【文章內容簡介】 ..............................................................................136 培訓內容 ..........................................................................................................................137 專業(yè)化技術服務 .................................................................................................................137第十章 高校教育云數(shù)據(jù)中心典型案例 .....................................................................................139 某科技大學 .....................................................................................................................139 某石油大學 .....................................................................................................................141 某大學 .............................................................................................................................143 某理工大學某學院 .........................................................................................................145 某學院 .............................................................................................................................146 某農業(yè)大學 .....................................................................................................................148 某科技大學 .....................................................................................................................149校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設技術方案5第一章 項目概述 項目背景由于計算機的發(fā)展很快，在高校數(shù)據(jù)中心的建設和管理中，總是面臨著計算機硬件和軟件更新?lián)Q代的困擾，這對于經(jīng)費緊張的高校而言，存在著不小的壓力。同時，在高校數(shù)據(jù)中心，維護和管理的工作量也很大，如病毒的破壞、軟件的安裝與升級、硬件的管理與維護等等，這些因素給管理者增加了一定的難度，同時對管理人員提出了更高的技術和專業(yè)要求。針對上述問題，引入一種新的機房服務模式云計算。云計算構建在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，它的目的主要是實現(xiàn)資源共享，包括計算機硬件資源（如計算機硬件設備、存儲設備、服務器集群等）和軟件資源（如機房要使用的各種應用軟件和集成開發(fā)工具）等。通過云計算服務模式，機房不再需要購買大量的本地存儲空間和硬件設備，不用擔心不斷服務器升級、軟件升級，機房的所有數(shù)據(jù)可以存儲在云計算中心，各種應用軟件運行在云計算中心，用戶不需要自己考慮文件的安全性，云服務商有專業(yè)的團隊在維護和管理，降低了數(shù)據(jù)中心建設的成本。目前的高校信息化建設中成本主要來源于軟硬件的購置、日常維護及設備更新等,如果將這些建立在云計算和服務的基礎之上 ,將大大減少資金投入。其一,整個網(wǎng)絡課程建設的基礎平臺將是云服務提供商提供的跨平臺、運算能力強大、資源豐富的統(tǒng)一的通用信息平臺,無需購買本地服務器 ,僅需投入少數(shù)管理終端及云接入設備即可。其二,所有的服務提供均由云端提供 ,無需為保證服務器運行的可靠性、保證存儲在服務器中的數(shù)據(jù)資源的安全以及避免因網(wǎng)絡訪問異常導致服務器癱瘓而對網(wǎng)絡服務器響應及接入數(shù)量等進行限制,因此原來維護、升級等工作幾乎降至最低,管理成本也相應可以大大降低。