第１９卷第１期 ２０１６年１月 软件工程 ＳＯＦＴＷＡＲＥ ＥＮＧｌＮＥＥＲＩＮＧ 、，０１．１９ Ｎ０．１ Ｊａｎ．２０１６ 文章编号：２０９６—１４７２（２０１６）－０１．５０—０３ 高校云平台建设的研究与探索 葛磊，吴建军 （开封大学信息工程学院，河南开封４７５００４） 摘要：面对国内云计算技术的迅猛发展和广泛应用，如何根据高职教学的特点及时调整专业和教学体系，立足培 养实用性的云计算人才，是值得许多高职院校思考的一个问题。合理构建高职院校的云计算实验室并以此为基础建立云 平台，从而实现云计算专业实践教学体系是其中的一个关键问题。本文在分析云计算模式和高职院校现有条件的基础 上，参考部分高校云平台建设过程中的经验，通过对几种主流虚拟化和服务器技术的比较，给出一个合理、适用、可扩 展的，基于Ｖｍｗａｒｅ技术和ｘ８６服务器的高职院校云平台建设方案。 关键词：云计算；虚拟化；ＩａａＳ；Ｗｅｂ２．０；Ｘ８６ 中图分类号：ＴＰ３９９ 文献标识码：Ａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｌｌｅｇｅｓ Ｃｌｏｕｄ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＧＥ Ｌｅｉ．ｗｕ Ｊａｎｊｕｎ （ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｄｔｕｔｅｏｆＫａｉｆｅｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａｉｆｅｎｇ４７５００４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｉｍｅ ｔｏ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ａｎｄ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．ａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｔａｌｅｎｔｓ，ｉｔ ｉｓ ａ ｐｒｏｂｌｅｍ ｗｏｒｔｈ ｔｈｉｎｋｉｎｇ ａｂｏｕｔ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｈｉｇｈｅｒ ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ｃｏｌｌｅｇｅｓ．Ｉｔ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｉｓｓｕｅｓ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ａ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｉｎ Ｈｉｇｈｅｒ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅｓ ａｎｄ ｂｕｉｌｄ ａ ｃｌｏｕｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｈｉｇｈｅｒ ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ｃｏｌｌｅｇｅｓ，ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｎｄ ｓｅｒｖｅｒ ａｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｇｉｖｅｓ ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ，ｓｃａｌａｂｌｅ，ｃｌｏｕｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｖｍｗａｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｘ８６ ｓｅｒｖｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ；ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ；ＩａａＳ；Ｗｅｂ２．