劉暉

摘 要：在校園數(shù)字化建設初期，通常是學校各職能部門按照自身實際需要，引進并運行各自的業(yè)務系統(tǒng)，配置獨自所需的IT基礎保障環(huán)境。當一個新的應用引進時，常常需要對系統(tǒng)進行重新的部署，因此，會產(chǎn)生數(shù)量過多的存儲設備和服務器，造成分散的物理位置，有較差的系統(tǒng)靈活性、數(shù)據(jù)的完整性和可用性，且使得全校的IT基礎設施總體擁有成本（TCO）、運行管理成本和技術支持成本增加了，還使系統(tǒng)更復雜化了，從而降低了各個系統(tǒng)的運行水平。這種各自為政的模式已經(jīng)不能適應學校數(shù)字化建設發(fā)展的需要，也是學校數(shù)字化發(fā)展的一大障礙。所以，要把各職能部門的小數(shù)據(jù)中心進行合并，建成統(tǒng)一集中的數(shù)據(jù)中心，集中各職能部門的業(yè)務系統(tǒng)，在統(tǒng)一的IT基礎設施上運行，并由信息中心負責管理。該文重點闡述數(shù)據(jù)中心建設是：服務器系統(tǒng)的需求；存儲系統(tǒng)的需求；網(wǎng)絡系統(tǒng)的需求。

關鍵詞：數(shù)字化 數(shù)據(jù)中心建設 系統(tǒng)需求 綠色節(jié)能

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0255-02

數(shù)字化校園是以校園網(wǎng)絡為依托而構(gòu)建起來的，集教育、教學、管理于一體的新型數(shù)字化的工作、學習和生活環(huán)境，是基于傳統(tǒng)校園，通過先進的信息化設備系統(tǒng)，將校園各項資源數(shù)字化，形成的一個數(shù)字空間。通過實現(xiàn)從教育環(huán)境、資源到應用的數(shù)字化，實現(xiàn)各類信息的充分優(yōu)化利用，在時間和空間維度上延伸了現(xiàn)實的校園，使校園的運行效率得到了提升，拓展了傳統(tǒng)的校園業(yè)務功能，教育過程最終實現(xiàn)了全面信息化。

數(shù)字化校園建設是以技術、資源、管理和服務為要素，核心目的就是為學校的教育、教學、管理服務，一切技術和手段都是圍繞這個核心，最大化發(fā)揮數(shù)字化校園的服務作用。

學校數(shù)字化校園的現(xiàn)狀與國內(nèi)外先進學校數(shù)字化校園建設水平、與學校改革發(fā)展對數(shù)字化校園建設的要求相比，還有相當大的差距。加快學校高水平、有特色數(shù)字化校園的規(guī)劃與建設，已成為學校教育改革與發(fā)展的必然要求和重要推動力。

隨著數(shù)字技術的飛速發(fā)展，中等職業(yè)教育改革的不斷深入，配合學校整體改造升級以及學校做精做特的辦學定位，學校原有的硬件、軟件建設方面相對滯后，整體性和協(xié)調(diào)性問題日顯突出。信息化設備硬件隨著時間的推移和技術的進步，日顯落后；應用軟件也在維持著原有的單機運行格局，資源和信息單擺浮擱，形成了“孤島”效應。以上的因素導致有效的信息不能及時地為決策、管理等服務提供有效的數(shù)據(jù)支持，從而限制了數(shù)字化校園的進一步發(fā)展。

傳統(tǒng)的學校數(shù)據(jù)存儲“孤島”逐步陷入困境，有其深層次原因的。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心是面向物理設備和單個項目的靜態(tài)資源管理和供應。主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）物理設備資源管理的靜態(tài)化。

實際上，已經(jīng)建立的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，都是在努力管理好日益增多的物理設備，保持良好的環(huán)境，不要損壞和丟失，出了故障有人維修，以此保證數(shù)據(jù)的安全與存儲。

（2）工作負載管理的靜態(tài)化。

孤立的物理設備資源、不能共享的數(shù)據(jù)、靜態(tài)管理的工作負載，整個數(shù)據(jù)中心不能實時、動態(tài)調(diào)度，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的狀態(tài)導致資源利用效率低下，不僅服務器工作負載是靜態(tài)的，而且網(wǎng)絡和存儲系統(tǒng)的工作負載也是靜態(tài)的，從而導致所有資源利用效率的全面低下。

（3）基礎設施靜態(tài)耦合。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心多數(shù)設備部件都是緊密耦合的，其內(nèi)部由許多基于單個項目需要而建立起來的一個“項目孤島”組成，從網(wǎng)絡、服務器和存儲所有資源都與對應項目靜態(tài)地捆綁在一起，形成孤島的系統(tǒng)。這種靜態(tài)的結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，存在著一系列嚴重的實際問題。其中包括結(jié)構(gòu)復雜不易運維和耗能較大開支昂貴?；诓粩嘣黾拥膽眯枨螅煌瑫r期技術的更新、人員的變動，使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心以及一些以傳統(tǒng)模式下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越變越復雜，不只是管理和維護費用昂貴，而且有可能造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有人清楚的黑箱。

