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[摘 要]信息化时代，高校教学机房作为高等教育教学环节中的重要组成部分，是高校教学、科研等工作的保障。但随着技术的发展，信息化要求的不断提高，传统高校教学机房的架构模式在运行中暴露出越来越多的弊端：效率低、成本高、不环保、缺乏集中管理手段……使得高校机房在支持教学、科研等工作上显得有些力不从心。应用云计算技术，搭建私有云，通过私有云替代高校传统教学机房，在成本、性能、可管理性、灵活性、环保等方面拥有诸多优势，将是未来高校教学机房发展的新方向。
[關键词]教学机房;私有云;IaaS;Vsphere;openstack
中图分类号：TP317 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0226-01
一、引言
高等院校作为培养高素质人才的基地，每个高校都为自己构建了大量的实验室用于人才培养。据统计，在当前高校中，实验室主要以计算机机房的形式存在。计算机机房是培养学生实践操作能力的重要基地，也是一个学校重要的实训基地，承担了大量的实践教学任务，直接影响到教学效果和科研工作的开展。因此各高校都非常重视计算机机房的建设与管理。
传统高校教学机房的建设和管理模式在运行过程中，已经暴露出了越来越多的弊端：效率低下、投入成本高、管理性差、不够环保……已严重制约了计算机机房的发展和高校实践教学工作的开展。云计算是当前IT行业的新兴技术，短短几年时间就获得到长足发展，其具有高伸缩性、高可靠性、高通用性、高性价比、高灵活性、资源定制、绿色环保……诸多优势，体现出了广阔的发展前景。借助云计算技术搭建高校私有云，替代传统高校机房，将有助于破除传统机房在运营中的种种弊端，也将为高校机房的发展带来全新的机遇和广阔的空间。
二、高校传统教学机房运营模式
由于教学需要，高校往往需要投入大量成本建设教学机房，每个机房由于承担教学、科研等内容的不同，需要配备不同软、硬件配置的计算机。教学机房由管理员分别进行管理，在很大程度是对单台计算机的管理。这种传统的、落后的建设和管理模式主要暴露出以下缺点：
（一）机房设备更新周期快，成本投入高
一直以来，高校机房是一项高投入、更新周期快的项目。当前计算机软、硬件系统更新换代周期越来越短，在传统教学机房建设和管理模式下，随着教学、科研等对计算机系统提出越来越高的要求，将迫使各高校不断进行成本投入，更新设备。根据经验表明，高校普通教学机房的更新周期为4～5年，让各高校背负了沉重的经济负担。
（二）管理难度大，管理成本高
在传统高校教学机房的管理模式下，往往需要为机房配备专职管理员，一般4～5个机房就需要一个专职管理员。由于各机房所承担的教学任务不同，软、硬件配置也不相同，管理员对机房的管理和维护通常都是以机房为单位，甚至以单台计算机为单位进行。缺乏统一集中的管理手段，管理难度大、工作负荷重、效率较低下，相应的高校所付出的管理成本也较高。
（三）缺乏弹性，难以做到资源动态调配
教学机房一般根据所承担的教学、科研任务的不同配备不同的软、硬件系统，并且在相对较长时间内是固定的。实践表明，对一个机房的软、硬件系统进行更新或调整往往需要花费较大的时间和精力。但是教学、科研任务的需求是动态变化的，在特殊情况下，往往需要机房在极短时间内调配更新系统资源，以满足新的教学、科研任务需求，这是传统教学机房无法解决的问题。
（四）设备利用率低
传统教学机房灵活性差，一旦为特定教学任务定制了软、硬件配置，一般在一个相对较长的时间内保持恒定，都只能为该特定的教学任务提供服务。这往往导致某些机房长时间处于闲置状态，设备利用率低下。
（五）能耗高，不环保
传统教学机房的运营成在很大程度上是体现在计算机运行和机房制冷的能耗上。运营成本高昂，也不环保，这和当前我们所倡导的绿色环保理念相违背。
三、云计算
（一）云计算概述
云计算是当前IT行业兴起的一门技术，到目前行业内并未进行明确的定义。本质上是一种全新的商业运行模型。是基于虚拟化技术、分布式计算、并行处理等传统技术提出的全新的商业运筹模式。将网络中的重要资源：带宽、存储、CPU、内存、计算、软件.......进行整合，形成计算机系统资源池-----云，以商品的形式在网络上，对用户提供按需付费的租赁服务。
四、搭建私有云替代传统教学机房
（一）构建思路
集中有限资金，搭建私有云，将IT资源组成资源池，利用校园网，提供虚拟机定制服务。在校园网中购入相对数量高性能服务器、存储设备……，利用虚拟化技术将设备虚拟为资源池，搭建私有云。教学机房使用“瘦客户端”替代原有PC，或可直接将原PC作为“瘦客户端“使用。这样也可以节约一大笔成本，提高传统IT资源的利用率。
