智慧校園大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)和運營整體解決方案

智慧校園大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)和運營整體

解

決

方

案

目錄

1、大數(shù)據(jù)平臺方案概述...............................................1

1.1、建設(shè)現(xiàn)狀.................................................2

1.2,發(fā)展趨勢.................................................3

1.3,智慧校園.................................................5

1.4、運營服務(wù).................................................8

2、需求分析........................................................11

3、大數(shù)據(jù)平臺方案設(shè)計..............................................12

3.1建設(shè)原則..............................................12

3.2總體方案設(shè)計..........................................14

3.2.1自主可控的教育云技術(shù)架構(gòu).......................14

3.2.2數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)規(guī)劃...........................16

3.3云計算平臺建設(shè).......................................19

3.3.1計算資源池建設(shè)................................19

3.3.1.1項目需求...............................19

3.3.1.2X86虛擬化實現(xiàn).........................20

3.3.1.3計算資源池分區(qū)建設(shè).....................28

3.3.2基于物理機部署的業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方案.............31

3.3.3數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案建設(shè).......................31

3.3.3.1項目需求................................31

3.3.3.2數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案建設(shè)...............32

3.3.4存儲資源池建設(shè).................................34

3.3.4.1項目需求................................34

3.3.4.2存儲分類................................35

3.3.4.3數(shù)據(jù)庫存儲大數(shù)據(jù)平臺方案建設(shè)方案........36

3.3.5大數(shù)據(jù)平臺方案設(shè)計.............................36

3.3.5.1基于虛擬化機頭的存儲虛擬化方案說明......36

3.3.5.2存儲虛擬化工作原理和技術(shù)實現(xiàn)說明.......38

3.3.5.3虛擬化機頭的基本概念....................39

3.3.5.4虛擬化機頭的工作原理....................40

3.3.5.5虛擬化機頭的可靠性、可用性..............45

3.3.6云管理平臺建設(shè).................................57

3.3.6.1項目需求................................57

3.3.6.2云管理平臺架構(gòu)設(shè)計.....................58

3.3.6.3云管理平臺全方位的管理.................61

3.3.6.4云資源管理.............................61

3.3.6.5服務(wù)管理...............................61

3.3.6.7運維管理...............................62

3.3.6.8統(tǒng)一時鐘...............................62

3.3.6.9云管理平臺特性描述.....................62

3.4、智能電控系統(tǒng)............................................68

3.4.1、建設(shè)背景.........................................68

3.4.2、系統(tǒng)拓撲.........................................69

3.4.3、系統(tǒng)功能.........................................70

3.5、智能傳感系統(tǒng)............................................73

3.5.1、建設(shè)背景.........................................73

3.5.2、設(shè)計原則.........................................74

3.5.3、系統(tǒng)功能.........................................76

3.6、教學(xué)督導(dǎo)系統(tǒng)............................................77

3.6.1、概要目標.........................................77

3.6.2、設(shè)計原則.........................................78

3.6.3、系統(tǒng)功能.........................................81

3.7、校園訪客系統(tǒng)............................................84

3.7.1、建設(shè)背景.........................................84

3.7.2、設(shè)計原則.........................................85

3.7.3、系統(tǒng)功能.........................................86

3.7.4、系統(tǒng)效益.........................................89

3.8、校園安防系統(tǒng)............................................91

3.8.1、建設(shè)背景............................................91

3.8.2、設(shè)計原則.............................................92

3.8.3、系統(tǒng)功能.............................................94

3.9、云智慧校園綜合管理平臺......................................98

3.9.1、平臺介紹.............................................98

3.9.2、設(shè)計原則............................................100

3.9.3、組成結(jié)構(gòu)............................................103

3.9.4、功能框架............................................107

3.9.5、平臺功能............................................108

3.9.5.1,平臺配置.....................................108

3.9.5.2、組織用戶.....................................110

3.9.5.3,設(shè)備管理.....................................112

3.9.5.4、報警管理.....................................116

3.9.5.5,地圖管理.....................................118

3.9.5.6、服務(wù)運維.....................................119

3.9.5.7,數(shù)據(jù)挖掘......................................121

3.9,5.8、日常操作......................................122

3.9.5.9、日志統(tǒng)計......................................151

4、配置清單............................................................152

1、大數(shù)據(jù)平臺方案概述

智慧校園大數(shù)據(jù)建設(shè)是信息技術(shù)背景下學(xué)校的一項基礎(chǔ)

性、長期性和經(jīng)常性的工作，是學(xué)校建設(shè)和人才培養(yǎng)的重要

組成部分。智慧校園大數(shù)據(jù)的建設(shè)水平是學(xué)校整體辦學(xué)水平、

學(xué)校形象和地位的重要標志?；谠朴嬎?、大數(shù)據(jù)、HPC的

智慧校園大數(shù)據(jù)建設(shè)是為了配合學(xué)校的整體變革，提高學(xué)校

核心競爭力，以期達到從分散應(yīng)用向集中應(yīng)用轉(zhuǎn)化，從固定

服務(wù)向個性化服務(wù)轉(zhuǎn)化，從部門級應(yīng)用向校級應(yīng)用轉(zhuǎn)化，從

信息管理向信息服務(wù)轉(zhuǎn)化。

為了充分發(fā)揮xx市教育云平臺教育信息管理、教育資源

共享、遠程教育教學(xué)、服務(wù)家庭社區(qū)功能，在進行云平臺整

體架構(gòu)設(shè)計過程中依據(jù)云平臺不同的功能層次，將架構(gòu)