學校數(shù)字化校園建設的重要組成部分是新一代數(shù)據(jù)中心的建設。學校數(shù)據(jù)中心建設的宗旨是“統(tǒng)一標準、統(tǒng)一部署，以需求為導向，以應用促發(fā)展，整合現(xiàn)有資源、有效實用、適度超前，在安全保密前提下實現(xiàn)互聯(lián)互通、資源共享、相關業(yè)務流程整合”，通過成立數(shù)字化校園建設項目調(diào)研、實施小組，經(jīng)過對IT行業(yè)、企業(yè)、同類學校的調(diào)研、論證，形成學校數(shù)字化校園項目的規(guī)劃方案，統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一安排、分步實施地開展全面的數(shù)字化校園建設。

事實上，隨著數(shù)字化校園建設的全面展開，建設新一代數(shù)據(jù)中心既是機遇又是挑戰(zhàn)，勢在必行。數(shù)據(jù)中心建設是：（1）服務器系統(tǒng)的需求。（2）存儲系統(tǒng)的需求。（3）網(wǎng)絡系統(tǒng)的需求

第一，從分散的數(shù)據(jù)中心到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心。

數(shù)字化校園的早期建設，一般都是學校各職能部門根據(jù)自身實際情況，引進和運行各自的業(yè)務系統(tǒng)，配置各自的機房、空調(diào)、網(wǎng)絡、存儲器等IT基礎保障設備，配備了特定的操作系統(tǒng)和支持人員針對每個應用系統(tǒng)。

當一個新的應用引進后，常常需要重新部署系統(tǒng)，因此導致部署數(shù)量過大的服務器和存儲設備，以及分散的物理位置，不但有較差的系統(tǒng)靈活性、數(shù)據(jù)的完整性和可用性，還造成整個學校IT基礎設施的總體擁有成本（TCO）、運行管理成本和技術支持成本加大了，系統(tǒng)也更加復雜了，降低了各個系統(tǒng)的運行水平。

這種以各自為中心的模式已經(jīng)不能適應學校數(shù)字化建設的需要了，也是學校數(shù)字化發(fā)展的一大瓶頸。所以整合各職能部門的小數(shù)據(jù)中心，集中統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，把各職能部門的業(yè)務系統(tǒng)集中起來，在IT基礎設施上統(tǒng)一運行，有信息中心負責管理。

新校園網(wǎng)的網(wǎng)絡建設中數(shù)據(jù)中心的建設同樣勢在必行?？紤]到未來云計算模式在校園網(wǎng)的部署，新校園網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心建議按照虛擬化的模式來進行建設，虛擬化數(shù)據(jù)中心的建設分為服務器虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化，服務器虛擬化的主要目的是提高服務器資源的利用率、優(yōu)化服務器資源配比，存儲虛擬化是為服務器提供海量的、可隨時擴容的、可統(tǒng)一進行管理的虛擬化存儲空間，而網(wǎng)絡虛擬化則作為虛擬化數(shù)據(jù)中心的底層基礎網(wǎng)絡平臺對服務器系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)提供支撐，上述三個方面的虛擬化建設將為最終實現(xiàn)應用虛擬化打下堅實的基礎。

第二，數(shù)據(jù)中心建設需求分析。

（1）服務器系統(tǒng)需求分析。

校園數(shù)據(jù)中心的應用往往采用單獨的服務器部署，一個業(yè)務系統(tǒng)對應一臺物理服務器，服務器一旦出現(xiàn)問題整個系統(tǒng)就會癱瘓。并且每臺服務器具有很低的利用率，有較多的數(shù)量，所以存在很多的故障節(jié)點，盡管管理員無休止地進行安裝、檢修等，宕機時間不斷加長依然是在所難免的。因此，數(shù)字化校園各類業(yè)務應用的正常開展受到了較低的服務保障水平的影響。

同時隨著數(shù)字化校園上各類業(yè)務應用的不斷豐富使得網(wǎng)絡資源越發(fā)緊張，數(shù)據(jù)中心部署的各種應用如統(tǒng)一電子郵件系統(tǒng)等，及傳統(tǒng)的IT應用如域名解析、電子郵件對現(xiàn)有資源都產(chǎn)生了很大的沖擊。與此同時，大量的獨立服務器極低的利用率導致了資源的閑置，但又無法進行合理的使用。