通过私有云替代传统教学机房，实现了对整个机房软、硬件资源的整合。机房管理员对传统机房的分散管理，将转变为网络管理员对私有云的“资源池”的管理。网络管理员根据教学、科研等需求，制定相应的虚拟机模版。在教学过程中，学生在机房使用“瘦客户端”登录私有云平台，根据教学内容的不同，申请相应云主机即可。
（二）建议平台
1. Vsphere
是VMware公司推出的基于云的新一代数据中心虚拟化产品套件，提供了虚拟化基础架构、高可用性、集中管理、监控等一整套解决方案 。
2. Openstack
是一个开源的项目，为用户提供了一个部署云计算的操作平台。在OpenStack管理下的云平台充分利用了底层的硬件资源，且平台更易于扩展和管理。OpenStack内部有多个项目，提供不同的服务，包括网络，计算，存储，虚拟化等各方面。
（三） 优点
1. 建设成本低
通过搭建私有云替代传统教学机房，将省去传统PC机的采购，转为采购“瘦客户端”。“瘦客户端”的采购成本仅仅为传统PC的三分之一左右。并且还可利用原本频临淘汰的PC，将其作为“瘦客户端”继续发挥余热。虽然在搭建私有云时需要一定的成本投入，但和传统机房搭建的成本相比，私有云仍具有较高的成本优势。
2. 提供集中管理手段，管理成本低
在私有云环境下，对教学机房的管理将转化为主要对“资源池”的管理。网络管理员通过集中管理“资源池”，即可完成大部分传统机房的管理工作。也不再需要为机房配备大量的传统机房管理员，只需要一定数量的管理员负责“瘦客户端”机房的管理。对“瘦客户端”机房的管理难度大大低于传统机房的管理难度。
3. 更具弹性和灵活性
高弹性是云计算的典型特征。网络管理员在资源池里可根据教学需求变化，实时、动态、灵活地对IT软、硬件资源进行调配，以满足教学变化要求。
4. 更绿色环保
“瘦客户端”的能耗是传统PC的三分之一左右。虽然私有云可能会产生一定的能耗增加，但从整个系统上去看，系统总体能耗将大大降低，也更加经济、环保、绿色。
五、结束语：
利用当前先进的云计算技术，搭建高校私有云替代高校传统的教学机房。具有集中管理、成本低廉、资源动态调配、更绿色环保等优势。虽然在具体实施过程中还有诸多问题需要解决，但随着技术的发展，搭建私有云替代高校传统教学机房必将是未来高校机房发展的一个新方向。
参考文献
[1]谢芳，基于私有云平台的高校公共机房架构实践[J].计算机技术与发展，2014.3.
[2]刘鹏，云计算[M].北京：电子工业出版社，2010.
[3]袁文成，面向虚拟资源的云计算资源管理机制[J].西北工业大学学报，2010.5
[4]王聪，面向云计算的数据中心网络体系结构设计[J].计算机研究与发展，2012.2
[關键词]教学机房;私有云;IaaS;Vsphere;openstack
中图分类号：TP317 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0226-01
一、引言
高等院校作为培养高素质人才的基地，每个高校都为自己构建了大量的实验室用于人才培养。据统计，在当前高校中，实验室主要以计算机机房的形式存在。计算机机房是培养学生实践操作能力的重要基地，也是一个学校重要的实训基地，承担了大量的实践教学任务，直接影响到教学效果和科研工作的开展。因此各高校都非常重视计算机机房的建设与管理。
传统高校教学机房的建设和管理模式在运行过程中，已经暴露出了越来越多的弊端：效率低下、投入成本高、管理性差、不够环保……已严重制约了计算机机房的发展和高校实践教学工作的开展。云计算是当前IT行业的新兴技术，短短几年时间就获得到长足发展，其具有高伸缩性、高可靠性、高通用性、高性价比、高灵活性、资源定制、绿色环保……诸多优势，体现出了广阔的发展前景。借助云计算技术搭建高校私有云，替代传统高校机房，将有助于破除传统机房在运营中的种种弊端，也将为高校机房的发展带来全新的机遇和广阔的空间。
二、高校传统教学机房运营模式
由于教学需要，高校往往需要投入大量成本建设教学机房，每个机房由于承担教学、科研等内容的不同，需要配备不同软、硬件配置的计算机。教学机房由管理员分别进行管理，在很大程度是对单台计算机的管理。这种传统的、落后的建设和管理模式主要暴露出以下缺点：
（一）机房设备更新周期快，成本投入高
一直以来，高校机房是一项高投入、更新周期快的项目。当前计算机软、硬件系统更新换代周期越来越短，在传统教学机房建设和管理模式下，随着教学、科研等对计算机系统提出越来越高的要求，将迫使各高校不断进行成本投入，更新设备。根据经验表明，高校普通教学机房的更新周期为4～5年，让各高校背负了沉重的经济负担。
（二）管理难度大，管理成本高
