校园网私有云建设研究与探讨

【摘要】校园网私有云建设从学校教学与管理的实际需要出发，将当前流行的私有云技术引入到学校的校园网建设之中，解决现有系统中存在着的资源利用率不高，配置不合理，缺乏动态分配的问题，最终将形成一套完备的私有云管理系统，能够以统一的形式实现对全院各种联网的计算机资源的统一管理与分配，提高软硬件的利用效率，并能实现与现有校园网中各种网络应用的无缝集成。预期项目将极大地提高校园网的运维效率，实现多种新式应用，更好地为学院的教学管理工作服务。

【关键词】校园网 私有云

一、国内外相关研究现状分析

云计算是近十年来IT界的热门技术。作为一种重要的云计算类型，私有云是指企业或单位利用自有资源组建的供本单位内部使用的云服务。它具有系统利用率高，资源动态分配，信息设备自由灵活，机动性与扩展性俱佳等优点，在国内外校园网中的应用日益显著。早在2006年，Google就启动了“Google101”计划，引导大学生进行“云”系统的编程开发。IBM，微软，苹果等IT界知名公司近年来也针对高校提供了不同程度的私有云技术支持。截止到2015年，国外22%大学在公有云上运行超过了1000个私有的Virtual Machine，使用开源私有云框架openStack的增长率已经达到3%（历史最大增长）。

在此大背景下，国内的教育私有云发展如火如荼。自从国家十二五规划中将云计算作为的战略新兴产业之后，各地政府都对教育私有云投入了极大的政策支持。2015年来，中国电信天翼云面向教育领域推出了专业的私有云服务，安徽大学建成了华中区域第一个真正意义上的教育私有云，厦门理工学院也利用私有云为学生提供了一个真实的云计算学习环境，培养一批云计算人才。这些私有云设置合理，资源利用率高，取得了良好的经济与社会效益。可以预想在未来五年中，教育私有云必将成为教育信息化发展的热点。而当前在我院应用私有云技术正当其时，大有可为。

二、校园网私有云建设的方法与技术路线

（一）虚拟化方法

对于教学过程中存在着的设备数量不足，或性能无法达到要求的情况，不是通过购置新的电脑硬件来实现，而是从本系统中模拟出虚拟电脑以供使用。对于这些虚拟电脑，可以个性化地配置它的存储容量，性能速度等各种指标，就像对于真实的电脑一样进行使用。比如机房可以使用“服务器+工作站”的形式来构建，对于新增电脑的需求，只需要简单地增加工作站即可，由服务器端直接为它虚拟一台电脑，而不必为新增的工作站配置主机，这样可以极大地节省成本。

（二）资源整合的方法

随着教学信息化的深入发展，在教学过程中必然会产生新的应用需求。解决这种应用需求的方式不是去开发新系统，而是对已有的软件系统进行云端整合。例如汽车专业已经在云端实现了有了车辆模拟驾驶软件系统，而计算机专业需要开发电脑组装仿真软件系统时，就直接从云端完成对前者的复用，只是更换界面而已。这样将极大地节省软件开发的相关费用。

校园网私有云建设应用了当前先进的云计算技术，从现代院校校园网管理需要出发，具有廉价，高效，灵活多变的特点。系统建成之后将极大地促进校园网的建设，节省管理与维护的成本，降低能耗，在同类的院校中具有很强的推广价值。

（三）成果应用，转化与推广的主要措施

（1）私有云管理系统至学院网络管理中心，实现对于网络资源的整合，提高信息系统效率。

（2）以计算机专业为试点，组建云机房，提高设备的利用率及教学效果。完善之后向全院其它专业进行推广。

（3）基于私有云管理平台，将已有的教学管理系统平滑迁移至私有云平台，并保证可用性及效率的提升。

（4）首先实现计算机专业的信息管理系统云支持，经修改完善之后向全院其他专业进行推广。

三、具体对象与内容

校园网私有云建设聚焦于学校教学私有云平台的建设。主要包括如下几点：

（1）教学相关的计算机资源虚拟化。主要研究如何充分利用现有的计算机资源，运用虚拟化软件实现计算机资源的虚拟化，通过虚拟机实现比传统单个电脑更强大的计算与存储能力。

（2）虚拟资源的动态高效分配与调度策略。主要研究如何对各种虚拟计算资源进行统筹管理，以获取最大限度的资源利用率。

（3）接合学校实际的校园私有云平台架构。在充分研究本院现有信息管理系统的基础上，设计一整套符合学校实际的私有云平台架构。

（4）现有各种网络资源向私有云平台的迁移。研究如何将现有的各种保证最终建成的私有云平台与现有的各种网络资源无矛盾，并能够将现有网络系统平滑迁移至私有云平台上，确保功能正常，效率提升。

（5）学校校园私有云与互联网对接及安全策略。研究切实可行的策略保证通过校园私有云与互联网正常联系沟通，并确保私有云安全可靠。

四、技术难点

整个校园网的资源模型架构。虚拟化技术。动态资源分配技术。分布式计算技术在系统底层的使用。

五、技术关键

如何利用Vmware实现校园网资源虚拟化；使用ownCloud实现存储系统的动态分配；利用Libvirt框架与Convirt框架实现对于云系统的动态分配。

六、校园网私有云建设对于促进教学与管理，提高教学质量的作用和意义

可以极大地节省教学电脑硬件设备的购置与维护开销。私有云可以整合各种类型的计算资源与存储资源，进行统一的管理，并以虚拟机的形式提供高度可订制化的配置，有利于电脑硬件与网络资源的高效利用。

可以提供更加灵活与丰富系统应用，满足不同种类的教学需要。私有云平台可以提供远大于单个服务器性能的虚拟服务器，可以在其上构建现实中不易实现的复杂软件系统和高仿真环境，可以满足不同专业，不同学科的教学需要。

可以为学生学习云计算相关技术提供一个真实的应用开发环境，培养云计算类的人才。校园网私有云建设所提供的教学私有云环境能够搭建一个真实的云计算教学训练平台，切实地提升教学质量，培养高级技术人才。

私有云平台将会比传统网络更能提升学校管理的质量。私有云平台整合了各种异构的教学资源，所支持的应用软件更加多样化，比传统的网络更能够提供丰富的功能，提升教学的质量。