【導(dǎo)讀】株洲市教育城域網(wǎng)數(shù)據(jù)中。湖南計算機股份有限公司

　　

【正文】 體依據(jù)物理位置，然后為了管理方便，可以根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整和分割。 ▲中心子網(wǎng) 中心子網(wǎng)是處于整個教育局信息中心的拓?fù)渲行奈恢?，包含了整個教育局網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主干設(shè)備、位于網(wǎng) 絡(luò)中心的服務(wù)器系統(tǒng)和與 CERNET 連接的路由器。網(wǎng)絡(luò)中心位于中心子網(wǎng)，負(fù)責(zé)管理和維護(hù)整個教育局網(wǎng)絡(luò)。中心子網(wǎng)負(fù)責(zé)向整個教育局信息中心提供服務(wù)。 ▲ 其它子網(wǎng) 其它子網(wǎng)的劃分先按照每個高速節(jié)點對應(yīng)一個虛擬網(wǎng)的方式進(jìn)行劃分，并且對應(yīng)一個或者一部分 C類 IP 網(wǎng)絡(luò)地址。 ▲ 子網(wǎng)的分割 由于以節(jié)點為子網(wǎng)劃分依據(jù)，每個子網(wǎng)范圍較大，可能包括幾個部門，不利于管理，也容易發(fā)生 IP地址盜用問題，不利于計費，因此應(yīng)該根據(jù)具體情況分割成為小子網(wǎng)，從而進(jìn)行以小子網(wǎng)為單位的管理。 ▲ 分布路由設(shè)置 由于 CISCO 的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品支持分布式 的虛擬網(wǎng)設(shè)置，因此整個網(wǎng)絡(luò)只需要維護(hù)一套虛擬網(wǎng)列表。路由是基于虛擬網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，每個虛擬網(wǎng)有一個缺省網(wǎng)關(guān)。 由于教育局信息中心網(wǎng)絡(luò)中第三層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡單，只有星形結(jié)構(gòu)，不存在環(huán)路，配置都非常固定，因此不必使用 PIP 等路由協(xié)議，只需要設(shè)置簡單的靜態(tài)路由表即可。 當(dāng)計算機與其它子網(wǎng)通信時，數(shù)據(jù)包發(fā)送到缺省網(wǎng)關(guān)，然后 CISCO4006 自動把信息包發(fā)送到響應(yīng)的子網(wǎng)（第三層交換），然后目的計算機所在的 CISCO4006 把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到目的計算機所在的端口（第三層交換）。 廣域連接 廣域網(wǎng)連接的設(shè)計 直接影響到網(wǎng)絡(luò)的訪問速度、性能價格比、擴展性和安全性。 ◆ 主干網(wǎng)連接 連接主干網(wǎng)的設(shè)備，通常有較多的網(wǎng)絡(luò)接口，匯集了大量的數(shù)據(jù)流量，并且往往要保存復(fù)雜而龐大的路由表；再加上有骨干網(wǎng)的高可靠性的需要，所以，對設(shè)備的要求比較高。網(wǎng)絡(luò)中心的廣域網(wǎng)連接采用一臺 Intel 路由器，為各個園區(qū)網(wǎng)連入提供連接。 Intel 路由器支持目前所有的主要網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和路由協(xié)議： WAN 的接口支持 、 FrameRelay、 ISDN 等，并且它有擴展插槽，支持所有的 LAN 接口。 ◆ 下屬園區(qū)網(wǎng)的接入 網(wǎng)絡(luò)中心使用上述的 CISCO 路由器， 同時作為下屬園區(qū)網(wǎng)通過專線或無線的接入。同時，選用CISCO 路由器作為所撥號訪問的服務(wù)器，提供異步撥號入網(wǎng)。這里的路由器既可以作為網(wǎng)絡(luò)中心用戶的撥號訪問服務(wù)器，也可以作為公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的撥號備份使用。 ◆ 路由協(xié)議 網(wǎng)際的路由協(xié)議一般按照骨干網(wǎng)與園區(qū)網(wǎng)來劃分。園區(qū)網(wǎng)在采用中心路由的情況下，采用簡單的靜態(tài)路由即可。而骨干網(wǎng)的路由需要根據(jù)骨干網(wǎng)的具體結(jié)構(gòu)來定，一般來說，網(wǎng)狀的骨干網(wǎng)結(jié)構(gòu)使用 OSPF協(xié)議，如 CERNET 即采用此種協(xié)議；而樹狀結(jié)構(gòu)的骨干網(wǎng)一般采用靜態(tài)路由即可，而且速度較快。 教育局信息中心的 WAN 連接的 路由協(xié)議，可根據(jù)具體的骨干網(wǎng)結(jié)構(gòu)來選擇相應(yīng)的協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)管理 網(wǎng)絡(luò)管理對于一個大型化的網(wǎng)絡(luò)是至關(guān)重要的，同時也具有挑戰(zhàn)性。對教育局信息中心的管理主要采用基于 Intel Device View for Web 的管理方法，基于 Intel Device View for Windows 的管理方法進(jìn)行輔助管理，而基于 tel 和終端仿真的管理方法作為備用。通過 CISCO 提供的管理方法，可以設(shè)置完善的管理員安 全策略，能夠有效地防止非法用戶竊取管理員權(quán)限，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行任何改動。 對于整個教育局信息中心網(wǎng)絡(luò)的 管理，我們采用 CISCO WORKS20xx 作為網(wǎng)絡(luò)管理軟件，它是世界上使用最為廣泛最為成功的網(wǎng)管軟件之一，能對多個廠家提供的支持 SNMP 協(xié)議的交換機、集線器、路由器、打印機、 PC 機與工作站進(jìn)行管理。這樣我們可以查看網(wǎng)絡(luò)上使用的硬件和軟件的清單，診斷并解決遠(yuǎn)程工作站的問題，給網(wǎng)絡(luò)用戶快速分發(fā)最新軟件，檢查用戶軟件的 License，檢測客戶機上的病毒，使用加密和解密保證網(wǎng)絡(luò)的安全，監(jiān)視服務(wù)器的性能并能設(shè)定報警值。 第三部分、教育城域網(wǎng)數(shù)據(jù)中心主機系統(tǒng)解決方案 隨著信息時代的到來， 嶄新的社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)環(huán)境使傳統(tǒng)的教學(xué)方式面臨著新的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，信息和知識的傳播完全依賴于其物質(zhì)載體－－書籍，一本書中的知識不能同時被多個讀者共享，另外，學(xué)生在靜態(tài)的書籍中不能動態(tài)的獲取信息和知識。傳統(tǒng)的教學(xué)方式和信息知識傳播方式嚴(yán)重地阻礙了教與學(xué)互動的充分發(fā)揮。 為了解決這一問題，在充分運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，多媒體的網(wǎng)上教育系統(tǒng)應(yīng)運而生。多媒體網(wǎng)上教育作為知識信息的傳播工具越來越多的為大家所認(rèn)可，同時也廣泛的得到了大家的支持?，F(xiàn)階段，各大中院校積極開拓電子化教學(xué)方式，校園網(wǎng)絡(luò)日益完善，電子化 在現(xiàn)有教育基礎(chǔ)中占有越來越重要的位置。教育形式多樣化，各種電子教室、電子化圖書館、校園網(wǎng)絡(luò)接入、 IP 校園網(wǎng)極大普及，可直接連通每一學(xué)生宿舍、每位教師。在校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，對內(nèi)普及網(wǎng)絡(luò)授課，各種學(xué)習(xí)資料通過網(wǎng)上傳播，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)術(shù)討論等，對外推行網(wǎng)上招生與教學(xué)，甚至 Inter 教學(xué)。 