智慧校园云计算平台技术方案（273页-WORD-H3C）

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智慧校园云计算系统技术方案书 XX 智慧校园云计算系统技术方案书 目 录 1 概述 .............................................................................................................................................................................. 3 1.1 高校信息化面临的挑战 .....................................................................................................................................3 1.2 云计算在高校的应用价值 ............................................................................................................................... 4 2 智慧校园建设背景 ......................................................................................................................................................7 2.1 现状分析 ............................................................................................................................................................ 7 2.2 需求分析 ........................................................................................................................................................... 8 2.3 设计原则 ..........................................................................................................................................................10 2.4 建设模式分析 .................................................................................................................................................. 11 3 智慧校园云计算系统设计 ...................................................................................................................................... 13 3.1 整体架构设计 .................................................................................................................................................. 13 3.2 计算资源池设计 .............................................................................................................................................. 14 3.3 存储资源池设计 .............................................................................................................................................. 16 3.4 网络资源池设计 ..............................................................................................................................................17 3.4.1 设计要点 .............................................................................................................................................. 17 3.4.2 组网架构 ...............................................................................................................................................20 3.4.3 核心交换系统 ....................................................................................................................................... 21 3.4.4 服务器与存储接入 .............................................................................................................................2 3.4.5 虚拟机接入 .......................................................................................................................................... 23 3.5 安全资源池设计 ...............................................................................................................................................27 3.5.1 设计要点 ..............................................................................................................................................27 3.5.2 网络边界安全防护 ...............................................................................................................................28 3.5.3 虚拟机深度安全防护 ...........................................................................................................................29 3.5.4 安全策略动态迁移 ..............................................................................................................................31 3.6 虚拟化系统设计 ..............................................................................................................................................3 3.6.1 计算虚拟化 .......................................................................................................................................... 