需求在資源池中添加資源，也可以減少其中的資源，資源的計(jì)算及存儲(chǔ)方面均采用編著的處理單元，硬件有擴(kuò)容需求時(shí)，添加模塊化單元即可，這種方式下，可使系統(tǒng)建設(shè)成本大幅度降低，并且，能快速增加資源池中的資源，實(shí)現(xiàn)模塊化搭建部署。

第四，業(yè)務(wù)遷移快速便捷。私有云平臺(tái)建設(shè)下，可以將原有系統(tǒng)快速安全的遷移至私有云計(jì)算環(huán)境中，并不是重新配置、部署新的業(yè)務(wù)平臺(tái)，而是向虛擬環(huán)境中遷移原有的系統(tǒng)、程序、數(shù)據(jù)等。為進(jìn)一步簡(jiǎn)化操作，需要用到相應(yīng)的遷移工具，實(shí)際業(yè)務(wù)遷移環(huán)節(jié)應(yīng)做到簡(jiǎn)單快捷，才能降低風(fēng)險(xiǎn)、提升效率。

4? 結(jié)? 論

綜上所述，當(dāng)前云計(jì)算技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中均有著廣泛應(yīng)用，在成本、可擴(kuò)展性以及可用性等方面具有良好優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)階段，常用類型主要涵蓋三種，即私有云、公有云以及混合云形式。江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，在虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)時(shí)，相關(guān)系統(tǒng)選擇VMware公司發(fā)布的vSphere6.7，具有大規(guī)模簡(jiǎn)單高效管理功能，安全性良好，并可以實(shí)現(xiàn)無縫混合云體驗(yàn)，在一定程度上提高了私有云平臺(tái)的性能和功能，從而強(qiáng)化其服務(wù)效果和質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：王海艷（1982—），女，漢族，江西萬載人，講師，碩士，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘。