云计算与高校信息资源的使用与管理

摘 要：从高校信息资源使用与管理的实际情况出发，指出了当前存在的主要问题，即资源利用率低和资源浪费导致资源不足和每年大量资金的投入等。介绍了云计算的含义、应用和服务模式，分析了云对高校信息资源使用与管理的影响，并进行了可行性论证。

关键词：云计算；信息资源；使用与管理

中国分类号：TN915.5 文献标识码 ：A

文章编号10053824（2013）01007804

0 引 言

信息资源与技术已经应用在高校教学、科研、管理等各个方面，随着信息技术的迅猛发展，现有的互联网系统与服务模式呈现出了越来越多的弊端。一方面，对计算机软硬件的需求越来越高，特别是从CPU的计算能力到I/O设备的传输处理速度，再到存储器容量等，导致大部分PC机或服务器由于计算能力或存储容量不够而闲置，或等待淘汰；另一方面，大量的计算和存储资源常常处于闲置状态，或利用率极低，绝大部分PC机或服务器在运行时CPU的利用率低于20%，甚至低于10%，造成了资源的浪费。在这种矛盾状态下，为了满足高校教学和管理的需要，高校每年不得不投入大量的资金用于购置新的计算机和服务器，导致人力、物力和财力的极大浪费。云计算的出现，对于解决这样一个问题提供了契机。

1 云计算概述

1.1 云计算的含义

云计算不是一个新的概念，而是一种新的服务模式。云计算[12]（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。云计算使用虚拟化技术把计算机集群，包括网络、CPU、I/O设备和存储设备虚拟成一个资源池，灵活进行资源配置，提供按需服务。每一群包括了几十万台、甚至上百万台计算机。

在谷歌理念的云计算模式中，用户所需的应用程序并不运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上，而是运行在互联网上大规模的服务器集群中，即云中。用户所处理的数据也并不存储在本地，而是保存在互联网上的数据中心里。提供云计算服务的企业负责管理和维护这些数据中心的正常运转，保证足够强的计算能力和足够大的存储空间可供用户使用。而用户只需要在任何时间、任何地点，用任何可以连接至互联网的终端设备访问这些服务即可，充分体现了云计算的强大力量。

1.2 云计算的发展和应用

目前，亚马逊、微软、谷歌、IBM、英特尔等公司纷纷提出了“云计划”。

Amazon[3]使用弹性计算云（EC2）和简单存储服务（S3）为企业提供计算和存储服务。云计算是Amazon增长最快的业务之一，标志着云计算服务的成熟和云时代的来临。Google[4]当数最大的云计算使用者。使用Google地球、地图、Gmail、Docs等应用，用户数据保存在互联网上的某个位置，可以通过任何一个与互联网相连的系统十分便利地访问这些数据。IBM在2007年11月推出了“蓝云”计算平台，为客户带来即买即用的云计算平台。它包括一系列的自动化、自我管理和自我修复的虚拟化云计算软件，使来自全球的应用可以访问分布式的大型服务器池，使得数据中心在类似于互联网的环境下运行计算。微软[5]紧随云计算步伐，于2008年10月推出了Windows Azure操作系统。Azure是微软的又一次颠覆性转型――通过在互联网架构上打造新云计算平台，让Windows真正由PC延伸到“蓝天”上。

在中国，云计算是从2008年开始成为中国IT界和通信界关注的核心。中国移动推出了“大云”（big cloud）云计算基础服务平台，中国电信推出了“e云”云计算平台，中国联通则是推出了“互联云”平台。2009年8月，中国移动研究院了0.5版本“大云”系统，并在此基础上设计了很多管理软件和应用。

1.3 云计算的主要服务形式

云计算主要提供以下3种形式的服务[67]。

IaaS（infrastructure as a service，基础架构即服务）：将硬件设备等基础资源封装成服务供用户使用，如Amazon云计算AWS（Amazon Web services）的弹性计算云EC2和简单存储服务S3。在IaaS环境中，用户相当于在使用裸机和磁盘，既可以让它运行Windows，也可以让它运行Linux，因而几乎可以做任何想做的事情，但用户必须考虑如何才能让多台机器协同工作起来。

PaaS（platform as a service，平台即服务）对资源的抽象层次更进一层，它提供用户应用程序的运行环境，典型的如Google App Engine。微软的云计算操作系统Microsoft Windows Azure也可大致归入这一类。PaaS自身负责资源的动态扩展和容错管理，用户应用程序不必过多考虑节点间的配合问题。

SaaS（software as a service，软件及服务）的针对性更强，它将某些特定应用软件功能封装成服务，如Salesforce公司提供的在线客户关系管理CRM（client relationship management）服务。SaaS不需要用户在本地安装和更新，提供某些专门用途的服务供应用调用，如Google Docs等。