分為三大部分：云平臺基礎(chǔ)設(shè)施，云平臺應(yīng)用系統(tǒng)和云空間。

基礎(chǔ)設(shè)施作為云平臺的底層構(gòu)建基礎(chǔ)，包含教育城域網(wǎng)、

云數(shù)據(jù)中心與云平臺支撐環(huán)境。為云平臺上層應(yīng)用提供計

算資源、存儲資源與網(wǎng)絡(luò)資源。

云平臺應(yīng)用系統(tǒng)作為各項教育教學(xué)和管理活動的載體，

為教育云平臺的高效使用，教育教學(xué)數(shù)據(jù)的收集，智慧校園

大數(shù)據(jù)分析利用提供軟件保障。

云空間面向個人，學(xué)校和區(qū)域三種主要角色提供集教學(xué)

應(yīng)用、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)工具、教學(xué)交流于一體的可定制可編

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輯的個性化信息門戶。

云平臺基礎(chǔ)設(shè)施，云平臺應(yīng)用系統(tǒng)和云空間作為有機的

整體，通過云平臺基礎(chǔ)設(shè)施對云平臺應(yīng)用系統(tǒng)和云空間提供

硬件和網(wǎng)

以“物聯(lián)網(wǎng)”、“云計算”、“大數(shù)據(jù)”等技術(shù)為支撐，通過

3-5年的建設(shè)，搭建“一個中心、三張網(wǎng)絡(luò)、四大體系”即：

一個中心一一權(quán)威可信的數(shù)據(jù)中心；三張網(wǎng)絡(luò)一一有線網(wǎng)、

無線網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)；四大體系一一智能化的教學(xué)體系、高效靈

活的管理體系、以人為本的服務(wù)體系、穩(wěn)定可靠的安全和保

障體系。使之成為促進我校教育內(nèi)容、教學(xué)手段和方法的現(xiàn)

代化支柱，創(chuàng)新人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和服務(wù)社會模式，推動

文化傳承創(chuàng)新，促進教育教學(xué)質(zhì)量全面提高。

1.1、建設(shè)現(xiàn)狀

在XXX高校，校園建設(shè)經(jīng)歷了校園智能化硬件建設(shè)階段，綜合信

息系統(tǒng)（數(shù)字化）建設(shè)階段，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)（含遠程教學(xué)）實驗階段等初

期建設(shè)，在經(jīng)過數(shù)字化、智能化校園建設(shè)已初具規(guī)模。但我們也應(yīng)當(dāng)

清醒地認識到，在數(shù)字化、智能化校園的建設(shè)過程中，尚存在著一些

觀念和建設(shè)上的問題亟待解決。

智慧校園系統(tǒng)集成管理平臺的建設(shè)是為了解決校園內(nèi)各應(yīng)用

系統(tǒng)數(shù)據(jù)標準不一、平臺相互獨立，校園的信息系統(tǒng)利用率低、操

作繁瑣、管理維護困難等問題，實現(xiàn)校園內(nèi)資源的有效配置和高效利

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用，提高教學(xué)、科研、管理、服務(wù)等工作效率。智慧校園管理平臺規(guī)

劃以“統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準、統(tǒng)一的技術(shù)路線、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)規(guī)范、統(tǒng)一的

組織管理”的原則進行設(shè)計。以“綜合運維管理、統(tǒng)一信息門戶、統(tǒng)

一身份認證、統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源共享”四大內(nèi)容開展詳細設(shè)計，深度體現(xiàn)

校園高效的管理、科學(xué)的決策、智能的服務(wù)，滿足校園信息化、智能

化、科學(xué)化的發(fā)展之路。

1.2、發(fā)展趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，科技服務(wù)于人的宗旨是不會改變的，各行

各業(yè)都在技術(shù)的發(fā)展帶動下發(fā)生了從流程與環(huán)節(jié)到服務(wù)與品質(zhì)的巨

大變化，從以往的室外信息一體化，到如今的室內(nèi)位置信息分析，都

在為校園的新業(yè)態(tài)發(fā)展指導(dǎo)著前進的方向，今后智慧化的校園體系必

將成為主流，完善的管理體系、安全的防護體系以及豐富的交流體系

會大大地增加人們對校園的信任與認可。

從數(shù)字校園到智慧校園的發(fā)展是以人為本理念在校園領(lǐng)域深入

實踐和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)在校園應(yīng)用普及的必然結(jié)果，是校園信息化建

設(shè)的發(fā)展趨勢，我們提出了智慧校園=數(shù)字校園+物聯(lián)網(wǎng)+云計算的智

慧校園發(fā)展模式，勢必將極大地推進“以數(shù)字為中心”的數(shù)字校園向

“以人為中心”的智慧校園的發(fā)展。

數(shù)據(jù)集中：建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)倉庫，集中管理共享數(shù)據(jù)，

達到存儲安全、信息集中、高效利用的目標。

應(yīng)用和服務(wù)集成：統(tǒng)一身份認證，統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換，統(tǒng)一開發(fā)規(guī)范，

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基于統(tǒng)一應(yīng)用構(gòu)建平臺快速配置業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