０；Ｘ８６ １引言（Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ） ２０１０年７月２９日正式发布的 国家中长期教育改革和发展 ２云计算技术（Ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） Ｇｏｏｇｌｅ首席执行官埃里克．施密特在２００６年８月９日的搜索 引擎大会（ｓＥｓ Ｓａｎ Ｊｏｓｅ ２００６）首次提出“云计算”的概念。 随后在ＩＴ巨头Ｇｏｏｇｌｅ、ＩＢＭ、Ｓｕｍ、ＨＰ、Ａｍａｚｏｎ的带领 规划纲要（２０１０－－－２０２０年）》中的“加快教育信息化进程”部分 明确提出： “把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略， 超前部署教育信息网络。”云计算是未来ＩＴ发展的重要领 域，也是大数据和物联网技术的主要技术支撑 Ｊ。通过多年的 理论研究，各类成熟的云计算解决方案已经广泛应用于社会 下，国内的阿里、华为、百度、腾讯等ＩＴ企业也相继进军云 计算及周边技术领域。云计算、大数据和物联网成为未来ＩＴ 行业发展的新动力，这其中云计算则是实现大数据和物联网 生产和生活的各个领域，同时云计算技术也是未来教学信息 化和实现资源共享的主要解决模式 。从高职教育的视角观察 云计算这一技术，思考如何建立相关实验平台和教学体系， 培养相关专业人才成为未来一段时期内高职教育计算机相关 专业的主要任务。 的核心硬件和软件的集合，也是网络和信息系统的核心。云 计算将逐步改变现有的生活和商业运作模式，并引发了一系 列相关技术如：虚拟化、服务器集群管理、分布式计算等的 迅猛发展。 ３高职院校云平台需求分析（Ｄｅｍａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｎ Ｈｉｇｈｅｒ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅｓ） ３．１高职院校云平台建设的目标 随着国内教育改革的深入和加剧，目前高教体系中存留 的高职院校大多属于地方高校。这些高职院校在资金投入、 技术水平和对信息化、智慧校园以及公共服务平台的建设的 ２０１５年ｌ１月１０ Ｅｔ，工业和信息化部为加快推进云计算的 国家标准化工作，规范国内日趋竞争激烈的云计算市场，并 指导各大ＩＴ企业的云计算发展和市场经营行为，于１０月１６日 印发了 云计算综合标准化体系建设指南 ，这一指南更是 将云计算技术的发展推入到快车道。 第１９卷第１期 葛磊等：高校云平台建设的研究与探索 表１虚拟化平台的比较 ５１ 迫切性和重视程度上均无法和省属、部属的本科类院校相 比。但是，无论是高职院校的ＩＴ类专业实验室的改造，还是开辟云计算领域相关新专业，高职院校都无法回避和忽视云 计算这一新技术的存在和发展。以开封大学为标本，结合多 数同类院校的实际情况，分析现有技术和软硬件条件，可以 Ｔａｂ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ 虚拟化平台 使用成本 后期技术服务 虚拟化效率 所支持ｏｓ Ｖｍｗａｒｅ 包含Ｃｅｎｔｅｒ面板美国Ｖｍｗａｒｅ效率高、高成ＷｉｎｄＯｗＳ、 ｖＣｅｎｔｅｒ／的系列产品授权公司提供专业熟与稳定性Ｌｉｎｕｘ ＥＳＸ 费用昂贵，多采技术保障 将高职院校云平台建设的目标定义于以下三点： （１）服务教学、科研 ａ．培养云计算专业师资 ｂ．构建云计算专业实践教学体系 Ｃ．利用云计算核心虚拟化技术改造现有实验教学体系 （２）服务数字化和智慧校园建设，整合现有软硬件资源， 为师生提供以科学计算和存储为主的公共服务平台。 （３）服务区域经济，构建服务于本校的私有云和服务于互 ３．