2 高校信息资源的使用和管理

高校信息资源主要使用在以下几个方面：1）行政及教学各部门办公室，用于日常办公需要；2）各实验室机房，用于学生上机实验；3）各教室，用于多媒体上课需要；4）各研究室（所），用于科学研究需要；5）学校网络中心，用于网络管理及校园网络服务；6）图书馆，用于图书管理及借阅管理。主要有以下使用人员：1）普通办公人员，使用计算机只是为了日常办公需要；2）教师，教学和科学研究需要；3）学生，学习和实验需要；4）维护人员，主要负责为办公、教学、实验和科学研究所需计算机软硬件日常维护和管理。

从高校目前的硬件配置实际情况看，各学院基本都有自己的机房，有自己的维护人员。除了大量各种PC机外，各机房都有相应的服务器用于网络管理或为实验提供网络服务。各研究室（所）为了科学研究的需要往往也购买了大量的服务器；各职能部门如教务管理部门、财务管理部门、学生管理部门、后勤管理等部门为了部署各部门的管理软件、数据库和网站，也购置了各自的一台或多台服务器，这些服务器大多仅限于上班时间内使用，或某一段时间内使用；学校的网络管理部门为校园网络服务也拥有多台服务器。

从使用情况看，存在以下问题。

1）资源配置不均衡，有些部门配置的计算机较新，而有些部门配置的计算机由于更新换代等原因，较为陈旧，或数量不足，导致数量不够用或由于软件要求较高而不能用，或由于较为陈旧，办公人员不愿用而闲置。

2）从教师教学情况看，教师备完课后，在不同的教室或办公区授课或办公时，需要把相关教学课件或其他软件资源拷贝到U盘，带到上课地点，再次拷贝或安装到上课所用计算机上，使得多个多媒体教室计算机上都有同一教师的重复数据和软件，造成数据冗余和资源浪费。

3）从教师科研情况看，由于各研究室（所）相对独立，当计算资源不够时，往往都需要购买服务器，一方面，这些服务器不管在时间上还是在效率上，利用率都很低；另一方面，这些服务器不能在各研究室（所）间共享，最终导致学校重复投入。

4）从学生上机实验情况看，学生在进行程序编制、调试、软件设计、课程设计或生产实习时使用的软件环境和作品及数据需要保存，以便下一时间点上机时可以继续进行。由于学校机房属于公共机房，机房的计算机往往面向多个专业多个班级，学生在不同的时间点上机实验或学习时，很难做到使用同一台计算机。因此，学生的作品，软件环境和数据总是需要学生拷贝带走，而在下一时间点上机时，又要重新配置软件环境。即使可以保证学生在不同时间点上机时使用同一台计算机，由于多专业多班级共用机房，也很难保证学生的相关数据不被破坏。导致学生上机学习时疲于应付软件环境配置，积极性不高又浪费了时间。

5）从维护人员看，除了硬件维护外，在软件维护上，为了满足不同的教学需要，经常需要为机房每台计算机安装和升级不同的软件，由于计算机病毒或人为破坏等原因，需要经常重新安装系统，工作量大且效率低，维护人员往往疲于应付。

3 云解决方案

综上所述，在当前高校信息资源的使用和管理上主要存在的矛盾是：1）资源不足与资源浪费；2）使用不便与数据冗余；3）维护人员多与效率低，其本质原因是资源利用效率低下。云计算可以很好地解决这些矛盾，云计算的目标之一就是资源的灵活配置与充分利用。

云计算的虚拟化技术可以把校园内的所有服务器、闲置PC机和存储设备集中起来，虚拟为一个统一的资源池，实现资源的灵活配置和高效按需使用。云计算使得计算、存储、数据和应用都存在于云端，数据的处理都在云端完成，是一种典型的瘦客户端服务模式，极大降低了对客户端硬件的要求，客户端只要通过网络能够连接到云中，通过浏览器访问云中资源，即可在任何时间、任何地点完成任何任务。

云计算的IaaS服务，可以在云端为教师、学生和其他办公人员开辟个人的存储空间，实现个人数据校园范围内安全统一的永久化云存储，无论何时何地，只要登录云端，即可访问自己的数据，避免了使用不便和数据冗余[8]。还可以为教师、学生和其他办公人员按需配置计算力及I/O设施，为各职能部门按需配置满足其需要的数据库服务器、web服务器等，达到资源的充分高效利用。

云计算的PaaS服务，可以为教师和学生提供云中的平台服务，满足老师和学生应用设计、应用开发、应用测试和应用托管需求，利用 PaaS 平台，就能够创建、测试和部署应用和服务。