將高校信息化建立在云計算和服務的基礎之上,將繁重的網(wǎng)絡信息平臺建設、服務器的配備、課程資源的存儲與管理等工作交給云服務提供商,那么現(xiàn)有分散的、自成一體、本地化的網(wǎng)絡信息平臺將轉變成為一個與具體網(wǎng)絡運行環(huán)境、校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設技術方案6網(wǎng)絡服務器系統(tǒng)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)無關的強大的統(tǒng)一的通用信息平臺,在這個平臺上以成千上萬的云服務器為依托,擁有著極其強大的計算功能、海量的網(wǎng)絡資源 ,現(xiàn)有的網(wǎng)絡課程建設中存在的軟、硬件資源重復投入、虛擬化教學設備運行能力支持等問題將迎刃而解。云計算能為高校信息化提供所需的基礎設施和軟件環(huán)境,幫助高校擺脫資金不足、專業(yè)技術人員匱乏等各種困擾,其在高校教學、科研中的應用前景十分廣闊。云計算的發(fā)展趨勢已經(jīng)呈現(xiàn),一定會為高校的教學質量、科研水平等方面的提升貢獻出自己的力量。信息技術已經(jīng)從計算機時代走向互聯(lián)網(wǎng)時代,教育信息化也將從以計算機輔助教育應用為中心走向以數(shù)據(jù)、計算和服務為中心。云計算為這種轉變提供了機會和技術實現(xiàn),并使之成為可能 ,為高等學校教育信息化的發(fā)展和建設提供了新的模式。 需求描述XXX 學院是 2022 年 3 月經(jīng)國家教育部批準，由原某高等?？茖W校、某商業(yè)高等?？茖W校和某糧食高等專科學校實體合并組建的省屬公辦本科院校。原三所高等?？茖W校成立于上世紀 50 年代，在半個多世紀的辦學歷程中，打造了財會、餐旅、糧食、食品等一批名牌專業(yè)，為國家建設培養(yǎng)輸送了數(shù)以萬計的優(yōu)秀人才。學院組建后，堅持“突出特色、打造精品、育人為本、名師興?！钡霓k學理念和“博學善思、厚德自強”的校訓，在服務地方、貢獻社會的同時，不斷贏得自身的發(fā)展和社會的好評。 目前，XXX 學院校園網(wǎng)中心機房擁有幾十臺服務器，這些應用及服務分散運行在各個獨立的物理服務器上。隨著校務管理水平的不斷提高，各類應用系統(tǒng)及資源庫的數(shù)據(jù)量急劇增長。每上一個應用，都必須向學校申請經(jīng)費采購服務器，各類應用系統(tǒng)越來越多，服務器數(shù)量急劇增加，而服務器數(shù)量的增加又會帶來機房空間面積、設備用電量、冷卻系統(tǒng)等方面的成本支出。此外，服務器數(shù)量的不斷增多，安裝、配置、維護這些服務器是一件非常繁重的工作。其次，由于大部分的網(wǎng)絡應用和服務運行在單臺物理服務器上，一旦服務器硬件出現(xiàn)問題，或者由于硬件需要升級，都會造成服務中斷，業(yè)務的連續(xù)性無法保障。此時的數(shù)據(jù)中心，除了成本壓力和管理挑戰(zhàn)之外，系統(tǒng)及校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設技術方案7數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、安全性同樣得不到很好的保證，而且許多服務器的資源利用率很低。如何提高服務器性能，縮減繁冗工作量，保障數(shù)據(jù)穩(wěn)定安全，成為學校信息化發(fā)展的重要任務之一。為解決上述挑戰(zhàn)，XXX 學院開始運用虛擬化技術對數(shù)據(jù)中心進行升級改造。本期虛擬化數(shù)據(jù)中心建設的目標是構建一個可持續(xù)發(fā)展的、新一代的面向云計算的數(shù)據(jù)中心架構。將數(shù)據(jù)中心的 IT 資源池化，通過智能的業(yè)務調度機制、以可計量的方式按需、保質的取用資源，滿足業(yè)務需求的同時屏蔽底層的復雜性，使用戶可以把更多精力投入到 IT 資源的優(yōu)化應用上去。如下圖所示：IT 應用、服務器計算、I/O 網(wǎng)絡、存儲等資源的虛擬和池化、按需調用 IT資源，實際上就是云計算的“架構即服務” （IaaS）模式。這種架構下的數(shù)據(jù)中心相比之前的豎井化的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心有如下明顯優(yōu)勢：? 隨需而動的業(yè)務靈活性：上層業(yè)務的變更作用于物理設施的復雜度降低，能夠最低限度的減少了物理資源的直接調度，使維護管理的難度和成本大大降低。方便隨業(yè)務的調整和變遷而靈活供給所需資源，而基礎架構保持穩(wěn)定不變。? 高效資源優(yōu)化復用：使得物理資源可以按需調度，物理資源得以最大限校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設技術方案8度的重用，減少建設成本，提高使用效率。一方面總硬件資源占用量降低了，另一方面每個業(yè)務得到的服務反而更有充分的資源保證了。? 全局策略一致性：統(tǒng)一的智能化調度屏蔽了具體設備個體的策略復雜性，能夠最大程度的在設備層面以上建立統(tǒng)一、一致的服務體驗。根據(jù)上層業(yè)務對服務要求的不同，可定義調用的條件和方式，從而方便的對不同業(yè)務提供相適應的策略和合規(guī)性約束，這樣整個 IT 將可以達到理想的服務規(guī)則和策略的一致性。? 高效節(jié)能、綠色環(huán)保：集約化的資源部署、智能優(yōu)化的資源調度以及按需增長的業(yè)務靈活性將提供最為經(jīng)濟、高效、節(jié)能、綠色環(huán)保的數(shù)據(jù)中心體系。