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大学智慧校园网络云计算平台技术方案

一、概述


在传统的教育信息化建设过程中,基本上都按照“按需、逐个、独立”的建设原则,每一个应用系统都使用独立的服务器、独立的安全和管理标准、独立的数据库和独立的展现层,即烟囱式的孤岛架构。


孤岛架构的缺点主要有:高投入、难管理、低效率、高能耗、低可用问题


二、云计算在高校的应用价值


云计算是一种基于网络的计算服务供给方式,它以跨越异构、动态流转的资源池为基础提供给客户可自治的服务,实现资源的按需分配、按量计费。云计算导致资源规模化、集中化,促进IT产业的进一步分工,让IT系统的建设和运维统一集中到云计算运营商处,普通用户都更加关注于自己的业务,从而提高了信息化建设的效率和弹性,促进社会和国家生产生活的集约化水平。


云计算主要包含两个层次的含义:


1、从被服务的客户端看:在云计算环境下,用户无需自建基础系统,可以更加专注于自己的业务。用户可按需获取网络上的资源,并按使用量付费。如同打开电灯用电,打开水龙头用水一样,而无需考虑是电从哪里来,水是哪家水厂的。


2、是从云计算后台看:云计算实现资源的集中化、规模化。能够实现对各类异构软硬件基础资源的兼容,如电网支持水电厂、火电厂、风电厂、核电厂等异构电厂并网;还能够实现资源的动态流转,如西电东送,西气东输、南水北调等。支持异构资源和实现资源的动态流转,可以更好的利用资源,降低基础资源供应商的成本。


三、智慧校园建设原则


1、兼容与互通


当前阶段,整个云计算产业还不够成熟,相关标准还不完善。为保证多厂商的良好兼容性,避免厂商技术锁定,方案的设计充分保证与第三方厂商设备保持良好的对接。此外,为保证方案的前瞻性,设备的选型应充分考虑对已有的云计算相关标准(如EVB/802.1Qbg等)的扩展支持能力,保证良好的先进性,以适应未来的技术发展。


2、业务高可用


云计算平台作为承载未来政务应用的重要IT基础设施,承担着稳定运行和业务创新的重任。伴随着数据与业务的集中,云计算平台的建设及运维给信息部门带来了巨大的压力,因此平台的建设从基础资源池(计算、存储、网络)、虚拟化平台、云平台等多个层面充分考虑业务的高可用,基础单元出现故障后业务应用能够迅速进行切换与迁移,用户无感知,保证业务的连续性。


3、统一管理与自动化


云计算的最终目标是要实现系统的按需运营,多种服务的开通,而这依赖于对计算、存储、网络资源的调度和分配,同时提供用户管理、组织管理、工作流管理、自助Portal界面等。从用户资源的申请、审批到分配部署的智能化。管理系统不仅要实现对传统的物理资源和新的虚拟资源进行管理,还要从全局而非割裂地管理资源,因此统一管理与自动化将成为必然趋势。


4、开放接口


传统的管理系统与上层系统对接,注重故障的上报和信息的查询。而云计算的管理系统更关注如何实现自动化的部署,在接口方面更关注资源调度和分配,这就需要管理系统在业务调度方面实现开放。为保证服务器、存储、网络等资源能够被云计算运营平台良好的调度与管理,要求系统提供开放的API接口,云计算运营管理平台能够通过API接口、命令行脚本实现对设备的配置与策略下发联动。同时云平台也提供开放的API接口,未来可以基础这些接口进行二次定制开放,将云管理平台与教育网应用相融合,实现面向云计算的教育应用管理平台。


四、网络改造


网络的改造时建设智慧校园的基础和前提,因此在设计云网融合方案前,需要将原校园网老旧设备进行替换,原因有二:


1、设备时间较长,性能无法满足学生、教室对教学资源、办公系统及互联网访问等业务越来越大数据量的的需求;


2、设备在功能上已经不支持云计算、大二层等新技术,无法与计算资源进行充分联动,实现云网融合。


AA大学校园网建设较早,采用传统的IT建设模式。本次核心层网络改在延续基础网络由接入、汇聚、核心组成的三层物理架构,链路带宽为千兆接入,万兆骨干。


其中,核心层面东校区核心交换机为两台H3CS10508,并配置无线控制器插卡机入侵防御检测插卡,除了实现整网数据的转发外,核心设备还集成了办公无线网络的管理及校园网访问数据中心的安全过滤;


西校区的核心由两台H3CS7508E-X来负责西校区数据的转发,并作为东西校区的数据通信。


出口处部署一台H3CSR6608设备,并采用防火墙及SSLVPN插卡,负责校园内部访问互联网的地址转换、出口安全防护及外网VPN接入工作。


数据中心侧部署两台H3C5820V2云计算交换机与数据中心云计算平台联动,实现网络层面与服务器虚级化平台的交互,使网络配置随虚拟机的迁移做出相应自动配置。

图1 大学校园网拓扑架构


五、虚拟化平台设计

虚拟化的本质是给用户提供端到端的资源虚拟化服务,提高用户对资源的使用效率和管理能力。资源虚拟化可分为计算虚拟化和网络虚拟化。


计算虚拟化:服务器是云计算平台的核心,其承担着云计算平台的“计算”功能。服务器虚拟化可以充分利用高性能服务器的计算能力,将原本运行在单台物理服务器上的操作系统及应用程序迁移到虚拟机上。虚拟化后,一台物理服务器上能运行多台虚拟机,完成对企业应用系统的整合。通过服务器虚拟化,提高硬件资源的利用率,有效地抑制IT资源不断膨胀的问题,降低客户的采购成本和维护成本,同时可以节省IT机房的占地空间以及供电和冷却等运营开支。


  




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