作為2006-2020年國家資訊化發展戰略的重點，教育科研資訊化越來越受到重視。近年來，高校數字化校園建設不斷推進，取得快速發展，但也遇到諸多問題和麵臨著多種挑戰:①基礎裝置資源分散、調配困難、重複購置嚴重、利用率低，硬體成本高昂;②系統平臺、管理工具等異構、分散，運維成本高;③校內資源標準不一，共享度差;④高校資料中心新業務部署速度慢，缺乏統一管理的基礎架構。基於高校數字化校園建設的迫切需要，研究在高校資料中心利用雲技術建設雲計算管理平臺，實現高校教學科研資料快速、安全地管理與應用。
1雲技術概述
雲技術是資訊科技行業中最近發展起來的綜合技術，根據所需的功能和效能，有機地將多種技術和資源進行整合利用。如利用雲技術可將網路基礎裝置、儲存裝置、伺服器以及應用和服務組成網路、計算、儲存等資源池，可快捷、安全地對這些資源進行管理和調配。
利用雲技術來實現的雲端計算被視為資訊科技的第二次工業革命。雲端計算通過多種技術，如可靠的系統技術、可擴充套件的平行計算技術、海量資料的挖掘技術和資料安全技術，把可配置的計算資源進行統一排程，在經過大量計算、搜尋、分析處理工作之後回傳給使用者處理結果。雲端計算的優勢是在很短的時間內，處理海量資訊，使其具備強大的計算效能。因此未來大資料處理和加工過程必然依託在雲上。
2高校數字化校園建設中雲技術的主要組成
2.1虛擬化技術提高了資源利用率，減少了運維成本
虛擬化技術實現了IT資源的邏輯抽象和統一表示，在大規模資料管理方面發揮著巨大的作用，是支撐雲端計算的重要基石。虛擬化包括了多種工作形態，其中有單資源的多邏輯表示模式(如虛擬機器)，多資源的單邏輯表示模式(如儲存的虛擬化)和多資源間提供單邏輯表示模式等。在雲端計算平臺中，利用虛擬化技術將資料中心的軟、硬體資源虛擬成一個大的“資源水池”，以簡化對其管理。這些虛擬資源池包括:計算資源池、網路資源池、儲存資源池、安全和應用交付池等。由於資源的虛擬池化，離散硬體和異構軟體的管理工作變得簡單和高效。
2.2叢集技術實現了對資源起到了動態管理、提高利用率，減少了單點故障
叢集技術是一種較新的計算機技術，使用特定的連線方式，將相互獨立的多個計算機組合起來，構建成高效能運算系統，此計算機系統具有低成本、高效能以及良好的可擴充套件性等特點。在雲平臺中常用的叢集型別有:故障轉移叢集、並行處理叢集，負載均衡叢集。叢集技術的應用，實現了雲平臺中硬體資源的按需分配、動態調整和自動回收等功能。所以，叢集技術的應用對雲端計算起到了很好的深化和保障作用，其又和虛擬化技術起到了相輔相成的作用，極大地提高了雲端計算基礎架構的穩定性和可靠性。
2.2.1故障轉移叢集
故障轉移叢集隸屬於叢集分類中的.高可用群。系統的可用性較為重要，叢集技術的目的就是為了保障系統的可用性。叢集中各節點伺服器通過內網高速相連，當一臺伺服器節點出現軟、硬體故障，經心跳檢查，叢集管理軟體判斷並排程另外一個可用的節點伺服器立刻接管故障節點上執行的應用系統，這就是雲端計算管理平臺中看到的“漂移”。故障轉移叢集需要共享儲存作為資料的儲存裝置，叢集管理軟體對其進行管理。故障轉移叢集技術的應用，使各類應用系統不必再關心硬體資源的分配和執行情況。
2.2.2負載均衡叢集
跟並行處理叢集有部分類似的功能，負載均衡叢集是使負載可以在計算機叢集節點中儘可能實現均衡處理。負載均衡在處理大規模計算問題時，具有很強的優勢，用此叢集技術可提高各個節點的執行速度和效率。負載均衡叢集構建主要針對於應用伺服器的負載均衡居多，比如利用硬體的網路負載均衡裝置與多臺應用伺服器一起來構建一個大的應用伺服器負載均衡叢集;又如高校內教務管理系統，在每學期學生選課的幾天比較繁忙，此時系統處理能力不足，常規做法是對其進行擴容，但過了選課時段這些資源大部分屬於閒置狀態，而利用負載均衡技術，當學生選課時雲端計算管理平臺可調集其他的雲端計算節點來增加教務系統的處理能力，而當系統峰值期結束，自動釋放多餘的計算節點，以用於其他系統。
2.3 SOA與雲端計算的融合
SOA是一個元件模型，它將應用程式的不同功能單元通過服務之間定義良好的介面和契約聯絡起來。其介面為中立方式，遮蔽了不同的硬體平臺、作業系統和程式語言。SOA準確地說是一種面向服務的架構理念，是一類分散式系統的體系架構，其強調了不同層次的服務，並具有高可重行、靈活性、以及可擴充套件性。
雲端計算分為三個層次:IaaS(基礎架構雲)、PaaS(平臺雲)和SaaS(軟體應用雲)。基於SOA的雲端計算框架主要山三種角色組成:服務提供者、服務消費者和服務代理。服務提供者是網路上的一個節點，它為那些軟體服務(執行一組具體操作)的介面提供了訪問服務，服務提供者需要有相當強的計算能力，所以可採用雲結構來實現。基於SOA的雲端計算結構中服務提供者可分為四層，其中包括雲端計算應用介面層，雲服務管理層、虛擬機器層、物理伺服器層等。
