當前軍隊院校信息化建設的應用發展，對于進一步增強網絡基礎平臺服務保障教學的能力提出了新的需求。相對于傳統的IT架構，“云計算”代表著未來網絡服務模式的發展方向，她的獨特優勢在于高性價比、易于擴展、高可靠性、模塊化、管理方便快捷，能夠更好地滿足軍隊院校信息網絡建設需求，是未來軍隊院校信息網絡應用服務模式一個較好的選擇。但同時我們應該看到，軍隊院校的云計算應用建設，必須結合自身實際，準確把握自身需求，能夠解決當前院校教育信息化發展建設過程中遇到的實際問題，使得云計算應用真正的“落地”，才能去實現更好的效益。

一、云計算數據中心建設的目的

解決現有數據中心在服務保障教學過程中遇到的實際問題，突破傳統計算中心的瓶頸，是當前數據中心建設發展迫切的需求。傳統的數據中心建設主要采用分散式架構，即各應用使用獨立的服務器，Web、Mail、OA系統、數據備份等各個應用間相互獨立。隨著信息化建設規模的發展壯大，數據中心的業務系統、服務器、存儲等設備越來越多，一些問題也開始顯現，主要集中在四個方面：硬件資源效率低、總體擁有成本高;空間環境、能源消耗等運維管理成本高;業務部署流程環節多、上線周期長，靈活性差;業務連續性保障差、數據可靠性弱。

1.硬件資源效率問題低、總體擁有成本高

對我院數據中心主要服務器的使用效能評估的結果顯示，大部分服務器的效能不高。以CPU使用率為例，選取具有代表性的學院門戶網站、數字校園門戶、學科專業網站等服務器進行評估，在工作時間每5分鐘進行一次采樣，數據連續采集5個工作日，對數據采集結果進行匯總分析，得出CPU資源消耗平均值為3.739%，平均CPU使用率最高位9.916%，最低僅為0.339%。

由統計分析結果可知，在現有條件下，單個服務器的資源利用率較低，通常在10%以下，各應用系統煙囪式發展，未能實現資源有效利用。

2.空間環境、能源消耗等運維管理成本高

學院信息管理中心通過機房動環監控系統監測到，目前中心機房服務器、存儲等80余臺IT設備用電功率約為20千瓦，峰值接近26千瓦，日平均耗電約為480度。中心機房目前部署的大多是傳統的2至4英寸的機架式服務器，整體散熱量較大，夏季需3臺30千瓦精密空調同時工作才能滿足需要。加上UPS、新風系統以及人力資源消耗等，數據中心維護整體開銷比較大。目前中心機房有各部、系托管設備35臺，已經占到機房內全部設備的43%左右，而且托管設備規模有不斷擴大趨勢。隨著設備數量的不斷增加，對機房條件和運維人員都提出了更高的要求，節能、環保、易管理將是下一階段數據中心建設發展必須關注的問題，傳統的建設和運維模式必須做出改變。

3.業務部署流程環節多、上線周期長，靈活性差

傳統數據中心建設模式，按照“應用隔離”的原則每增加一項應用就需要增加一臺設備，業務應用上線周期長，這種做法逐漸不能適應院校當前快速增長的信息化應用需要。主要原因是，近幾年，隨著教育信息化應用的發展，出現了許多周期短、工作節奏比較緊湊的應用系統保障任務。例如，“2110工程”項目申報系統，我院承辦的天津市國防生政治理論基礎考試相關在線考試系統的部署保障，總后優秀軍事訓練數字媒體資源評選獎勵活動等。經常是從任務下達，到系統部署完成運行只有數周、不到一個月準備時間。在現有模式下，須申請經費、按規定進行招標采購、系統部署安裝調試，時間是非常緊張的。并且某些系統，如國防生政治理論基礎考試系統，對于服務器的配置要求比較高，但系統使用時間只有2天，保障任務完成后，一年中的大部分時間都處于閑置狀態。以現有數據中心環境，應對起來比較困難。