在大力發(fā)展電子化教學(xué)的同時，教育系統(tǒng)的經(jīng)費又相對緊張，對 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的投資規(guī)模相對較小，要求以較低的成本完成其設(shè)備需求。同時，由于對設(shè)備的各方面要求相對于高應(yīng)用行業(yè)（如銀行、電信）較低，需求基于 IP 網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)與設(shè)備滿足 其需求。而在數(shù)據(jù)的存儲與管理方面，則更加側(cè)重數(shù)據(jù)的多平臺共享性，集中存儲與管理能力，數(shù)據(jù)在復(fù)雜操作系統(tǒng)平臺之間的共享，數(shù)據(jù)的低成本備份與保護(hù)等方面。 由此，我們對主機系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，概括如下： ? 用途 能提供 WWW、 Email、 DNS、 FTP、 News、 BBS、 DataBase 服務(wù)、多媒體教學(xué)、視頻點播、上網(wǎng)記費、網(wǎng)絡(luò)管理及 OA 系統(tǒng)等功能。 ? 要求 支持多 CPU； 系統(tǒng)應(yīng)具有強大的計算能力和事務(wù)處理能力； 具有連續(xù)的可擴充性和強大的升級能力； 配置功能強大、穩(wěn)定、易操作性、成熟的操作系統(tǒng)； 具有卓越的可靠 性、可用性和可維護(hù)性； 具有靈活多樣的網(wǎng)絡(luò)連通性； 具有優(yōu)異的性能價格比； 支持 RAID； PC 服務(wù)器要基于 Intel 架構(gòu)； 對直接上網(wǎng)用戶進(jìn)行計費，網(wǎng)絡(luò)管理方便，網(wǎng)絡(luò)要求有一定的安全性。 ? 相關(guān)系統(tǒng)軟件 操作系統(tǒng)軟件； Inter/Intra 服務(wù)器軟件： DNS、 WWW、 FTP、 Email、 BBS 等； 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)； 計費軟件； 網(wǎng)絡(luò)管理軟件； 網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)軟件（ HIDS、 Proxy）。 以上都是對主機系統(tǒng)中服務(wù)器基本的要求，但根據(jù)我們建設(shè)的步驟和資金安排，可以有輕有重。按照需求，我們通過分析，對 主機系統(tǒng)中服務(wù)器的組成作了如下設(shè)計： ? 郵件服務(wù)器； ? 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器； ? WEB 服務(wù)器； ? FTP 服務(wù)器； ? DNS 服務(wù)器； ? NAT 代理服務(wù)器； ? 視頻點播服務(wù)器； ? 網(wǎng)管服務(wù)器； ? 計費服務(wù)器； ? 用戶認(rèn)證服務(wù)器； ? OA 服務(wù)器； ? 備用服務(wù)器。 主機系統(tǒng)架構(gòu) 對主機系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的設(shè)想如上圖所示。具體采用的技術(shù)和要點我們在下面的文字中作具體的分析。 一、 集群的簡介 ? 集群的定義 Cluster 集群技術(shù)可如下定義：一組相互獨立的服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中表 現(xiàn)為單一的系統(tǒng)，并以單一系統(tǒng)的模式加以管理。此單一系統(tǒng)為客戶工作站提供高可靠性的服務(wù)。 Cluster 大多數(shù)模式下，集群中所有的計算機擁有一個共同的名稱，集群內(nèi)任一系統(tǒng)上運行的服務(wù)可被所有的網(wǎng)絡(luò)客戶所使用。 Cluster 必須可以協(xié)調(diào)管理各分離的組件的錯誤和失敗，并可透明地向Cluster 中加入組件。 一個 Cluster 包含多臺（至少二臺）擁有共享數(shù)據(jù)儲存空間的服務(wù)器。任何一臺服務(wù)器運行一個應(yīng)用時，應(yīng)用數(shù)據(jù)被存儲在共享的數(shù)據(jù)空間內(nèi)。