開放性和標準化：為了滿足系統(tǒng)所選用的技術(shù)和設(shè)備，遵循統(tǒng)一

的國際標準和工業(yè)標準，來保證系統(tǒng)的開發(fā)性和標準化，能夠支持不

同廠商的產(chǎn)品互換。

可靠性：應(yīng)用系統(tǒng)整合平臺投入運行后，平臺的可靠性和成熟度

至關(guān)重要，系統(tǒng)采用比較成熟而穩(wěn)定的技術(shù)與合適的系統(tǒng)平臺。

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1.3、智慧校園

作為新世紀新型的學(xué)校模式，智慧校園是校園信息化和安全建設(shè)

的高級階段。是以數(shù)字化的方式來體現(xiàn)我們的工作、學(xué)習(xí)、交流與管

理的校園生活，是一種全新的生活學(xué)習(xí)和管理模式。因此需要一種新

型的智慧校園系統(tǒng)，實現(xiàn)學(xué)生管理、校園監(jiān)控、消費管理和教學(xué)管理

的無縫融合。

同時校園存在面積大、場地分散、管理人員少、校內(nèi)人數(shù)多、學(xué)

生安全防范意識差等特點，學(xué)校中的教學(xué)樓、食堂、運動場、實驗室

等公共場合都存在著不同程度的安全隱患。

由此可見，傳統(tǒng)的學(xué)生入校管理、校園監(jiān)控和應(yīng)急方式難以適應(yīng)

新形勢下校園建設(shè)的需求，因此需要建設(shè)一種基于位置的、通過網(wǎng)絡(luò)

的、緊密貼合校園教學(xué)管理需求的校園綜合系統(tǒng)。

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?創(chuàng)新的交互體制

利用室內(nèi)位置定位的技術(shù)，實現(xiàn)學(xué)校、老師與家長、學(xué)生遠距離

交互，從學(xué)生乘坐校車至校園進門到教室，然后參加學(xué)習(xí)、活動、考

試，這些信息都通過交互的形式推送到各個平臺以供學(xué)校、家長、老

師了解。

?縮短校內(nèi)與校外的物理距離

?更貼心地關(guān)注形式

?對孩子校園生活信息的全面了解

?學(xué)校、老師與家長的交流突破時間與空間的約束

?科學(xué)的分析與優(yōu)化

通過收集到的詳細實時信息，對校園展覽的既定流程、計劃安排、

設(shè)施的使用情況進行實時的數(shù)據(jù)展示，并根據(jù)所展示出的信息對流程、

計劃和設(shè)施的使用安排作出科學(xué)的調(diào)整。

同時，利用信息收集分析所得到的結(jié)果，對校園內(nèi)整體的客流情

況進行把控，及時做出相應(yīng)調(diào)整，利用科學(xué)有效的數(shù)據(jù)進行管理及分

析工作。

?了解校園整體的人流情況

?掌握校園師生的動態(tài)

?了解學(xué)生參與活動的偏好與動態(tài)

?建立完善的學(xué)生資料庫

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?有效服務(wù)

與提升服務(wù)相關(guān)的各種策略方法都使用過，行之有效的微乎其微,

主要的難點不是在于服務(wù)理念的不完善，更多的問題往往在于對于信

息的把控是否及時？服務(wù)的對象需求點是否明確？以及服務(wù)的內(nèi)容

是否貼切被服務(wù)者當(dāng)前的需求，而這往往都是滯后的。

?根據(jù)收集到的信息獨立化提供服務(wù)

?完善服務(wù)、活動反饋機制，了解真實需求

?每一次服務(wù)、活動都進行記錄，從數(shù)據(jù)中建立模式

?詳盡的了解問題所在

智慧校園所面對的各種問題，隨著技術(shù)的不斷完善，舊的問題不

斷被解決，新的問題也逐漸出現(xiàn)，前進的腳步從未停止，只需不斷前

行，讓問題通過數(shù)據(jù)表達，再返回通過數(shù)據(jù)去分析解決。

?校內(nèi)資源是否存在浪費？

?學(xué)生對校內(nèi)生活是否滿意？

?學(xué)生認為哪些活動又有意義又受歡迎？

?對于未知也要盡在掌握

一個良好的智慧體系不僅僅要體現(xiàn)出對于現(xiàn)狀的分析與把握，針

對未來的發(fā)展趨勢也一定要作出科學(xué)的判斷與預(yù)測，在面對未知時要

有根據(jù)以往數(shù)據(jù)得出趨勢預(yù)判的能力。

?通過APP推送發(fā)布與實事、焦點、甚至季節(jié)相關(guān)聯(lián)的新聞

?針對興趣點推送未來更豐富的活動信息

?基于自愿原則的基礎(chǔ)上提供搜人導(dǎo)航

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1.4、運營服務(wù)

智慧校園解決方案，是利用技術(shù)的創(chuàng)造與革新，利用它可以更好

的改善管理層的管理壓力，可以提供學(xué)生更安全更豐富的校園生活,

為校園以及學(xué)生老師家長提供更高效、更便捷、更愉快的溝通與交互,

實現(xiàn)在校園內(nèi)外，線上線下，從管理、生活、教學(xué)和溝通的極致體驗

和效率，可以讓所有參與者享受更靈活更活躍的交流互動。

一個可靠、具彈性的智慧體系正常運營需要具備4個重要特性:

第一，系統(tǒng)的目的必須明確一一即對結(jié)果的智慧預(yù)想；

其次，系統(tǒng)中的要素要緊密聯(lián)系，數(shù)據(jù)的交換很重要；

第三，管理人員對系統(tǒng)和關(guān)鍵組件的狀態(tài)有持續(xù)、有力的掌握;

最后，系統(tǒng)必須能適應(yīng)環(huán)境的變化。

解決方案針對不同需求體提供多樣化服務(wù)：

?校園綜合管理

＞繪制校園內(nèi)電子地圖（2D/3D）

＞在校園環(huán)境內(nèi)全部覆蓋WiFi無線網(wǎng)絡(luò)

＞實時掌握、了解每個人、每幢樓的位置信息

＞可視化顯示校園內(nèi)人群實時分布熱點

＞保障校內(nèi)學(xué)生安全，對公交位置、學(xué)生乘坐情況實時監(jiān)控實現(xiàn)校

門家門安全對接

＞提供家長交流的平臺，讓家長知道學(xué)生更多在校情況

＞結(jié)合線下到線上提供交互式體驗，豐富校園生活

＞提供無線校園與校園內(nèi)部及各類設(shè)施線路導(dǎo)航

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＞實時、無線的智能考勤

＞會議管理和智能簽到

＞遠程控制電源開關(guān)

＞家長短信互動交流

＞各種信息統(tǒng)計和分析

＞水電與實驗室的監(jiān)控，實現(xiàn)校園路燈控制、消防系統(tǒng)、中央空調(diào)節(jié)

能管理等，規(guī)范校園管理

?校園安保管理

＞安保巡邏路線、時間的智能監(jiān)督

＞人員、車輛和物件的移動軌跡查詢

＞資產(chǎn)的位置、狀態(tài)的實時監(jiān)控

＞導(dǎo)向停車、車輛位置查詢及智能防盜

＞訪客定位跟蹤和異常報警

＞異常情況的主動視頻聯(lián)動及錄制

＞限定區(qū)域使用的涉密U盤

＞校園邊界非法進入的智能監(jiān)控

?師生

＞提供校園建筑導(dǎo)航、教室與公共設(shè)施引導(dǎo)

＞發(fā)布教學(xué)、成績查詢、課程查詢、作業(yè)提交與修改、考試閱卷等

＞進行簽到、考勤、逃學(xué)、逃課檢測

＞提供危險區(qū)域自動警報

＞實現(xiàn)門禁、鑰匙、學(xué)生證、圖書證、飯卡等集一體于APP

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＞提供信息、宣傳、重大活動、校園活動、社團活動的統(tǒng)一發(fā)布平

介

＞基于特定位置的信息推送服務(wù)

＞校園內(nèi)停車位的雙向?qū)Ш?/p>

＞對閑置教室、興趣書籍的信息推送

＞對于相同興趣的學(xué)生個體提供交流平臺

?家長

＞能查詢孩子到校、離校、成績、備忘錄等信息

＞能與老師通過APP進行溝通，及時了解孩子信息

＞實時觀察孩子在校園內(nèi)的位置

?目標服務(wù)群體：

?教育行業(yè)管理人群

?校園整體決策者

?校園日常管理者

?老師

?學(xué)生

?家長

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2、需求分析

1、建設(shè)適度超前的信息化基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)保、

節(jié)能、智能化服務(wù)等高級功能

構(gòu)建集多業(yè)務(wù)為一體的“云”校園網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺方案。

基于“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)，對數(shù)據(jù)中心資產(chǎn)、設(shè)備、能源調(diào)度等

實現(xiàn)數(shù)字化、智能化的跟蹤監(jiān)控管理，實現(xiàn)全方位數(shù)據(jù)中心

機房內(nèi)動態(tài)監(jiān)視，機柜內(nèi)智能監(jiān)控并實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報警，并最終

統(tǒng)一到數(shù)據(jù)中心機群管理軟件上，實現(xiàn)可視化數(shù)據(jù)跟蹤和監(jiān)

控管理。最終以基礎(chǔ)架構(gòu)。

2、搭建基礎(chǔ)支撐平臺，完善公共服務(wù)“云”平臺

實現(xiàn)平臺就是服務(wù)，通過統(tǒng)一WEB服務(wù)窗口，基礎(chǔ)設(shè)施

即可實現(xiàn)計算資源、存儲資源、應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺方案等資源

的全自動云計算技術(shù)智能化管理和一站式提供服務(wù)。

3、建立“HPC“高性能計算平臺

以學(xué)校使用為主，滿足當(dāng)前物理、化學(xué)材料分析方面的

高性能計算服務(wù)，資源可通過統(tǒng)一云運營平臺渠道可對外提

供收費計算服務(wù)。

4、建成高效節(jié)能的“云存儲”數(shù)據(jù)中心

建設(shè)PB級并行云存儲數(shù)據(jù)中心，服務(wù)與全院非結(jié)構(gòu)化數(shù)

據(jù)、云計算數(shù)據(jù)、高性能計算數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一存儲、具有完善

的數(shù)據(jù)安全保障機制和數(shù)據(jù)恢復(fù)機制，為數(shù)據(jù)安全提供最后

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一道安全防線，降低數(shù)據(jù)中心運維風(fēng)險。以集中存儲為基礎(chǔ),