4.業務應用保障連續性差、數據可靠性弱

傳統的數據中心備份方式，存在恢復時間長，失敗風險高，不保護硬設備、數據損失時間太長等缺陷。根據有關機構調查，信息系統可能遭遇的各類災難中，有47%是硬件級別的故障，例如：主板、RAID控制器、網卡、內置/外置存儲等設施出現問題，還有高達53%的災難成因是“軟”錯誤，例如：數據誤刪除、黑客/病毒攻擊、系統崩潰、打補丁造成不穩定等等。磁帶備份、基于磁盤的備份、Cluster/HA等傳統的數據保護機制對于上述災難都只能提供有限的保護。相對于OA、MAIL等系統，網絡教學應用的組織安排時間固定、時間長短有限制，課程安排對于業務應用的連續性、一旦發生故障的數據恢復時間有著一定要求。業務應用保障連續性差、數據可靠性弱在一定程度上限制著網絡教學的全面發展，目前還主要應用于自學。為了促進網絡教學應用的進一步發展，需要能夠全面覆蓋所有“軟”錯誤和“硬”故障的資源使用、調度和備份機制。

解決上述四個問題是下一步學院云計算平臺建設的首要任務，在此基礎上，通過網絡分發服務，實現了自助服務和資源的池化，能夠做到資源靈活調度，更好地保障學院各項信息化建設不同的需要。

二、云計算平臺建設方案設計

1.云計算平臺物理資源建設

采用高端刀片服務器作為云計算平臺的計算基礎。刀片服務器計算密度更高、機房要求降低、功耗散熱低、布線簡單、可靠性較高、管理方便、擴展靈活，更加符合于虛擬化、云計算的管理服務理念。

考慮部分老舊服務器更新換代的需要，結合未來新應用的需要，對云計算平臺的計算資源規模進行預測。以一般應用CPU主頻2GHz、內存4GB標準計算，特殊應用CPU主頻8GHz，內存64GB計算，并預留20%峰值爆發計算能力，預估今后五年計算能力需求翻一番。計劃采用一組10片高性能刀片式服務器，作為云計算硬件計算平臺的核心，單臺刀片服務器配置為：2顆CPU，8核，每核心主頻2.6GHz以上，內存256GB。每服務器配置雙萬兆網卡、雙8GHBA卡。刀片機箱內所有部件均要求實現冗余，所有模塊均可實現遠程集中管理配置。預計建成后可支撐虛擬應用100個以上。

應用虛擬化技術，建設集中的存儲系統。按照服務對象劃分，存儲資源劃分為兩部分：一部分主要是服務于業務應用系統的高速存儲，這部分存儲應能夠滿足部署操作系統、數據庫等較高的性能要求，為所有刀片服務器共享，是實現冗余熱備、負載均衡，虛擬機遷移的基礎。以每刀片2TB計算，預估高速存儲需求容量為20TB。另外一部分在虛擬化基礎上，實現存儲空間擴展，主要功能是提供面向業務應用和普通用戶的資源存儲服務。以每用戶10GB實際可用網絡存儲空間，未來滿足5000用戶需求計算，預計需要存儲空間50TB。預留30%冗余擴展，預計需建設集中存儲容量約為100TB。為了與虛擬化軟件配合，達到最佳應用效果，配置接口類型為8GFC接口的光纖存儲陣列產品，組成標準的SAN集中存儲架構。通過共享的SAN存儲架構，可以最大化的實現云計算解決方案的優勢，實現在線遷移正在運行的虛擬機、動態的資源管理、基于快照技術的備份等，為云計算平臺提供優良的存儲資源保障。

2.虛擬化及云服務軟件資源建設

在基礎架構部分，采用VMwareVSphere5實現虛擬化，并通過虛擬化對現有部分物理服務器實施整合。主要是通過vMotion功能實現在線地遷移正在運行的虛擬機、應用到不同的物理服務器;對整個數據中心的應用資源構建資源池分配，確保平臺運行各應用尤其是核心應用的計算資源和IO資源得到有效的保障;通過DRS功能實現資源池的動態負載均衡、在線自動管理，以及數據中心基礎架構的彈性擴展;DRSHA功能實現高可用環境;vStorage實現集中式虛擬機整合備份。

通過vCenterServer實現虛擬機集群環境的集中統一管理和監控。

通過云計算管理平臺VMwarevCloudDirector，將基礎架構作為服務提供給學院用戶。云計算管理平臺門戶，提供統一界面對虛擬機進行分配、管理，實現互動式管理功能，供部門或分支機構自行登錄創建、管理、配置、使用虛擬服務器及應用，監視虛擬數據中心資源使用狀況。信息應用程序和網站建設單位管理人員，可以利用自助門戶來訪問自己的虛擬數據中心，自由組織自己需要的虛擬機和應用資源。授權部門可通過基于策略的資源調配和部署實現輕松訪問。每一個用戶單位都有各自獨立的虛擬資源、獨立的LDAP身份驗證機制、特定的策略控制機制以及獨有的目錄。