3高校數字化校園雲平臺的邏輯架構
從雲技術特點及其發展優勢，可以看出利用雲技術搭建數字化校園雲平臺可以有效解決校園資訊化建設中遇到的瓶頸。基於雲服務的3大模式，雲架構的數字化校園也可設計為3個基本層次:
3.1 IaaS層
處於最低層，通過對物理上分散的軟、硬進行整合並遮蔽其差異性，虛擬化之後形成雲端所需的資源池。IaaS層面向用戶是高校資料中心繫統管理人員，其主要提供資源部署、資源監控和安全管理等。
3.2 PaaS層
介於基礎設施層和應用層之間，主要為開發人員提供軟體開發環境和平臺服務，該層為雲端計算的核心層，可實現使用者的各種實際需求。PaaS層通過組裝和整合各種中介軟體，向用戶提供統一的開發平臺。另外，PaaS層可通過雲平臺管理軟體對IaaS層資源進行管理和排程。
3.3 SaaS層
位於最頂層，直接向終端使用者提供各種應用服務，可按許可權為使用者分配相應的訪問資源，主要包括基礎服務和應用服務。基礎服務校園門戶的統一身份認證，校園內各類基礎資源訪問或管理等。應用服務主要包括OA系統，教務系統，圖書館系統、宿舍管理系統，網路學習、一卡通系統等。目前，很多高校已實現校內各類系統整合，基礎服務門戶統一認證，各類應用系統“一站式”服務。
4高校數字化校園雲平臺的總體構架
高校雲平臺的建立需要考慮資料中心現有的物理資源，更需要考慮如何建設一個面向未來需求和發展的動態資源分配管理和服務自動化的平臺。這就需要充分考慮整個雲平臺的延展性和可擴充性，從而實現以最小的成本來搭建具有高度伸縮性的平臺。
4.1計算資源池
根據資料中心現實需求，以及系統不同平臺的要求，可採用多種形態的伺服器作為雲平臺中的計算節點，雲平臺管理系統可對其進行排程和管理。雲平臺中採用故障轉移和負載均衡等技術需要一個大計算資源池才能實現，故平臺中至少需要一臺管理伺服器和2臺以上伺服器作為計算節點。伺服器可採用X86體系結構的刀片、SPARC , IA64等，河南農業大學雲平臺計算資源池主要有H3C的FlexServer 8390系列伺服器和現有伺服器組成，FlexServer 8390系列伺服器具有高可靠性和易維護性，構建雲平臺時用其中一臺伺服器作為管理，其他作為節點。雲平臺中結算節點可“按需”擴充套件。
4.2雲端儲存資源池
實現IaaS的一個重要組成部分是雲端儲存，一個雲端計算的基礎設施要服務於多個業務系統或者應用，雲管理平臺通過儲存虛擬化管理，進行儲存的整合及靈活的容量控制。為適應業務擴充套件，儲存平臺可採用SAN或NAS等方式來部署。由於河南農業大學雲平臺處於建成初期，執行其上業務儲存量不大，但要求速度高，故目前僅採用H3C的機架式IP SAN FlexStorage P4500系列，此儲存系列具有良好的擴充套件性和容災性。由FlexStorage P4500系列組成的儲存元件，實現了任何情況下都可進行自動故障轉移及故障恢復，並針對虛擬化環境進行了優化。
4.3網路資源池
雲技術環境下的虛擬化大規模部署，傳統網路構架面臨著規格和效能、虛擬機器接入與控制以及流量突發與擁塞等挑戰。由於湖南農業大學雲平臺在試執行階段，網路基礎平臺較為簡單，各個節點伺服器和網路儲存裝置通過兩臺H3C 5820V2交換機連線，然後匯聚到機房核心交換機，山校內出口路山進入廣域網。
4.4雲管理平臺
伺服器虛擬化、儲存虛擬化和網路虛擬化構成了雲端計算基礎設施的硬體資源池，而對這些雲硬體資源和業務流程的快速部署與維護，還需軟體平臺實現，軟體平臺山三個元件完成:Cloud Virtualization kernel (CVK)、Cloud Virtualization Manager (CVM)和Cloud intelligence enter (CIC)。
其中:CVK虛擬化核心與管理代理，執行在基礎設施層和上層作業系統之間，用於協調上層作業系統對底層硬體資源的訪問，減少上層軟體對硬體裝置和驅動的依賴性;CVM:虛擬化管理軟體包，主要實現對雲平臺上資料的計算、網路和儲存等硬體資源的軟體虛擬等，從而為上層應用提供自動化服務;CIC雲業務運營軟體包，由一系列雲基礎業務模組組成，通過將基礎構架資源(包括計算、儲存和網路等)及其相關策略整合成虛擬資料中心資源池，並允許使用者按需消費這些資源，從而構建安全的多租戶混合雲。
5結束語
基於雲架構的數字化校園雲平臺能夠對校園各部門甚至校園之間的硬體及應用資源進行全面整合和動態分配，以此為基礎來建設為全校師生提供優質資訊服務和教學科研實驗平臺。
目前，雲技術運用到數字化校園建設中還處於起步階段。雖眾多技術難點有待解決(如產品和技術的相容性和儲存冗餘備份等)，但傳統技術建設資訊化校園的弊端和雲技術的優勢，將促使雲技術在教育行業得到廣泛的應用。