為大數(shù)據(jù)分析挖掘做好數(shù)據(jù)準備，為學(xué)?！霸u估與決策”大

數(shù)據(jù)平臺方案做好精細化數(shù)據(jù)管理服務(wù)。

5、建設(shè)統(tǒng)一身份認證平臺

數(shù)據(jù)中心管理平臺實現(xiàn)統(tǒng)一身份認證，云平臺軟件、高

性能平臺、大數(shù)據(jù)平臺、存儲大數(shù)據(jù)平臺方案需身份認證登

陸，實現(xiàn)平臺使用的安全性。

6、建立大數(shù)據(jù)平臺

以數(shù)據(jù)為支撐的評估與決策平臺。建立好大數(shù)據(jù)軟硬件

支撐平臺，為實現(xiàn)信息管理向信息服務(wù)轉(zhuǎn)化，利用深層次的

知識管理、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、大數(shù)據(jù)挖掘等手段為評估與

決策服務(wù)，從整體上提升學(xué)校業(yè)務(wù)管理和行政決策的科學(xué)化

水平做好保障。

3、大數(shù)據(jù)平臺方案設(shè)計

3.1建設(shè)原則

對高校教育信息化建設(shè)的總體部署和發(fā)展任務(wù)。從學(xué)校

發(fā)展的整體戰(zhàn)略出發(fā)，與時俱進，滿足師生對教學(xué)、科研、

管理、校園生活服務(wù)的需求，提升教育服務(wù)社會的職能。堅

持如下原則，實現(xiàn)我校信息化的可持續(xù)發(fā)展：

(1)堅持“統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施”的原則。信息化建設(shè)

是一項跨部門、跨行業(yè)的綜合性大數(shù)據(jù)平臺方案工程，必須

?第12頁?

堅持從學(xué)校全局的高度統(tǒng)一規(guī)劃，各部門的相關(guān)業(yè)務(wù)和應(yīng)用

大數(shù)據(jù)平臺方案應(yīng)統(tǒng)一部署，避免無序建設(shè)；要正確把握基

礎(chǔ)設(shè)施與應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺方案、硬件與軟件、專業(yè)數(shù)據(jù)與信

息共享、現(xiàn)實應(yīng)用與擴展應(yīng)用、成本與效益的關(guān)系。同時根

據(jù)實際情況分步、分期實施具體項目，保證規(guī)劃的逐步落實。

(2)堅持“突出應(yīng)用，注重實效”的原則。堅持以需求

為導(dǎo)向、大力推動信息技術(shù)在教學(xué)、科研、管理、校園生活

服務(wù)中的普遍運用，不斷提高教育質(zhì)量和教育管理服務(wù)水平。

同時避免全面鋪開，要抓重點項目，提高有限建設(shè)資源的使

用效率。

(3)堅持“統(tǒng)一標準、資源共享”的原則。信息化建設(shè)

應(yīng)參考國家及行業(yè)有關(guān)技術(shù)標準和管理規(guī)范，樹立“開放、

共享、交互、協(xié)作”的信息化理念，堅持信息資源標準統(tǒng)一、

共建共享；建立信息資源共享交換體系和更新維護機制，確

保信息資源的規(guī)范性、時效性、準確性。

(4)堅持“面向服務(wù)、加深融合”的原則。樹立以用戶

為核心的服務(wù)理念，利用先進網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，整合資源，

促進教育內(nèi)容、教育手段和方法的現(xiàn)代化；促進人才培養(yǎng)、

科學(xué)研究、文化傳承和社會服務(wù)模式創(chuàng)新，推進信息技術(shù)與

學(xué)校教育的深度融合。

?第13頁?

3.2總體方案設(shè)計

3.2.1自主可控的教育云技術(shù)架構(gòu)

智慧校園大數(shù)據(jù)一期工程的建設(shè)采用先進成熟的云計

算、虛擬化存儲池等相關(guān)技術(shù)，建設(shè)新校區(qū)智慧校園大數(shù)據(jù)

的基礎(chǔ)資源云平臺，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一部署、自動

化運維等內(nèi)容，為學(xué)校各業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方案的運行提供良

好的信息化支撐能力。

基礎(chǔ)

設(shè)施

X_____

基礎(chǔ)資源云平臺的總體技術(shù)架構(gòu)設(shè)計如上圖，整個架構(gòu)

包括基礎(chǔ)設(shè)施層、云基礎(chǔ)架構(gòu)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺和云服務(wù)層

等。其中：

基礎(chǔ)設(shè)施層：云平臺的物理環(huán)境主要包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)

設(shè)備以及存儲等設(shè)備，以便在此基礎(chǔ)上采用虛擬化、分布式

存儲等云計算技術(shù)，實現(xiàn)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲的虛擬化，構(gòu)

?第14頁?

