云计算针对大学的应用和设计

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1、 第一互联第一互联 云 计 算 针 对 大 学 的 应 用 和 设 计云 计 算 针 对 大 学 的 应 用 和 设 计 VCS(VIRTUALIZATION SOCIAL COMPUTING) 简介简介 首先对云计算的概念和特点进行了分析， 然后研究了当前高校校园信息化的 现状，在此基础之上，第一互联云计算策略和解决方案 VCS(VIRTUALIZATION SOCIAL COMPUTING)，从高校新一代数据中心建设、校园安全平台、数字化图书 馆、高性能计算、校际合作等角度，分析了高校信息化与云计算服务相结合的优 点，并对未来的发展模式进行了展望。 一、云计算的概念一、云计算的概念 随着

2、互联网技术的迅猛发展，云计算这一概念正在逐渐映入人们的视野。云计算 的前身是 Grid Computing（网格计算） 。网格计算是将一个计算分割成片段，提 交到网络系统上的各个计算机上 （格点） ， 工作做好进行汇总完成。 云计算 （Cloud Computing）是分布式处理（Distributed Computing） 、并行处理（Parallel Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展，或者说是这些计算机科学 概念的商业实现。 同时， 云计算也是虚拟化(Virtualization)、效用计算 (Utility Computing)、IaaS(基础设施即服

3、务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件 即服务)等概念混合演进并跃升的结果。正如全球市场研究与顾问咨询巨头 Gartner 高级分析师 Ben Pring 说道： “云计算正在成为一个大众化的词语。 ” 但是不同背景的人对云计算的理解各不相同。 惠普公司认为，云计算意味着全 球范围内，高度扩展性和灵活性的服务，这些服务能够以按需使用的商业模式通 过 Internet 进行消费。 云计算强调了 HP 关于 “一切都是服务 （Everything is a service。 ） ” 的观点。实际上，云让更多新的服务，更多新的价值成为可能， 并且能够解决现有技术不能解决的问题。 云计算作为一种

4、新兴的共享基础架构的方法，可以将巨大的 IT 资源池化后， 连接在一起以提供各种 IT 服务。很多因素推动了对这类环境的需求，其中包括 连接设备、实时数据流、SOA 的采用以及搜索、开放协作、社会网络和移动商务 等这样的 Web2.0 应用的急剧增长。 云计算包含两个方面的含义：一方面是底层构建的云计算平台基础设施，是用来 构造上层应用程序的基础;另外一方面是构建在这个基础平台之上的云计算应用 程序。 主要是针对云计算的基础架构的研究与实现状况给出综述，对于云计算的 应用也有所涉及。云计算有 3 个最基本的特征：第一是基础设施架构在大规模 的廉价服务器集群之上;第二是应用程序与底层服务协作开发

5、，最大限度地利用 资源;第三是通过多个廉价服务器之间的冗余，通过软件获得高可用性。云计算 达到了两个分布式计算的重要目标：可扩展性和高可用性。可扩展性表达了云计 算能够无缝地扩展到大规模的集群之上，甚至包含数千个节点同时处理。高可 用性代表了云计算能够容忍节点的错误， 甚至有很大一部分节点发生失效也不 会影响程序的正确运行。 二、云计算的特点二、云计算的特点 云计算与传统的计算模式相比，具有以下特点： 第一互联第一互联 （1）大量采用虚拟化技术 云计算最大的特点就是实现 IT 基础设施的虚拟化管理、调度及应用。通过虚拟 化平台来使用计算资源、存储资源、网络资源、软件资源以及数据资源，让用户

6、体验到与其在本地计算机上使用时一样的感觉。在云计算环境中，虚拟化技术可 以提高底层资源的使用效率，同时降低成本。 （2）可以被用户灵活定制 在云计算的环境中，用户可以通过自己的需要或喜好来定制相应的服务、应用及 资源， 云计算平台也可以按照用户的要求来进行部署。 用户不用关心资源在哪里， 如何部署，只要把自己的需求告诉云，云就可以返回用户定制的结果。用户也可 以对定制的服务进行管理，变更或删除某些服务。 （3）具备动态可扩展性，实现强大的计算和存储能力 在云计算体系架构中，可以将新的计算或存储等资源实时加入到现有的资源池 中，提高“云”的处理能力。若某资源节点出现故障，则可以通过相应的策略抛

7、弃该节点，并将其任务交给别的节点，待排除故障之后再重新加入资源池。 （4）具备高可用性和安全性 在云计算环境中，使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服 务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。 （5）成本低、性价比高 由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云， “云”的自动 化集中式管理使大量企业和学校无需负担日益高昂的数据中心管理成本， “云” 的通用性使资源的利 用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常 只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的 任务。 三三 、高校信息化现状、高校信息化现状 高

8、等学校的信息化可以定义为 “利用先进的现代信息技术、手段和工具实现校 园内部的各项资源信息化，形成一个完整的、独立的信息化空间，使得现实校园 在时间和空间上延伸开来。它是以网络为基础，从环境（包括设备、教室等） 、 资源（如图书、讲义、课件等）到活动（包括教、学、管理、服务、办公等）全 部过程的信息化” ，其目的是实现学校的教学、科研、管理、服务等活动的高 效率和规范化，从而达到提高教学质量、科研水平和管理水平的目的。高校校园 信息化建设已经成为高等学校建设的重要组成部分，是一项基础性、长期性和经 常性的工作，其建设水平是高校整体办学水平、学校形象和地位的重要标志。 当前，高等学校校园信息化建

