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校园云机房改进方案

精品资料
校
园
云
机
房
改
进
方
案

一.序言
随着现代教育事业的飞速发展，学校机房建设已经成为学校发展的一个重要组成部分。随着科学技术的不断发展，网络互连技术迅猛发展。以快速稳定的网络来进行现代化科研及办公，把计算机网络技术应用至教育、科研、管理信息等领域，并实现与Internet网的汇接，实现计算机网络办公自动化，计算机管理现代化，以此提高现有人员的教学水平、技术素质、工作效率和管理水平，使之为生产科研发挥更大作用。
校园网络中心机房环境，包括硬件与软件环境，是一门多学科综合技术，为了保证各种智能设备与计算机系统稳定可靠运转，计算机机房环境必须满足计算机等微电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁强度、屏蔽、防漏、电源质量、振动、防雷、接地和安全保卫等要求,同时既要满足同学日常上机课对网络速度和计算机反应速度的需求,这就对我们机房的建设提出了大大的难题。而当今时代是云计算的时代，所以我们在机房建设中必须立足长远，以云计算机房的高标准来设计、建设，以适应未来的发展需求。

二．可行性分析
1.学校机房存在的问题
1.1计算机硬件配置落后，维护困难。
随着计算机技术的迅猛发展，计算机技术不断更新换代，但学校机房相关配置无法做到及时更新，因此学校计算机机房的计算机配置在机房建成2、3年后就会过时，出现无法安装高版本软件和硬件售后服务过保修期维修困难以及购买相匹配零件困难的问题。

1.2保证计算机软件正常运行有一定困难。
计算机机房不仅是我们使用，各个专业都有一些专业软件需要上机操作，这些专业软件要定期更新升级，并且要根据每学期的教学计划安装调试软件。在学习专业软件操作的同时，有些擅长计算机操作的学生会擅自更改计算机的配置。如删除系统文件，安装游戏，改注册表等，这些都会对计算机系统产生不同程度的影响。严重的会导致计算机系统崩溃。影响计算机机房的正常使用。

1.3计算机遭到人为损坏
现在课程对计算机使用要求增多，机房使用频率增高，同学素质参差不齐，有同学经常改动计算机配置，造成计算机软件无法正常运行；有的同学粗暴对待计算机，随意摔碰鼠标键盘，造成计算机硬件的损坏；有的同学违反机房规定，随意携带零食进出机房，造成机房清洁问题；有的同学随意插拔U盘，使计算机染上病毒导致无法正常使用。上述这些行为都会增加计算机故障率，并且加大机房管理老师的工作难度。

1.4存储资源不足，学生课堂实训产生的数据文件难以存储
学生在实训过程中会产生一些实验数据和资料需要存储，特别是一些成果文件比较大的课程作品存储会占用大量的磁盘空间，由于早期采购的电脑配置较低，硬盘存储容量小，无法满足学生的存储需求，学生端无法保存资料。

2.云计算与大数据技术的优势以及技术特点
2.1云计算的工作原理
在典型的云计算模式中，用户通过终端接入网络，向“云”提出需求；“云”接受请求后组织资源，通过网络为“端”提供服务。用户终端的功能可以大大简化，诸多复杂的计算与处理过程都将转移到终端背后的“云”上去完成。用户所需的应用程序并不需要运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上，而是运行在互联网的大规模服务器集群中；用户所处理的数据也无需存储在本地，而是保存在互联网上的数据中心里。提供云计算服务的企业负责这些数据中心和服务器正常运转的管理和维护，并保证为用户提供足够强的计算能力和足够大的存储空间。在任何时间和任何地点，用户只要能够连接至互联网，就可以访问云，实现随需随用。

2.2优势以及特点
2.2.1.有效降低学校维护更新计算机的成本
学校有一些旧计算机因购置时间早，配置比较低，且安装的是低版本操作系统，虽能正常运行，但已无法满足现阶段教学软件安装所需的配置要求，为了不影响正常教学，学校不得不购买和更新计算机设备。如果采用云计算服务，只需将老旧的学生终端接入互联网，原本学生客户端需要承受因开启教学软件带来的大量负荷将由云服务平台承担，且相关的设备维护工作也交给了云服务提供商，因此节省了设备投入资金及运维人力。
2.2.2.有效减少购买正版教学应用软件的费用
经常购买和升级正版专业教学软件对学校来说，需要支付高额的费用。而云计算所提供的服务价格较低，有些云平台服务甚至是免费的，如果接入这样的云计算服务，客户端只要通过浏览器登录云服务平台，打开云平台所提供的正版专业教学软件，就可以享受这些云服务，不需考虑专业教学软件是否为最新版本。
2.2.3.有效实现多种资源共享，解决资源不足问题
通过云计算模式，学校各部门之间可以共同构建资源共享空间，各部门可以实时地获得云服务平台其他部门的多种资源，使用户的资源需求获得极大的满足。同时，如果使用云计算服务提供的在线共享机制，可以由多人或多部门协作共享完成同一文档的设计，真正实现信息资源的同建共享。
2.2.4.提供安全的数据存储空间，解决存储资源不足问题
在机房实践教学过程中会产生大量的实验数据，这些数据通常存放在教师端或学生端，如果计算机终端或网络遭受病毒攻击，容易造成实验数据的丢失。如果采用了云计算服务，云平台将提供安全的数据存储空间，可以将这些实验数据上传至云平台保存，这样既保证了数据的安全性，又可以提供足够的存储空间，有效解决了本地存储资源不足的问题。