在传统高校教学机房的管理模式下，往往需要为机房配备专职管理员，一般4～5个机房就需要一个专职管理员。由于各机房所承担的教学任务不同，软、硬件配置也不相同，管理员对机房的管理和维护通常都是以机房为单位，甚至以单台计算机为单位进行。缺乏统一集中的管理手段，管理难度大、工作负荷重、效率较低下，相应的高校所付出的管理成本也较高。
（三）缺乏弹性，难以做到资源动态调配
教学机房一般根据所承担的教学、科研任务的不同配备不同的软、硬件系统，并且在相对较长时间内是固定的。实践表明，对一个机房的软、硬件系统进行更新或调整往往需要花费较大的时间和精力。但是教学、科研任务的需求是动态变化的，在特殊情况下，往往需要机房在极短时间内调配更新系统资源，以满足新的教学、科研任务需求，这是传统教学机房无法解决的问题。
（四）设备利用率低
传统教学机房灵活性差，一旦为特定教学任务定制了软、硬件配置，一般在一个相对较长的时间内保持恒定，都只能为该特定的教学任务提供服务。这往往导致某些机房长时间处于闲置状态，设备利用率低下。
（五）能耗高，不环保
传统教学机房的运营成在很大程度上是体现在计算机运行和机房制冷的能耗上。运营成本高昂，也不环保，这和当前我们所倡导的绿色环保理念相违背。
三、云计算
（一）云计算概述
云计算是当前IT行业兴起的一门技术，到目前行业内并未进行明确的定义。本质上是一种全新的商业运行模型。是基于虚拟化技术、分布式计算、并行处理等传统技术提出的全新的商业运筹模式。将网络中的重要资源：带宽、存储、CPU、内存、计算、软件.......进行整合，形成计算机系统资源池-----云，以商品的形式在网络上，对用户提供按需付费的租赁服务。
四、搭建私有云替代传统教学机房
（一）构建思路
集中有限资金，搭建私有云，将IT资源组成资源池，利用校园网，提供虚拟机定制服务。在校园网中购入相对数量高性能服务器、存储设备……，利用虚拟化技术将设备虚拟为资源池，搭建私有云。教学机房使用“瘦客户端”替代原有PC，或可直接将原PC作为“瘦客户端“使用。这样也可以节约一大笔成本，提高传统IT资源的利用率。
通过私有云替代传统教学机房，实现了对整个机房软、硬件资源的整合。机房管理员对传统机房的分散管理，将转变为网络管理员对私有云的“资源池”的管理。网络管理员根据教学、科研等需求，制定相应的虚拟机模版。在教学过程中，学生在机房使用“瘦客户端”登录私有云平台，根据教学内容的不同，申请相应云主机即可。
（二）建议平台
1. Vsphere
是VMware公司推出的基于云的新一代数据中心虚拟化产品套件，提供了虚拟化基础架构、高可用性、集中管理、监控等一整套解决方案 。
2. Openstack
是一个开源的项目，为用户提供了一个部署云计算的操作平台。在OpenStack管理下的云平台充分利用了底层的硬件资源，且平台更易于扩展和管理。OpenStack内部有多个项目，提供不同的服务，包括网络，计算，存储，虚拟化等各方面。
（三） 优点
1. 建设成本低
通过搭建私有云替代传统教学机房，将省去传统PC机的采购，转为采购“瘦客户端”。“瘦客户端”的采购成本仅仅为传统PC的三分之一左右。并且还可利用原本频临淘汰的PC，将其作为“瘦客户端”继续发挥余热。虽然在搭建私有云时需要一定的成本投入，但和传统机房搭建的成本相比，私有云仍具有较高的成本优势。
2. 提供集中管理手段，管理成本低
在私有云环境下，对教学机房的管理将转化为主要对“资源池”的管理。网络管理员通过集中管理“资源池”，即可完成大部分传统机房的管理工作。也不再需要为机房配备大量的传统机房管理员，只需要一定数量的管理员负责“瘦客户端”机房的管理。对“瘦客户端”机房的管理难度大大低于传统机房的管理难度。
3. 更具弹性和灵活性
高弹性是云计算的典型特征。网络管理员在资源池里可根据教学需求变化，实时、动态、灵活地对IT软、硬件资源进行调配，以满足教学变化要求。
4. 更绿色环保
“瘦客户端”的能耗是传统PC的三分之一左右。虽然私有云可能会产生一定的能耗增加，但从整个系统上去看，系统总体能耗将大大降低，也更加经济、环保、绿色。
五、结束语：
利用当前先进的云计算技术，搭建高校私有云替代高校传统的教学机房。具有集中管理、成本低廉、资源动态调配、更绿色环保等优势。虽然在具体实施过程中还有诸多问题需要解决，但随着技术的发展，搭建私有云替代高校传统教学机房必将是未来高校机房发展的一个新方向。
参考文献
[1]谢芳，基于私有云平台的高校公共机房架构实践[J].计算机技术与发展，2014.3.
[2]刘鹏，云计算[M].北京：电子工业出版社，2010.
[3]袁文成，面向虚拟资源的云计算资源管理机制[J].西北工业大学学报，2010.5
[4]王聪，面向云计算的数据中心网络体系结构设计[J].计算机研究与发展，2012.2