建計算資源池、存儲資源池和網(wǎng)絡(luò)資源池，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施等

服務(wù)。

云基礎(chǔ)架構(gòu)層：在云基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，為了實現(xiàn)動態(tài)

資源池的構(gòu)建，通過虛擬化技術(shù)對基礎(chǔ)設(shè)施（網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器

和存儲設(shè)備等）進行資源池化、彈性管理，通過自主可控的

云計算操作大數(shù)據(jù)平臺方案，實現(xiàn)云平臺的服務(wù)管理及業(yè)務(wù)

管理的統(tǒng)一管理，提高運維及運營的效率。

業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺：通過建立統(tǒng)一的信息標準，構(gòu)建統(tǒng)一的

信息門戶、統(tǒng)一的身份認證大數(shù)據(jù)平臺方案和安全可靠的公

共數(shù)據(jù)交換大數(shù)據(jù)平臺方案，在此基礎(chǔ)上建設(shè)先進實用的應(yīng)

用支撐大數(shù)據(jù)平臺方案（包括辦公自動化、教務(wù)管理、科技

管理、學(xué)生綜合管理、人力資源管理、資產(chǎn)設(shè)備管理、財務(wù)

管理、圖書管理、學(xué)報管理、后勤服務(wù)管理、一卡通管理、

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、實踐教學(xué)信息平臺、教學(xué)評估管理、研究生

管理、成教生管理與留學(xué)生管理等），實現(xiàn)各個應(yīng)用大數(shù)據(jù)平

臺方案之間的數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)共享，最終實現(xiàn)我校各項管理

工作的信息化。

云服務(wù)層：是云計算中心與最終用于交互的接口和平臺,

通過該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)云計算中心統(tǒng)一對外提供服務(wù)，為用戶

提供整體的云應(yīng)用和服務(wù)。

運維和業(yè)務(wù)支撐服務(wù)：包括云平臺的計費審計、資源監(jiān)

控、生命周期管理、容量規(guī)劃、報表分析等多項內(nèi)容。

?第15頁?

3.2.2數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)規(guī)劃

數(shù)據(jù)中心架構(gòu)圖

提應(yīng)

［能耗監(jiān)控|「菽園安全11智能教學(xué)I,智能辦公HPC大數(shù)據(jù)111

統(tǒng)

云

資

一

源

運

統(tǒng)

維

一

管

管

理

理

平

臺

平

數(shù)

臺

據(jù)

存

儲

層

本項目規(guī)劃包含云計算平臺、大數(shù)據(jù)處理硬件平臺、高

性能計算硬件平臺幾大部分。其中，云計算平臺包括業(yè)務(wù)云

平臺、數(shù)據(jù)庫集群大數(shù)據(jù)平臺方案、物理機部署的應(yīng)用大數(shù)

據(jù)平臺方案以及后端支撐的存儲資源池。

業(yè)務(wù)云平臺主要支撐辦公大數(shù)據(jù)平臺方案、一卡通上層

應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺方案、學(xué)生管理大數(shù)據(jù)平臺方案、0A、財務(wù)、

教務(wù)等教育相關(guān)的業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方案。通過虛擬化等技術(shù)

提高業(yè)務(wù)的敏捷性，使得教育應(yīng)用在資源利用上彈性可伸縮。

通過將業(yè)務(wù)與具體物理機解耦合，實現(xiàn)業(yè)務(wù)在計算資源池內(nèi)

靈活遷移，不受具體物理機故障的影響。業(yè)務(wù)云的管理平臺

讓教育業(yè)務(wù)應(yīng)用的部署更加方便快捷，管理更加方便，運維

工作也得到大大簡化。

?第16頁?

對于部分I/O密集型的關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案，如

一卡通數(shù)據(jù)庫、學(xué)校基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案采用物理服

務(wù)器的方式進行部署。同時，為了保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫的高可用

性，數(shù)據(jù)庫采用集群RAC的方式部署，服務(wù)器采用可靠性很

高的高端4路X86服務(wù)器。本項目規(guī)劃的數(shù)據(jù)庫集群包括一

卡通后端的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、數(shù)字校園基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺

方案以及二期考慮的教務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方案。

數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案后端存儲采用存儲池化的方案,

實現(xiàn)后端數(shù)據(jù)的簡易管理，統(tǒng)一使用，并實現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

的高可用性。同時，部署虛擬帶庫備份大數(shù)據(jù)平臺方案對這

些結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行備份，保證數(shù)據(jù)的安全性，并且采用物理

磁帶庫方式，提供對歷史數(shù)據(jù)的歸檔保存，對于備份軟件選

擇，采用業(yè)績成熟先進的統(tǒng)一備份軟件，實現(xiàn)Lan-free備

份。

數(shù)據(jù)中心的非結(jié)構(gòu)化存儲資源池對智慧校園大數(shù)據(jù)中

的各類非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行支撐，對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)按照其重要

性，采用分級保存的方法，對于包括校園內(nèi)700個攝像頭的

監(jiān)控數(shù)據(jù)可存放30天的數(shù)據(jù)的存儲空間采用大容量存儲解

決方案，對于包括多媒體、一卡通、教務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方案、

圖書館、視頻點播、HPC計算等需要的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲

空間采用高性能非結(jié)構(gòu)化存儲空間解決方案。高性能非結(jié)構(gòu)

化方案，采用集群文件大數(shù)據(jù)平臺方案，提供統(tǒng)一的目錄管

?第17頁?

理，性能的負載均衡管理，集群支持橫向擴展，當(dāng)業(yè)務(wù)需要

的時候，可以在線的擴展集群。

?第18頁?