3 3.6.2 网络虚拟化 .......................................................................................................................................... 41 3.7 云管理系统设计 ..............................................................................................................................................46 3.7.1 云业务管理 ........................................................................................................................................47 3.7.2 云网络管理 ........................................................................................................................................... 53 3.1 推荐配置清单 .................................................................................................................................................. 57 3.2 解决方案优势 .................................................................................................................................................. 58 3.2.1 高效节能 ............................................................................................................................................... 58 1 XX 智慧校园云计算系统技术方案书 3.2.2 弹性可靠 .............................................................................................................................................. 60 3.2.3 标准融合 .............................................................................................................................................. 62 2 XX 智慧校园云计算系统技术方案书 1 概述 1.1 高校信息化面临的挑战 “ ” 在传统的教育信息化建设过程中，基本上都按照 按需、逐个、独立 的建设原则，每一个应用系统 都 使用独立的服务器、独立的安全和管理标准、独立的数据库和独立的展现层，即烟囱式的孤岛架构。 资源系统 展现层 数据 管 理 安 全 系统层 学生系统 表现层 数据 管理 安全 系统层 教务系统 表现层 数据 管理 安全 系统层 办公系统 表现层 数据 管理 安全 系统层 后勤系统 表现层 数据 管 理 安全 系统层 决策系统 表现层 数 据 管 理 安 全 系统层 图 1 教育信息化的孤岛架构 孤岛架构的缺点主要有： (1) 高投入、难管理、低效率、高能耗、低可用问题 当前教育信息化硬件配置现状一般是如下两种情况： 普通应用系统， 一台服务器安装一个应用系统； 关键应用系统，如校园一卡通业务系统、 OA 系统、云教学系统等，基于性能的考虑，通常以服 务器(小型机或刀片服务器)和 SAN 存储连接方式为基础， 一个应用系统部署在几台服 务器上 (应用服务器、数据库服务器),通过小型机或多组刀片来实现关键应用的部署。 3 教 务 业 办 公 业 决 策 业 后 勤 业 学 生 业 资 源 业 XX 智慧校园云计算系统技术方案书 第一种情况存在硬件资源浪费与硬件资源不足的问题。如果服务器性能很高，有资源剩余，但不能将 多余的资源给其他应用系统使用，造成浪费；当应用高峰时，可能一台服务器资源不足，也无法从其它 地 方获取更多的硬件资源支持，造成应用瘫痪； 第二种情况存在严重资源浪费问题。多台服务器为一个应用服务。应用系统动 辄就有几十个(如教务 管理、人事管理、办公、财务管理、固定资产管理、教学系统等),应用系统的建设需要大量的服务器来 支撑。 系统建成后，在实际使用中，有些应用系统一天可能只有少数人使用，使用的次数也很少；另外，这 些应用系统的使用模式也非常有规律，如大部分用户的使用和访问集中在上班时间，非正常上班时间(晚 上、节假日)利用率很低。在这些时间内，只有少数人偶尔使用 OA 系统、邮件系统等，大量的业务系统 实际上处于空闲状态，CPU 和内存利用率不超过 15%,但支持这些应用系统正常运行的所有资源(服 务 器等硬件设备)需要不间断工作，大量的服务器硬件增加了维护难度和能耗成本。 (2) 低可靠性问题 当任意一台服务器出现硬件故障或者软件故障时，则与本服务器相关的应用系统都不能使用，造成 应 用系统瘫痪。 1.2 云计算在高校的应用价值 云计算是一种基于网络的计算服务供给方式，它以跨越异构、动态流转的资源池为基础提供给客户可 自治的服务，实现资源的按需分配、按量计费。云计算导致资源规模化、集中化，促进 IT 产业的进一步 分 工，让 IT 系统的建设和运维统一集中到云计算运营商处，普通用户都更加关注于自己的业务，从而提 高了 信息化建设的效率和弹性，促进社会和国家生产生活的集约化水平。 云计算主要包含两个层次的含义： 一是从被服务的客户端看：在云计算环境下，用户无需自建基础系统，可以更加专注于自 己的业 务。用户可按需获取网络上的资源，并按使用量付费。如同打开电灯用电，打开水龙头用水一 样， 而无需考虑是电从哪里来，水是哪家水厂的。 二是从云计算后台看：云计算实现资源的集中化、规模化。能够实现对各类异构软硬件基础资源 的兼容，如电网支持水电厂、火电厂、风电厂、核电厂等异构电厂并网；还能够实现资源的动 4 态 4 甩户 管理员 云业务管理中心 报部盘录理 AP 接口 层 虚拟化管理层 客灾备份帽 虚拟化内核层 存健变施 统 一 管 理 服 务 统 一 安 全 服 务 标 准 规 范 法 规 体 系 自北程务门户 多非户安金营理 第配置管理 组织资源健理 弹性汁 高可尊任服务 弹性 负 阿结资源 计算资源 TPieTP nTP XX 智 慧 校 园 云 计 算 系 统 技 术 方 案 书 流转，如西电东送，西气东输、南水北调等。支持异构资源和实现资源的动态流转，可以更好的 利用资源，降低基础资源供应商的成本。 云计算是能够提供动态资源池、虚拟化和高可 “ ” 用性的下一代计算模式，可以为用户提供 按需计算 服 务。根据当前教育信息化的现状及发展趋势，云计算在教育行业将有极其重要的应用价值： (1) 教育资源的优化整合 对目前教育信息化的各种资源进行整合开发利用，充分挖掘潜力，提高资源的利用率。首先将分散在 不同地域的教学园区的软硬件资源进行整合，提高其重复利用率，杜绝闲置和浪费现象，达到数据的标准 统一、管理统一、维护统一，逐渐将校园网内各个分校、各个应用系统的数据动态及时地互联互通，彻底 消除教育信息化中的信息孤岛，实现信息分散、动态采集，集中安全管理，共享应用。通过服务器虚拟化 技术，将各种硬件及软件资源虚拟化成一个或多个资源池，并通过系统管理系统对这些虚拟资源进行智能 的、自动化的管理和分配。 (2) 教育资源的服务提供 通过多层次的自助服务门户为最终用户(即资源的使用者)提供数据及应用服务，资源使用者可以通 过自助服务门户浏览和申请使用教育资源，并可以按自己的需要对资源进行下载、重新整合和展现。同时， 教育应用开发商或资源提供者也可以通过自助服务门户上载教育应用或资源到教育私有云服务系统上，而 教育云服务的运营者或管理者，可以通过该自助服务门户对用户、资源、计费进行统一管理。 5 XX 智慧校园云计算系统技术方案书 图 2 教育云系统框架图 首先，通过运行在服务器上的虚拟化内核软件，屏蔽底层异构硬件之间的差异性，消除上层客户 操作系统对硬件设备及底层驱动的依赖，同时增强虚拟化运行环境中的硬件兼容性、高可靠性、 高可用性、可扩展性、性能优化等功能。