因此，擬通過在服務器上部署虛擬化技術，把一臺物理服務器分割成多個相互隔離獨立的“虛擬環(huán)境”，完全隔離各部門之間的應用和數(shù)據(jù)，提高服務器的利用率，使各系統(tǒng)間的整體安全性得到改善，提高服務保障水平，從而使工作量和管理成本降低。

（2）存儲系統(tǒng)需求分析，

數(shù)據(jù)中心建成后，將會逐漸有各類業(yè)務系統(tǒng)切換到數(shù)據(jù)中心上運行，逐步增加的各類業(yè)務應用會產(chǎn)生海量的存儲空間需求，為滿足信息共享業(yè)務應用對存儲空間的需求，需要建設數(shù)據(jù)中心的存儲系統(tǒng)，采用可以支持“塊級”數(shù)據(jù)應用的存儲系統(tǒng)。為此存儲系統(tǒng)同樣需要采用虛擬化的技術，來使數(shù)據(jù)存儲空間的虛擬化得以實現(xiàn)。

通過存儲虛擬化將各存儲系統(tǒng)上的資源整合成單一的“存儲池”。經(jīng)過整合的空間則以虛擬資料卷的形式提供給服務器，當容量在被應用業(yè)務使用時，它們不需要對容量在哪個存儲系統(tǒng)上進行辨認，對用戶是完全透明的。通過存儲虛擬化架構(gòu)，方能真正實現(xiàn)存儲空間的虛擬化，使其具有存儲容量整合，簡化管理，擴展靈活等多種虛擬化特點。

考慮到未來虛擬化數(shù)據(jù)中心中數(shù)據(jù)的重要性，可以提前進行異地容災方案的設計，在與主數(shù)據(jù)中心相隔一定距離的異地，建立異地災備中心，定期將主數(shù)據(jù)中心的關鍵數(shù)據(jù)復制到災備中心，如此即使主數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)意外情況也可以保證數(shù)據(jù)的安全。

（3）網(wǎng)絡系統(tǒng)需求分析。

①數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡系統(tǒng)高性能的需求。

早期每個服務器上運行一個業(yè)務，每臺服務器的流量會很少，甚至可能只有幾兆，而隨著服務器上部署的虛擬機越來越多，每臺服務器的流量也越來越大。尤其是在將來的虛擬化云計算網(wǎng)絡環(huán)境下，超高密度的虛擬機數(shù)量引入了不同于以往任何傳統(tǒng)意義上數(shù)據(jù)中心的業(yè)務承載問題，大大增加了在單位空間和單位網(wǎng)絡接口的“服務器/虛擬機”的數(shù)量，相比較傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡設備，對基礎網(wǎng)絡的吞吐能力、轉(zhuǎn)發(fā)表項、突發(fā)流量吸收則提出了更高的要求。

②數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡系統(tǒng)“虛擬化”的需求。

數(shù)字化校園的核心領域是數(shù)據(jù)中心，不管是服務器部署，還是網(wǎng)絡架構(gòu)設計，都要做到細致入微。所以，傳統(tǒng)上的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)因安全區(qū)域、安全等級、路由控制、策略部署、VLAN劃分、二層環(huán)路、冗余設計、多層結(jié)構(gòu)等諸多因素，產(chǎn)生較為復雜的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，增加了數(shù)據(jù)中心基礎網(wǎng)絡運維管理的難度。

為解決上述傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)的問題，業(yè)界主流的解決方案是在網(wǎng)絡架構(gòu)上使用虛擬化技術，多臺設備可通過虛擬化技術連接，“橫向整合”起來構(gòu)成一個“聯(lián)合設備”，這樣可以對這些設備進行集中管理和使用。

③數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡系統(tǒng)支持“服務器虛擬化”的需求。

如上所述服務器虛擬化的本質(zhì)是在一臺物理服務器上模擬出多個虛擬機，每個虛擬機都可以看作是一個邏輯的服務器，這些邏輯服務器間是要進行數(shù)據(jù)交互的，在一臺物理服務器上可能運行數(shù)十個虛擬機，如此虛擬機之間的數(shù)據(jù)交互將會非常頻繁，為了將服務器從繁重的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換工作中解脫出來，回歸到原先的服務應用功能上，要求虛擬化數(shù)據(jù)中心中的網(wǎng)絡設備也需要支持虛擬化的功能，承擔虛擬機之間的數(shù)據(jù)交互任務，如此才能提高虛擬化服務器的整體處理能力。

④數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡系統(tǒng)“綠色節(jié)能”的需求。

數(shù)據(jù)中心是耗能巨大，這也是業(yè)界一致的認同。有關數(shù)據(jù)表明，伴隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，要是不有所控制，數(shù)據(jù)中心的能耗將呈現(xiàn)直線上升的態(tài)勢，2～3年的能耗就能超過數(shù)據(jù)中心自身的建設成本。因此，數(shù)據(jù)中心建設中需要重視的一個方面就是減少能耗問題。

參考文獻

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