9、设在教学、科研、管理等领域均发挥着举足轻重的 作用， 由于整个 IT 基础架构的异构性，以及传统信息技术的限制，导致了校 园信息化过程中出现以下问题： （1）教学资源的分布不均：著名大学有更好的资源，包括教授，实验室和电脑 设备。而对于大部分地方院校， 由于资金来源有限，往往面临着设备老化，实 验室资源不足等状况。 （2）教学设备更新成本高，更新速度慢：技术飞速进步往往要求学校能够为学 生提供最新的实验室和电脑设备，而相应的需要更多的成本，这给院校带来了很 大的压力。 （3）教学资源共享程度低：由于各高校信息化建设通常各自为政，这些教学资 源分布 第一互联第一互联 在不同的高校上，缺乏有效的

10、共享与利用，各高校网络教学平台都是基于自身的 特点，彼此独立，形成信息孤岛，各数据库之间缺乏信息共享机制与手段，有些 资源还相互重复。 （4）教学资源的动态性。各个高校的教学资源经常的更新，随着时间的变化对 教学资源进行上传和修改操作，存在着明显的动态变化。 （5）信息化建设集成缺乏统一的、开放的技术标准：在各高校教学资源平台建 设过程中，数据的存储格式，功能模块划分，系统总体框架等方面存在差异。同 时，由于资源分布的异构性， 各院校、各部门对资源管理有不同的策略， 导 致资源管理方式也不统一。 四、四、VCS(VIRTUALIZATION SOCIAL COMPUTING)在高校信息化中的应

11、用在高校信息化中的应用 项目可行性概述：项目可行性概述： 云计算的架构层云计算的架构层 云计算平台可以根据需要动态提供、配置和重新配置服务器。云中的服务器可以 是物理服务器或虚拟服务器。高级云通常包含其他计算资源，比如存储区域网络 （SAN）、网络设备、防火墙和其他安全设备。总而言之，云服务提供商提供的 服务主要可以分为以下三个类别： 1. 基础设施即服务（Infrastructure as a service） 2. 平台即服务（Platform as a service） 3. 软件即服务（Software as a service） 图 1 中的 VCS(VIRTUALIZATION S

12、OCIAL COMPUTING) 将这些类别组合在一起并 进行了解释。请在参考资料部分了解有关云概念的更多细节。 第一互联第一互联 图图 1. VCS(VIRTUALIZATION SOCIAL COMPUTING) 云服务云服务 1. 基础设施即服务（基础设施即服务（IaaS） IaaS 就是指以服务的形式交付计算机基础设施。基础设施即服务提供了计算功 能和基本存储作为网络上的标准服务。 网络中包含了服务器、 存储系统、 交换机、 路由器以及其他系统并可用于处理工作负载。IaaS 云可以以一种非常经济的方 式提供资源，比如按需从头构建应用程序环境所需的服务器、连接、存储和相关 的工具。 I

13、aaS 的优点包括快速供应、扩展能力、只为使用的资源付费。对于刚刚起步或 较小的企业， 面临的最大困难之一就是控制资金支出。 通过将基础设施移到云中， 就可以实现可伸缩的供应，就仿佛您拥有自己的硬件和数据中心一样（对于传统 的托管服务提供商来说是不现实的） ，但是您同时可以将前期成本降至最低。 VCS(VIRTUALIZATION SOCIAL COMPUTING) 在一个位置同时交付不同的基础设施。 它在大学内提供了一个平台（在其内部没有物理基础设施）虚拟化环境。通过使 用 该 环 境 ， 学 生 不 需 要 为 其 项 目 建 立 任 何 特 定 的 物 理 基 础 设 施 。 VCS(V

14、IRTUALIZATION SOCIAL COMPUTING) 为基础设施提供了以下服务。 计算 物理计算机 虚拟计算机 OS 级虚拟化 网络 存储 在将所请求的映像映射到硬件之前， VCS(VIRTUALIZATION SOCIAL COMPUTING) 管 理 者 为 可 用 的 硬 件 资 源 提 供 适 当 的 虚 拟 化 （ 聚 合 ， 解 除 聚 合 ） 。 VCS(VIRTUALIZATION SOCIAL COMPUTING) 服务主要关注平台级别的资源控制。 2. 平台即服务（平台即服务（PaaS） 平台即服务是一个虚拟化的平台，它包括一个或多个服务器（经过物理服务器集 合虚

15、拟化） 、操作系统和特定应用程序（例如面向 Web 应用程序的 Apache 和 MySQL） 。在某些情况下，可以提供一个包含所有必需的特定于用户的应用程序的 VM 映像。平台即服务包含一个软件层并将其作为服务提供，这个服务可用于构 建更高级的服务。从服务的创建者或消费者的角度来看，PaaS 至少存在两种视 角： 创建 PaaS（这里指 VCS(VIRTUALIZATION SOCIAL COMPUTING)）的人可能会通 过集成 OS、中间件、应用程序软件甚至一个开发环境来生成一个平台，这个平 台稍后会以服务的形式提供给用户。 使用 PaaS 的人（大学中的用户）会看到一个封装好的服务，这个服务通过一 个界面呈现给他们。用户只能通过界面与这个平台进行交互，该平台执行必需的 任务来进行管理和扩展，从而提供给定级别的服务。虚拟设备可以归类为 PaaS 实例。 第一互联第一互联 通过使用 VCS(VIRTUALIZATION SOCIAL COMPUTING)，学生们不需要在其机器上 安装任何特定的服务、解决方案堆栈或数据库。VCS(VIRTUALIZATION SOCIAL COMPUTING) 为他们提供了映像，他们只需要选择这些映像并在云中提供的机器 上使用它们。 服务 解决方案堆栈 Java PHP .NET 存储 数据库 文件存储 3