云计算的SaaS服务，可以方便地为校园范围内各种用户提供云中的软件服务，用户不再需要自己安装软件，只需要通过云中定制的软件即可使用。从学生学习需求的角度看，通过SaaS服务，学生可以很容易地获取所需的学习软件环境。

总的来说，校园云的部署，将会带来以下好处。

1）提高资源共享水平和利用效率。云计算使用虚拟化技术实现了计算存储等资源的统一管理和灵活配置，提供按需服务，能够根据实际需求灵活地配置硬件资源，使得资源的共享和利用效率得到了充分提高，避免了不管是PC机还是服务器，其计算效率长期低于20%甚至是10%的尴尬。

2）极大降低学校信息资源的建设和投入。由于使用云计算技术可以使得资源得到充分利用，尤其提高了校园范围内服务器的利用效率。同时瘦客户端的服务模式降低了客户端硬件的要求，一台一般的PC机，只要安装了操作系统和网络能够访问到云，即可正常运行满足其所有需要，降低了陈旧计算机淘汰的速度。对于闲置的计算机，不管是PC机还是服务器，都可以使用虚拟到云的资源池中，统一为用户提供计算力和存储，只有当云中的计算和存储资源不够用时才考虑购买新的服务器和存储设备，这将极大地降低高新信息资源由于更新和淘汰而带来的每年的大量投入和重复建设，彻底解决资源不足与资源利用效率低的矛盾。

3）降低管理和能耗成本，提高管理效率。云方案的实施，使得所有对于资源的管理都集中到了云端，改变目前每个机房都需要配置多名维护人员的状况。通过云端的管理软件，维护人员可以很方便地为用户配置并快速部署满足其需要的虚拟机，统一在云端配置、部署和更新教学、科研和办公所需要的软件环境，统一在云端完成杀毒等维护工作，不再需要传统方式下在每一台计算机上进行类似的操作，这将极大降低人工维护成本。同时，由于云计算灵活的资源配置方式，即在需要时分配资源，不需要时关闭资源，例如，需要进行某个实验时，根据实验要求配置并生成若干虚拟机，实验完成后，计算资源回收，关闭虚拟机，这将极大地降低能耗。

4）提供更加便捷的服务。云计算使得用户所需要使用的资源，如计算资源、存储资源和应用资源都存在于云端，用户只需要一个能够连接上云的终端，简单到如手机，iPad等，就可以获取相关资源，随时随地完成相应的工作任务，不再受限于具体的办公地点和固定的信息资源。

4 可行性分析

当前大多数高校的信息资源尽管使用效率较低，但已基本满足高校教学、管理和办公的需要，为校园云的实施提供了最基本的硬件保障，在云方案的资源高效利用下，不需要投入太多甚至是不需要再投入相关硬件资源。校园主干网络基本都已达到1 000 Mbit/s，甚至万兆，为校园云的实施提供了基本的网络保障。

在校园范围内，没有过于敏感或保密的数据，不管是财务数据还是教务数据等，存储于校园私有云的数据中心不存在数据安全和个人隐私泄露的问题。

在校园云方案的实施投入上来看，目前需要的是软资源的投入，包括用于硬件底层虚拟化的软件、云服务的相关管理软件和云数据中心管理和维护人员的培训。当前已有不少国内的公司致力于私有云的建设和实施，从经济投入上看，不需要太多的投入，相对于每年投入大量的资金用于购买新的IT设备，经济上是完全可行的。

5 总 结

云计算是一个新兴的、颠覆性的概念。它改变了人们使用信息资源的习惯和方式，把人们从传统的以个人桌面为中心的应用模式改变到了新的以网络为中心的应用模式，提供资源的灵活配置、按需服务和高效利用。校园云的实施，必将推动高校信息资源的充分利用和信息资源投入的大幅降低，在提供更加强大和便捷的服务的同时，也必将进一步推动高校信息化工作的进一步发展，进而推动高校教学、科研和管理工作的进一步提高。参考文献：

[1] 刘鹏.云计算[M].北京：电子工业出版社，2010：6667.

[2] 危烽.浅谈云计算在互联网中的应用[J].电脑知识与技术，2009，5（3）：583584.

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[5] 李艳华.云计算技术研究现状综述[J].电脑知识与技术，2009，5（22）：63146315.

[6] 刘鹏.云计算[M].北京：电子工业出版社，2010：3035.

[7] 唐红，徐光侠.云计算研究与发展综述[J].数字通信，2010（3）：2328.

[8] 董振江，王冶平，张恒生.云桌面智能传输协议关键技术[J].中兴通讯技术，2012，18（3）：3334，38.