信息管理中心通過云計算管理平臺，可向云計算平臺中虛擬機在非停機狀態下進行熱添加，包括虛擬機的虛擬CPU、虛擬內存、虛擬網卡、虛擬存儲容量等，使虛擬服務器在線動態擴展而不會造成用戶業務中斷。并可通過云計算管理平臺管理多個虛擬化數據中心，并可按性能、可靠性劃分為高、中、低不同級別資源池進行管理，以適應不同級別應用服務器要求。

三、實際應用效果

通過實踐檢驗，云計算平臺，是當前學院網絡數據中心建設與教學服務保障過程中遇到的若干問題一個切實有效的解決方案。結合老舊服務器的升級換代工作，在云計算平臺的建設過程中，實現了現有應用系統的整合與優化。在性能提升的同時，提高設備的利用率，將多個應用的資源負載合并到一臺服務器之上，減少設備數量規模的同時，大幅減少能源消耗，降低管理運維成本，在此基礎上實現了云服務器的風險管理，增強了可靠性，可用性。

1.極大地改善數據中心的應用管理

我們對部分信息應用系統資源實施了數據遷移，調整部署到云計算平臺，包括新版網絡教學平臺的各應用系統穩定的運行。云計算平臺內，單臺服務器的平均CPU使用比率提升到了23%左右，并且隨著平臺的應用的增加，應用范圍的推廣，這個比率還將進一步增加，遠高于舊模式下3.7%的CPU平均使用率。硬件資源的效率得到了顯著的提高。

采用虛擬化技術，實現了計算平臺資源標準化和統一架構。通過建立資源池，對計算資源進行按需動態調配，以統一的管理手段，實現了應用部署、權限管理、升級維護、性能分析、診斷預警、數據備份/恢復、數據同步與容災。使得整個數據中心運轉維護專業，流程規范。實現了發生硬件故障時自動的數據遷移，以較小的代價保障網絡教學應用持續穩定運行，不受單一硬件故障影響。

對于試運行結果進行分析，支撐同等規模的應用系統，采用現有云計算平臺服務保障方式，比傳統的數據中心運行模式維護成本降低50%以上、能耗降低40%以上、節省空間60%以上。

2.促進教育信息化水平提升，滿足個性化的信息應用需求

通過信息管理中心云平臺的建立，為教員、學員提供更好的信息化教學環境，增強服務教學、保障教學、輔助教學的能力，滿足信息化教學日益增長的需要。

一是通過有針對性的設置，靈活的提供通過多種信息環境，更好的保障教學資源建設個性化的需要。實現用戶在線自助按需申請虛擬服務器及存儲空間，突破了在傳統的網絡服務平臺下，由于資源、技術條件有限，只能是提供一個統一技術框架的平臺，對于用戶個性化的發展的限制。

二是有力于合理調配資源，提高硬件基礎資源使用效率，突出精品信息資源建設，保障重點教學應用。云計算通過網絡分發服務，實現了自助服務和資源的池化，以及服務器CPU、內存資源耗費狀況實時監控，并且能夠做到動態的資源調配。通過合理調配資源，可以提高硬件基礎資源使用效率，突出精品，保障重點，突破了傳統IT網絡服務平臺軟硬件資源配置固定的限制。

三是易于擴展，縮短新應用系統部署投入使用時間，靈活應對各類突發保障任務，更加適應軍隊院校教育信息化建設快速發展，各類教學保障快節奏的需要。利用云計算服務平臺，高效地保障了“天津市國防生政治理論基礎考試”、“網絡教學監控系統測試”等活動，實現了網絡計算資源應急調度、系統快速部署以及資源的回收再利用，取得了令人滿意的實踐應用效果。

四、總結

基礎設施云計算平臺，較好地解決了當前我院數據中心遇到的主要問題，極大地改善數據中心的應用管理，是未來IT資源服務模式及應用的發展趨勢，隨著云計算技術的進一步發展和應用普及，必將極大地促進教育信息化水平的提升和發展。