每臺服務(wù)器的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序文件存儲在其各自的本地儲存空間上。 Cluster 內(nèi)各節(jié)點服務(wù)器通過一內(nèi)部局域網(wǎng)相互通訊。當(dāng)一臺節(jié)點服務(wù)器發(fā)生故障時，這臺服務(wù)器上所運行的應(yīng)用程序?qū)⒃诹硪还?jié)點服務(wù)器上被自動接管。當(dāng)一個應(yīng)用服務(wù)發(fā)生故障時，應(yīng)用服務(wù)將被重新啟動或被另一臺服務(wù)器接管。當(dāng)以上任一故障發(fā)生時，客戶將能很快連接到新的應(yīng)用服務(wù)上。 ? 服務(wù)器集群建立的要求 服務(wù)器集群的最低要求是： 兩臺服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)互連； 允許每臺服務(wù)器訪問雙方的公用磁盤數(shù)據(jù)； 專用的集群軟件，如 Microsoft Cluster Server（ MSCS）、 DataWare。專用軟件可以提供包括故障檢測、恢復(fù)等多種 服務(wù)，并允許將服務(wù)器作為一個單一系統(tǒng)進(jìn)行管理。 示意原理圖： 圖 服務(wù)器集群示意圖 二、 集群的模式 集群可以是兩臺或是多臺服務(wù)器的連接。在集群技術(shù)中最常見的雙機系統(tǒng)，該系統(tǒng)由兩臺服務(wù)器和一個外接磁盤陣列柜及相應(yīng)的軟件構(gòu)成。用戶的數(shù)據(jù)放在外接磁盤柜的存儲盤里。操作系統(tǒng)和用戶程序安裝在兩臺服務(wù)器的內(nèi)置系統(tǒng)盤上。它分為三 種模式： ? 被動式備份服務(wù)器（ Standby） 指一臺為主服務(wù)器，一臺為輔服務(wù)器，輔服務(wù)器備份服務(wù)器數(shù)據(jù)，當(dāng)主服務(wù)器發(fā)生故障時接替其工作。 即當(dāng)主服務(wù)器運行某個應(yīng)用系統(tǒng)時，備份機不停地監(jiān)視主服務(wù)器，一但主服務(wù)器發(fā)生故障（主機故障，網(wǎng)絡(luò)故障、軟件故障等），備份機就會自動接管主機的任務(wù)，使得整個應(yīng)用系統(tǒng)能繼續(xù)工作。一旦主機修復(fù)好后，又可把任務(wù)從備用機切回到主機。 ? 主動式輔助服務(wù)器 亦為一主一輔，輔服務(wù)器除了上述功能外，平時還給自己的網(wǎng)絡(luò)客戶提供服務(wù)。 ? 互為備份 (DualActive) 不分主輔，服務(wù)器給各自客戶提 供服務(wù)的同時相互備份對方的服務(wù)。 三、 集群服務(wù)器優(yōu)勢 從可靠性的角度出發(fā) :系統(tǒng)中任一臺服務(wù)器都能獨立承擔(dān)系統(tǒng)服務(wù)的要求，為系統(tǒng)提供雙重的保障。 系統(tǒng)具有二個獨立的 RAID 控制器：雙機系統(tǒng)中每臺服務(wù)器都分別擁有專為 Cluster 設(shè)計的獨特版本的陣列控制器，系統(tǒng)為一雙控制器結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)盤和共享數(shù)據(jù)盤分別做了不同等級的容錯，保證了系統(tǒng)在任意一片硬盤故障時，仍然能正常運行。 ? 從安全的角度出發(fā)： 雙機雙控容錯系統(tǒng)的硬件設(shè)計保證了系統(tǒng)可支持安全的多次切換。每一次的切換不會影響下一次切換。 ? 從管理的角度出發(fā)： 方便的系統(tǒng)修復(fù)。服 務(wù)器的系統(tǒng)盤部分均做鏡象備份，當(dāng)系統(tǒng)硬盤故障時，在更換了故障硬盤后，即可排除故障，而不必重新安裝服務(wù)器系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，節(jié)省了故障修復(fù)的復(fù)雜性，縮短了故障修復(fù)時間。 ? 從性能的角度出發(fā)： 比傳統(tǒng)的方案提供了更好的數(shù)據(jù)讀寫性和更多的數(shù)據(jù)空間。 在隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的迅速擴大，今后可以采用兩種方式將集群系統(tǒng)的主機進(jìn)行升級擴容： ? 