3.3云計算平臺建設(shè)

3.3.1計算資源池建設(shè)

3.3.1.1項目需求

計算資源池為教育各項業(yè)務(wù)應(yīng)用提供靈活敏捷的計算

能力。由于業(yè)務(wù)云平臺需要處理前端各類教育業(yè)務(wù)應(yīng)用進

來的海量數(shù)據(jù)，因此需要大量的計算機節(jié)點。傳統(tǒng)的計算

中心強調(diào)整體的計算能力，當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心強調(diào)密

度、帶寬等因素。而作為整個學(xué)校信息化大數(shù)據(jù)平臺方案

后端處理中心的教育云中心需要的是強大的“處理能力”，

這個“處理能力”包含了計算能力、傳輸能力，甚至存儲

能力。

同時，云計算的核心技術(shù)是虛擬化技術(shù)，CPU虛擬化技

術(shù)的原理是將核心的CPU運算資源基于時間分片進行切

分，CPU的選型就相當(dāng)重要，因不同廠商的CPU之間是不能

做到一個虛擬化池的，因此整個平臺如數(shù)據(jù)庫4路平臺，

和胖節(jié)點，及2路平臺，建議采用一個廠商的CPU,并且考

慮到運行維護，以及采購來源，建議采用主流廠商，CPU廠

商建議采用在服務(wù)器市場占有率在70%以上的廠商。

其次，對云計算運營者來講，在提供可靠服務(wù)的前提

下，通過大量先進技術(shù)降低總體擁有成本是云計算中心基

礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)的核心目標。因此，構(gòu)建云計算中心的一個重

要標準就是利用標準化的、性價比高的通用部件或者產(chǎn)

?第19頁?

品。因為，只有標準化、商品化的部件才有眾多的采購來

源，并因為其具開放性，從而具有較低的運營成本。在虛

擬化服務(wù)器的選型上，既要考慮低部分的數(shù)據(jù)庫類型需

求，和一般應(yīng)用需求，所以少量的高端八路服務(wù)器作為云

資源池里面的胖節(jié)點，低端雙路服務(wù)器相對成本較低適合

大量使用，項目建設(shè)應(yīng)該權(quán)衡性價比、資源可擴展性、標

準化以及通用性等各項因素，因此，八路機架式服務(wù)器和

兩路機架式服務(wù)器是作為虛擬化物理節(jié)點最好的選擇，對

于OLTP數(shù)據(jù)庫，需要很高的穩(wěn)定性，建議采用模塊化設(shè)計

的服務(wù)器，這樣可以保證，任何部件損壞，可以快速維

修，并且主要板卡支持熱插拔。

再次，云計算平臺的重要特征之一是實現(xiàn)資源的抽象

和封裝、構(gòu)建動態(tài)化、彈性化的計算資源池，而虛擬化技

術(shù)和分層數(shù)據(jù)存儲是實現(xiàn)并達到這一目標的重要手段。因

此，計算子大數(shù)據(jù)平臺方案應(yīng)該在虛擬化和分層數(shù)據(jù)存儲

模型兩個方面有較好的解決方案。

最后，除了具有通用性、標準化、資源池化等特征之外，

計算子大數(shù)據(jù)平臺方案還應(yīng)該具有易管理、低能耗的特征,

從而大大降低教育云中心的能耗、降低運維成本。

3.3.1.2X86虛擬化實現(xiàn)

X86服務(wù)器虛擬化，就是在硬件和操作大數(shù)據(jù)平臺方案

之間引入虛擬化層，如下圖。虛擬化層允許多個操作大數(shù)

?第20頁?

據(jù)平臺方案實例同時運行在一臺物理服務(wù)器上，動態(tài)分區(qū)

和共享所有可用的物理資源，包括：CPU、內(nèi)存、存儲和

I/O設(shè)備。

隨著服務(wù)器和臺式機的計算能力急劇增加，虛擬化技

術(shù)應(yīng)用廣泛普及，很多用戶已經(jīng)在開發(fā)/測試、服務(wù)器整

合、數(shù)據(jù)中心優(yōu)化和業(yè)務(wù)連續(xù)性方面證實了虛擬化的效

用。虛擬架構(gòu)已經(jīng)可以將操作大數(shù)據(jù)平臺方案和應(yīng)用從硬

件上分離出來，打包成獨立的、可移動的虛擬機，從而帶

來極大的靈活性。例如：可以通過虛擬架構(gòu)，讓服務(wù)器24

小時*365天運行，避免因為備份或服務(wù)器維護而帶來的停

機。

對于X86虛擬化，有兩種常見的架構(gòu)：寄居架構(gòu)和裸

金屬架構(gòu)。

1、寄居架構(gòu)：將虛擬化層運行在操作大數(shù)據(jù)平臺方案之

上，當(dāng)作一個應(yīng)用來運行，對硬件的支持很廣泛。

2、裸金屬架構(gòu)：直接將虛擬化層運行在X86的硬件大數(shù)

據(jù)平臺方案上，可以直接訪問硬件資源，無需通過操作大

數(shù)據(jù)平臺方案實現(xiàn)硬件訪問，因此效率更高。

項目中建議采用性能更優(yōu)的裸金屬架構(gòu)作為底層的虛擬化

架構(gòu)。

3、虛擬化層

?第21頁?

