作爲2006-2020年國家信息化發展戰略的重點，教育科研信息化越來越受到重視。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麪臨着多種挑戰:①基礎設備資源分散、調配困難、重複購置嚴重、利用率低，硬件成本高昂;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高校數據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，研究在高校數據中心利用雲技術建設雲計算管理平臺，實現高校教學科研數據快速、安全地管理與應用。
1雲技術概述
雲技術是信息技術行業中最近發展起來的綜合技術，根據所需的功能和性能，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絡基礎設備、存儲設備、服務器以及應用和服務組成網絡、計算、存儲等資源池，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計算被視爲信息技術的第二次工業革命。雲計算通過多種技術，如可靠的系統技術、可擴展的並行計算技術、海量數據的挖掘技術和數據安全技術，把可配置的計算資源進行統一調度，在經過大量計算、搜尋、分析處理工作之後回傳給用戶處理結果。雲計算的優勢是在很短的時間內，處理海量信息，使其具備強大的計算效能。因此未來大數據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，在大規模數據管理方面發揮着巨大的作用，是支撐雲計算的重要基石。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)，多資源的單邏輯表示模式(如存儲的虛擬化)和多資源間提供單邏輯表示模式等。在雲計算平臺中，利用虛擬化技術將數據中心的軟、硬件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、網絡資源池、存儲資源池、安全和應用交付池等。由於資源的虛擬池化，離散硬件和異構軟件的管理工作變得簡單和高效。
2.2集羣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
集羣技術是一種較新的計算機技術，使用特定的連接方式，將相互獨立的多個計算機組合起來，構建成高性能計算系統，此計算機系統具有低成本、高性能以及良好的可擴展性等特點。在雲平臺中常用的集羣類型有:故障轉移集羣、並行處理集羣，負載均衡集羣。集羣技術的應用，實現了雲平臺中硬件資源的按需分配、動態調整和自動回收等功能。所以，集羣技術的應用對雲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，極大地提高了雲計算基礎架構的穩定性和可靠性。
2.2.1故障轉移集羣
故障轉移集羣隸屬於集羣分類中的.高可用羣。系統的可用性較爲重要，集羣技術的目的就是爲了保障系統的可用性。集羣中各節點服務器通過內網高速相連，當一臺服務器節點出現軟、硬件故障，經心跳檢查，集羣管理軟件判斷並調度另外一個可用的節點服務器立刻接管故障節點上運行的應用系統，這就是雲計算管理平臺中看到的“漂移”。故障轉移集羣需要共享存儲作爲數據的存儲設備，集羣管理軟件對其進行管理。故障轉移集羣技術的應用，使各類應用系統不必再關心硬件資源的分配和運行情況。
2.2.2負載均衡集羣
跟並行處理集羣有部分類似的功能，負載均衡集羣是使負載可以在計算機集羣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，用此集羣技術可提高各個節點的運行速度和效率。負載均衡集羣構建主要針對於應用服務器的負載均衡居多，比如利用硬件的網絡負載均衡設備與多臺應用服務器一起來構建一個大的應用服務器負載均衡集羣;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，當學生選課時雲計算管理平臺可調集其他的雲計算節點來增加教務系統的處理能力，而當系統峯值期結束，自動釋放多餘的計算節點，以用於其他系統。
2.3 SOA與雲計算的融合
SOA是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元通過服務之間定義良好的接口和契約聯繫起來。其接口爲中立方式，屏蔽了不同的硬件平臺、操作系統和編程語言。SOA準確地說是一種面向服務的架構理念，是一類分佈式系統的體系架構，其強調了不同層次的服務，並具有高可重行、靈活性、以及可擴展性。
雲計算分爲三個層次:IaaS(基礎架構雲)、PaaS(平臺雲)和SaaS(軟件應用雲)。基於SOA的雲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。服務提供者是網絡上的一個節點，它爲那些軟件服務(執行一組具體操作)的接口提供了訪問服務，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的雲計算結構中服務提供者可分爲四層，其中包括雲計算應用接口層，雲服務管理層、虛擬機層、物理服務器層等。
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信息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爲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、硬進行整合並屏蔽其差異性，虛擬化之後形成雲端所需的資源池。IaaS層面向用戶是高校數據中心繫統管理人員，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，主要爲開發人員提供軟件開發環境和平臺服務，該層爲雲計算的核心層，可實現用戶的各種實際需求。PaaS層通過組裝和集成各種中間件，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件對IaaS層資源進行管理和調度。
3.3 SaaS層
位於最頂層，直接向終端用戶提供各種應用服務，可按權限爲用戶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，網絡學習、一卡通系統等。目前，很多高校已實現校內各類系統集成，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數據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
根據數據中心現實需求，以及系統不同平臺的要求，可採用多種形態的服務器作爲雲平臺中的計算節點，雲平臺管理系統可對其進行調度和管理。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服務器和2臺以上服務器作爲計算節點。服務器可採用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系列服務器和現有服務器組成，FlexServer 8390系列服務器具有高可靠性和易維護性，構建雲平臺時用其中一臺服務器作爲管理，其他作爲節點。雲平臺中結算節點可“按需”擴展。
4.2雲存儲資源池
實現IaaS的一個重要組成部分是雲存儲，一個雲計算的基礎設施要服務於多個業務系統或者應用，雲管理平臺通過存儲虛擬化管理，進行存儲的整合及靈活的容量控制。爲適應業務擴展，存儲平臺可採用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，運行其上業務存儲量不大，但要求速度高，故目前僅採用H3C的機架式IP SAN FlexStorage P4500系列，此存儲系列具有良好的擴展性和容災性。由FlexStorage P4500系列組成的存儲組件，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網絡資源池
雲技術環境下的虛擬化大規模部署，傳統網絡構架面臨着規格和性能、虛擬機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運行階段，網絡基礎平臺較爲簡單，各個節點服務器和網絡存儲設備通過兩臺H3C 5820V2交換機連接，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
服務器虛擬化、存儲虛擬化和網絡虛擬化構成了雲計算基礎設施的硬件資源池，而對這些雲硬件資源和業務流程的快速部署與維護，還需軟件平臺實現，軟件平臺山三個組件完成:Cloud Virtualization kernel (CVK)、Cloud Virtualization Manager (CVM)和Cloud intelligence enter (CIC)。
其中:CVK虛擬化內核與管理代理，運行在基礎設施層和上層操作系統之間，用於協調上層操作系統對底層硬件資源的訪問，減少上層軟件對硬件設備和驅動的依賴性;CVM:虛擬化管理軟件包，主要實現對雲平臺上數據的計算、網絡和存儲等硬件資源的軟件虛擬等，從而爲上層應用提供自動化服務;CIC雲業務運營軟件包，由一系列雲基礎業務模塊組成，通過將基礎構架資源(包括計算、存儲和網絡等)及其相關策略整合成虛擬數據中心資源池，並允許用戶按需消費這些資源，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件及應用資源進行全面整合和動態分配，以此爲基礎來建設爲全校師生提供優質信息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。雖衆多技術難點有待解決(如產品和技術的兼容性和存儲冗餘備份等)，但傳統技術建設信息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。