三．设计方案及架构
1.云计算服务层次
云计算提供3个层次的服务，分别是基础设施即服务、平台即服务、软件即服务。基础设施即服务，是以服务的形式提供虚拟硬件资源，实现高性价比、高可靠、高可用、高可伸缩；平台即服务，提供应用服务引擎，如应用编程接口、服务总线、共用基础服务等，用户基于该服务引擎，可以构建该类应用，支持应用服务的即插即用；软件及服务，是指用户通过云终端浏览器登录云平台，并使用平台提供的各类软件，可以根据实际需要，定制与创建面向具体应用的服务，以满足用户个性化、服务整合和信息聚合。
2. 网络体系结构
在整个校园网络建设中，网络采用快速以太网技术，保证数据的传输的带宽保持在100M上。运用超五类双绞线连接网络主干，采用混合式100/1000M快速以太网连接到桌面。此种结构具有灵活的扩充性，可满足用户在以后网络增长的需要及方便的接入；易于维护，在不影响整个网络正常运行的情况下，自由插拔与更换；保证网络主干数据的快速传输，减少网络数据的传输“瓶颈”，提高网络性能。
整个网络以服务器作为该教学网的网络数据中心，运用双绞线(或光纤)接连各个学生机及教师机。1000M双绞线(或光纤)主干连接各个工作站。
3. 利用云计算和大数据实现网络虚拟化。
云计算中的虚拟化应包括计算的虚拟化、存储虚拟化和网络的虚拟化。随着计算和存储的虚拟化不断实现，网络虚拟化技术的必要性和重要性不断凸显，在未来十年中必会成为网络技术发展的重中之重，其发展及变化也必将成为引领数据中心网络的演进方向。
3.1 网络多虚一
1. 控制层面虚拟化
是将所有设备的控制平面合而为一成为一个主体，统一处理整个虚拟交换机的工作，统一管理与接口扩展的需求。从结构控制平面虚拟化又分为纵向即不同层次设备虚拟化和横向同一层次设备虚拟化。
2.网络层面虚拟化
使用了TRILL和SPB协议，在二层网络转发时，对报文进行外 层封装，以Tag方式在TRILL/SPB区域内部转发，此区域网络形成一个大的虚拟交换机，实现对报文的透明转发。
3.2 网络一虚多
传统的网络一虚多技术包括因特网的VLAN技术、IP的VPN技术、FC的VSAN技术等，目前出现的较新的技术是CISCO的VDC，最多实现4个VDC将物理资源独立分配。
3.3 网卡的虚拟化
还有一种网络的虚拟化补充技术是服务器网卡的IO虚拟化技术即SR-IOV，由PCI SIG工作组提出的。SR-IOV就是要在服务器物理网卡上，建立多个虚拟IO通道，并使其能够直接一一对应到多个虚拟机的虚拟网卡上，用以提高虚拟服务器的转发效率。

4. 前后端融合FCoE
因特网与FC的融合，就是FCoE（Fiber Channel over Ethernet）以太网的光纤通道。在服务器物理网卡到接入交换这部分，通过接入交换机，将FC的数据承载在某个VLAN中进行传输。FCoE技术标准可以将光纤通道映射至以太网，同时在以太网信息包内插入光纤通道信息，让服务器和SAN存储设备之间的光纤通道请求和数据，通过以太网连接来进行传输，即在以太网上传输SAN数据。FCoE后端融合网络同时支持LAN和SAN数据传输，减少数据中心设备和线缆数量，同时降低供电和制冷负载，收敛成统一的网络后，减少了支持的点数，降低管理负担的同时，能够加强学校机房数据的传输速度以及减少学校机房的耗电量，做到更加节能环保。
5. 云机房的IPV6技术
云计算的发展对网络安全性提出更高的要求， IPv6技术的安全机制、巨大的地址空间、可溯源技术、定义多播地址等技术，都在一定程度上改善了网络层的安全性，同时在使用IPv6的网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，能够极大的增强学校机房的安全性。

四. 详细设备
4.1云计算机房的网络拓扑图

4.2电脑配置

五.参考文献
《云计算与大数据技术》
《计算机机房建设规范》
《高校教学公共机房现状及解决方案》
《基于云计算的高校机房管理探究》
《云计算与大数据的教育信息化探究》

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