校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設技術方案9第二章 虛擬化數(shù)據(jù)中心整體設計 數(shù)據(jù)中心建設模式云計算的概念起源于 2022 年，這些年有無數(shù)的 IT 建設概念，但是只有這個話題得到各個 IT 廠家、集成和用戶的廣泛追捧，原因就是我們傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心建設方式出現(xiàn)了問題。傳統(tǒng)建設是以單一系統(tǒng)為單位垂直建設的，這種建設沒有辦法實現(xiàn)資源復用、業(yè)務快速上線、按需調整和閑置資源的釋放，隨著的 IT 逐漸滲透到我們的核心業(yè)務，帶來的結果就是業(yè)務系統(tǒng)越來越多，數(shù)據(jù)中心越來越大，這樣一方面龐大的系統(tǒng)使我們的運維管理越來越難，維護成本持續(xù)攀升，同時也帶來安全性的隱患，另一方面，存在大量重復建設，資源浪費現(xiàn)象嚴重。隨著 IT 系統(tǒng)的迅速膨脹，傳統(tǒng)建設模式逐步導致 IT 建設和維護處于失控狀態(tài)，同時傳統(tǒng)建設模式也越來越難以滿足快速變化的業(yè)務需求?！霸啤笔且环N新的 IT 建設模式的總稱，它以平臺建設替代傳統(tǒng)以系統(tǒng)為單位的建設模式，以資源/應用的管理、控制、調度為核心手段，以提供特點服務為目標的 IT 建設思想?！霸啤钡慕ㄔO逐步解決了我們在 IT 建設中遇到的問題，滿足迅猛增長的業(yè)務需求。云計算不是一個單一的技術，它涵蓋了 IT 基礎平臺的多個方面：可復用的計算節(jié)點，節(jié)點間的網(wǎng)格、服務器虛擬化（一分多，細粒度管理，提升效率），負載均衡（多和一，提升性能，提高穩(wěn)定性），資源池化管理（降低管理難度）和云環(huán)境下的安全。建設方式上它和傳統(tǒng)方式有明顯不同，強調的是融合 – 傳統(tǒng)方式是服務器、網(wǎng)絡、存儲、安全各管一攤，而云建設往往會打破這個界限。云計算的驅動力來自于快速變化的業(yè)務需求和日益龐大系統(tǒng)的維護壓力，要解決些問題，就需要改變傳統(tǒng)分割采購的建設模式（分別采購服務器、網(wǎng)絡、存儲、虛擬化技術，自行組裝），采用粗粒的模塊化（POD）建設方式，在每個模塊里有支撐業(yè)務部署的關鍵能力:虛擬化、計算、網(wǎng)絡、安全及存儲空間資源，校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設技術方案10達到了 IT 技術的高度整合，避免了傳統(tǒng)搭磚式建設帶來的一系列問題，具有以下優(yōu)勢：單點支持：避免出現(xiàn)故障多供應商間的溝通環(huán)境，實現(xiàn)一個支持點對模塊內多個環(huán)節(jié)的統(tǒng)一支持，提升了響應速度?？煽啃裕簜鹘y(tǒng)建設方式存在多廠家間的兼容性問題，比如服務器 HBA 卡驅動和交換設備、存儲的兼容性和穩(wěn)定等，模塊化設計確保了模塊內部各環(huán)節(jié)的緊密銜接和穩(wěn)定。標準化：模塊化設計提供了一個均衡的基礎架構，避免出現(xiàn)性能短板；在系統(tǒng)拓展時具有可預估的衡量能力，實現(xiàn)規(guī)劃、采購的可控和可預期能力。模塊化建設，大大縮短了 IT 建設周期，避免了大平臺建設中不必要的銜接問題。同時，每個模塊具有獨立承載業(yè)務能力，提升了用戶采購過程的控制能力。隨著技術的發(fā)展，IT 行業(yè)越來越意識到把應用部署在單一支撐點的缺陷；云計算環(huán)境建議采用并行分布部署方式將業(yè)務加載到多個完全物理獨立的模塊（POD）上，從而確保云/虛擬化環(huán)境下應用的高冗余及業(yè)務連續(xù)性。這里負載均衡層起到了關鍵的粘結作用。具有路由注入能力的負載均衡設備也是多數(shù)據(jù)中心環(huán)境下云計算部署的核心技術。 虛擬化數(shù)據(jù)中心目標架構資源池化是通過虛擬化手段，簡化資源管理、調度的難度，實現(xiàn)資源的按需獲取，和空閑資源的快速釋放，是實現(xiàn)云計算的核心技術。數(shù)據(jù)中心計算池現(xiàn)階段主要采用虛擬化技術，虛擬化不是將一臺服務器變校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設技術方案11成多臺這么簡單，涉及數(shù)據(jù)中心虛擬化技術包括：計算虛擬化（vCompute）、網(wǎng)絡虛擬化（vNetwork）、存儲虛擬化（vStroage）、安全虛擬化（vSecurity）、服務虛擬化（vService）等等。在數(shù)據(jù)中心部署虛擬化可整合資源的利用、減少硬件的資金投入、減少機房空間占用、提高設備可用性、減少電力消耗（空調、供電）、降低管理費用等諸多好處?？傊?，將服務器、存儲、網(wǎng)絡等資源形成的虛擬架構猶如一臺超級計算機，使最終用戶從關心單個服務器或存儲產品的性能轉變?yōu)殛P心虛擬化解決方案的整體性能。在 XXX 學院虛擬化數(shù)據(jù)中心的設計中，我們采用云計算數(shù)據(jù)中心方案設計思想，其核心內容包括：“計算池”、“網(wǎng)絡池”、“云存儲池”、“安全及優(yōu)化池”以及“專用云管理平臺”。數(shù)據(jù)中心計算池在服務器虛擬化方面，最具有代表意義的是 VMware 云計算操作系統(tǒng)，像vSphere、VIEW。VMware 提供了目前市場上唯一可供生產環(huán)境使用的服務器虛擬化套件，與同等產品相比其整合比最高。校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設技術方案