縱向擴容， 即擴內(nèi)存、擴外存、加 CPU 等； ? 橫向擴容， 即將雙節(jié)點的主機系統(tǒng)擴充到多節(jié)點的主機系統(tǒng)，需要說明的是，這種擴容技術(shù)是完全成熟的，方案切實可行。 四、 集群的擴充 在中心使用集群軟件和中間件以 及中間件支持的負(fù)載均衡處理，應(yīng)用服務(wù)器可以由群集的兩臺擴充到多臺，系統(tǒng)自動完成流控等功能，如下圖所示： 圖 服務(wù)器集群擴充 五、 小結(jié) 在設(shè)計主機系統(tǒng)時，我們要考慮到關(guān)鍵服務(wù)器的平臺構(gòu)建，譬如郵件服務(wù)器由于肩負(fù)著整個網(wǎng)絡(luò)用戶的郵件服務(wù)，一旦郵件服務(wù)器癱瘓或宕機，將直接影響到整個網(wǎng)絡(luò)的郵件運作，其任務(wù)之重使其在整個主機系統(tǒng)中應(yīng)該占有較為重要的地位，因此設(shè)想中將采用了雙節(jié)點集群技術(shù)來構(gòu)建郵件服務(wù)器平臺，從而保證郵件系統(tǒng)的正常運作。其他諸如數(shù)據(jù)庫等服務(wù)器可視網(wǎng)絡(luò)用戶 的具體需求來決定如何構(gòu)建，在這不作具體分析。 主機系統(tǒng)存儲的實現(xiàn) 一、 概述 存儲建設(shè)的關(guān)鍵 教育電子化的各種方式的基礎(chǔ)就是各種多媒體數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有 IP 校園網(wǎng)絡(luò)上的級中存儲，共享與傳輸。基于教育行業(yè)特點，如何以較低的成本對數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲和管理。有效地存儲和管理數(shù)據(jù)，與信息的快速訪問和有效利用相結(jié)合，統(tǒng)一訪問、共享和管理數(shù)據(jù)使其滿足廣大師生，滿足教育行業(yè)教學(xué)，信息傳播電子化則成為 IT 行業(yè)在教育行業(yè)需要解決的首要任務(wù)。 作為專業(yè)的存儲解決方案提供商的我們認(rèn)識到，服務(wù)器及存儲設(shè)備的采購對用戶應(yīng)該是一個獨立而又極其重要的購買決策。其中的資產(chǎn)保護(hù)更具挑戰(zhàn)性。直到最近， IT 業(yè)所關(guān)注的重點仍為服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)，但是隨著日漸重要的信息在商業(yè)中發(fā)揮著作用，所關(guān)注的焦點將轉(zhuǎn)移到集中數(shù)據(jù)存儲和存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SANamp。NAS)上。數(shù)據(jù)平臺體系結(jié)構(gòu)將變得與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)同等重要。所以，如何構(gòu)建一個高可用性、可擴展性、可管理性的多媒體數(shù)據(jù)體系就成為能夠搭建好校園多媒體平臺的重中之重。 在我們認(rèn)為，在重慶大學(xué)的校園多媒體平臺建成后，其系統(tǒng)必將肩負(fù)著非常大的使用效率，因此在針對它的系統(tǒng)實施設(shè)備應(yīng)該注重以下的關(guān)鍵問題： ? 傳輸速度 共享傳輸速度在 您的網(wǎng)絡(luò)中十分重要， I/O 很慢的設(shè)備是多用戶數(shù)據(jù)處理的瓶頸。對于多臺設(shè)備同時訪問的局域網(wǎng)中，設(shè)備響應(yīng)速度是關(guān)鍵； ? 簡便管理 安裝使用維護(hù)簡單便利， GUI 圖形用戶界面，菜單顯而易見且可操作； ? 數(shù)據(jù)安全 用磁盤保存的那些無需修改的資料，數(shù)據(jù)庫要求很高的安全性及真正只讀，保持資料的不可寫入特性，杜絕黑客非法侵入修改數(shù)據(jù)庫； ? 擴展升級 存儲系統(tǒng)不僅為當(dāng)前系統(tǒng)正常的連接和運行提供保障，也為未來的擴展提供更大空間和靈活性； ? 連接性和開放性 存儲系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境越來越多， Windows， Uni