２学校现状分析一以开封大学为例 学校网络中心集中托管了学校的招生、教务、学生管理 等业务子系统的服务器，各子系统大多采用浪潮曙光和ＩＢＭ的 服务器，形成了一个个的信息孤岛。没有统一的数据标准， 更没有实现数据共享，信息化建设还处于比较初级的阶段。 学校网络状况良好，全校实现了光纤的主干网络覆盖。学校 信息工程学院现有实验室１２个，每个实验室基本配置为一台 教师机＋５０台左右的学生机。未来需要通过基于云计算的虚拟 化技术完成改造。 ４云平台解决方案（Ｃｌｏｕｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ） 高职院校云平台解决方案中将涉及虚拟化、服务器集群 管理、虚拟桌面等一系列技术的应用。这其中服务器和虚拟 化技术是关键所在。 ４．１解决方案中关键技术的选择 ４．１．１虚拟化技术 虚拟化技术是云计算的核心和基础口 ，也是实施构建高职 院校云平台第一阶段的主要技术。目前主流的云计算基础设 施管理平台也即虚拟化管理平台为Ｖｍｗａｒｅ ＶＣｅｎｔｅｒ／ＥＳＸ， Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｅｎｔｅｒ／Ｈｙｐｅｒ－Ｖ，Ｃｉｔｒｉｘ ＸｅｎＳｅｒｖｅｒ／ Ｘｅｎ以及免费开源的Ｏｐｅｎｓｔａｃｋ和Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ。综合使用成 本、后期技术服务和支持、未来技术发展方向、对云服务的 支持能力、对大数据平台的支持能力等各个方面考虑，详见 表１。建议高职院校云平台采用Ｖｍｗａｒｅ ｖＣｅｎｔｅｒ／ＥＳＸ完成 ＩａａＳ底层虚拟化。 用每ＣＰＵ授权 模式 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ每服务器或每美国Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ效率较高、Ｗｉｎｄ０ＷＳ、 Ｓｙｓｔｅｍ Ｃ Ｐ Ｕ授权模公司提供专业Ｌｉｎｕｘ下不稳定Ｌｉｎｕｘ（主要专 Ｃｅｎｔｅｒ／ 式，价格中等 技术保障 为Ｗｉｎｄ０ＷＳ Ｈｙｌｍｒ－Ｖ 定制，也支持 ＬｉｎＵＸ，但性 能损失比较严 重） Ｃｉｔｒｉｘ 企业版、高级美国Ｃｉｔｒｉｘ公效率较高、成熟ｘｅｉ１一ＰＶ：纯 ＸｅｎＳｅｒｖｅｒ／版、白金版一般司提供专业技与稳定性较高Ｌｉｎｕｘ Ｘｅｎ－ Ｘｅｎ 采用每服务器安术保障 ＨＶＭ：支持 装授 ，价格 ＷｉｎｄＯＷＳ、 中等。同日寸提供免Ｌｉｎｕｘ等 费版和开原版 等 嘉 与稳定 搬 襄 好Ｗ’同时支持 ｉｎｄｏｗｓＥｕｃａｌｙｐｔ 。社区版采用社区寻求帮 轴稿、成熟同时支持 淼箸笑 蒿 与稳定 稿ｗＬ ｉ ｎ。 ｕ ｘ， 袅寡蓑的商业授 革誓 有云 ４．１．２服务器的选择 目前常用的云计算服务器主要有ｘ８６系列服务器、ＩＢＭ 的Ｐｏｗｅｒ／ｂ机。利用虚拟化技术以Ｘ８６服务器为基础可以实现 ＶＰＳ、云主机，以Ｐｏｗｅｒ／ｂ机为基础则可以虚拟实现云小机。 两类服务器的对比详见表２。 表２服务器的比较 Ｔａｂ．２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｅｒｖｅｒ 服务器性能ｘ８￣￥ｔ务器Ｐｏｗｅｒｄ￣机 椰的支持雾 ｗ 囊 委篓Ｓ商ｅｔ （如Ｃ ，ｏｍＡＭ龄 臻ｐＤ ｕ ｔＩｅｎｒｔ 蒌 ，ｅ复１）￣ 杂 产指令的架就构是计这算种： 三 ‘豪 ｉ 鞲 ｖ二 ： ＝募 蠡 每条指令中的各个操作也是按顺序 ４４：５ 。 ＝ 串行执行的。顺序执行的优点是控 ： 。左 ： ． 制简单，但计算机各部分的利用率 ＝ Ｗ ’ 不高，执行速度慢 ￣～ｒＤＴ Ｔ…。、“…………… 采用了ＮＵＭＡ结构，ＣＰＵ和内存采用了标准的ｓＭＰ结构， 是分区的，每个ＣＰＵ访问自己的也就是说，对于内存而言所 这部分内存特别快，但是如果需要有ＣＰＵ访问的速度都是一 结构 访问其它部分那就要走ＱＰＩ总线，致的。而且作为小型机，封 这也客观上造成了随着ＣＰＵ数量闭系统，其设计更加完整紧 的增多，处理能力的增长，线程处凑，综合起来性能强于ｘ８６， 理能力远小于Ｐｏｗｅ叫、机系列 更适合关键业务领域