虛擬化層是運行在虛擬機監(jiān)控器（VMM,Virtual

MachineMonitor）上面、負責(zé)管理所有虛擬機的軟件。如

下圖所示，虛擬化層就是Hypervisor（管理程序）直接運

行在硬件上，因此，Hypervisor的功能極大地取決于虛擬

化架構(gòu)和實現(xiàn)。運行在Hypervisor（管理程序）上的每個

VMM進行了硬件抽取，負責(zé)運行傳統(tǒng)的操作大數(shù)據(jù)平臺方

案。每個VMM必須進行分區(qū)和CPU、內(nèi)存和I/O設(shè)備的共

享，從而實現(xiàn)大數(shù)據(jù)平臺方案的虛擬化。

圖：Hypervisor通過VMM管理虛擬機

4、CPU虛擬化

根據(jù)最初設(shè)計，X86上的操作大數(shù)據(jù)平臺方案需要直接

運行在裸機上，因此默認擁有和控制所有的硬件。如下圖

所示，X86架構(gòu)提供了四種特權(quán)級別Ring0、1、2和3,

通過這四種級別來控制和管理對硬件的訪問。通常，用戶

級的應(yīng)用一般運行在Ring3級別，操作大數(shù)據(jù)平臺方案需

要直接訪問內(nèi)存和硬件，需要在Ring0執(zhí)行它的特權(quán)指

令。為了虛擬X86架構(gòu)，需要在操作大數(shù)據(jù)平臺方案下面

運行虛擬化層，由虛擬化層來創(chuàng)建和管理虛擬機，進行共

?第22頁?

享資源分配。而有些敏感指令不能很好的進行虛擬化，它

們在Ring0以外級別執(zhí)行時，會出現(xiàn)不同的結(jié)果。如何在

運行時捕獲和翻譯這些敏感指令成為X86虛擬化的一大挑

戰(zhàn)，使得X86架構(gòu)虛擬化最初難以實現(xiàn)。

Ring3

Ring2

直接執(zhí)行

Ring1用戶和操

作系統(tǒng)的

需求

Ring0

計算機系統(tǒng)硬件

圖：X86架構(gòu)虛擬化前的特權(quán)級別

到目前為止，有三種典型的技術(shù)來解決X86虛擬化的

難題：

5、完全虛擬化；

6、操作大數(shù)據(jù)平臺方案幫助下的虛擬化，即半虛擬化;

7、硬件幫助的虛擬化。

8、完全虛擬化

完全虛擬化技術(shù)翻譯核心指令來代替那些不能虛擬化

的指令，通過翻譯后的指令直接訪問虛擬硬件。同時，所

有用戶級指令還是可以直接在CPU上執(zhí)行來確保虛擬化的

性能。每個VMM為每個虛擬機提供完整的硬件支持服務(wù)，

包括虛擬BIOS、虛擬設(shè)備和虛擬內(nèi)存管理。

?第23頁?

完全虛擬化實現(xiàn)后，客戶操作大數(shù)據(jù)平臺方案可以通

過虛擬化層從物理硬件上完全抽取出來，客戶操作大數(shù)據(jù)

平臺方案感知不到是否發(fā)生虛擬化，完全不需進行修改。

完全虛擬化是迄今為止唯一不需硬件或操作大數(shù)據(jù)平臺方

案協(xié)助來進行敏感和特權(quán)指令虛擬化的技術(shù)，Hypervisor

(管理程序)可以翻譯所有的操作大數(shù)據(jù)平臺方案特權(quán)指

令，并保存在緩存里備用，而用戶級指令完全可以全速直

接執(zhí)行。

完全虛擬化提供了最好的虛擬機隔離和安全性，簡化

了客戶操作大數(shù)據(jù)平臺方案遷移和移植能力。

9、半虛擬化

半虛擬化需要修改操作大數(shù)據(jù)平臺方案內(nèi)核，替換掉

不能虛擬化的指令，通過超級調(diào)用(Hypercall)直接和底

層的虛擬化層Hypervisor來通訊，Hypervisor同時也提供

了超級調(diào)用接口來滿足其他關(guān)鍵內(nèi)核操作，比如內(nèi)存管

理、中斷和時間保持，如下圖所示：

?第24頁?

直接執(zhí)

行用戶

的請求

超級調(diào)用

虛擬化層

來替換不

可虛擬的

操作系統(tǒng)

指令

圖：操作大數(shù)據(jù)平臺方案協(xié)助的X86架構(gòu)虛擬化

半虛擬化和全虛擬化不同，全虛擬化不需要修改上面

的操作大數(shù)據(jù)平臺方案，敏感的操作大數(shù)據(jù)平臺方案指令

可直接處理。半虛擬化的價值在于降低了虛擬化的損耗，

基于Xen的虛擬化是半虛擬化的代表，可通過修改Linux

的內(nèi)核來實現(xiàn)CPU和內(nèi)存的虛擬化，通過定制的操作大數(shù)

據(jù)平臺方案驅(qū)動來實現(xiàn)I/O的虛擬化。

10、硬件輔助虛擬化

硬件廠商面對虛擬化投入了大量的精力來開發(fā)新的特

性用以簡化虛擬化技術(shù)應(yīng)用。第一代的虛擬化增強包括

IntelVirtualizationTechnology(VT-x)和AMD的AMD-

V,這兩種技術(shù)都為CPU增加了新的執(zhí)行模式root模式，

可以讓VMM運行在root模式下，而root模式位于Ring0

的下面。如下圖所示，特權(quán)和敏感指令自動在Hypervisor

上執(zhí)行?？蛻舨僮鞔髷?shù)據(jù)平臺方案的狀態(tài)保存在VT-x

(VirtualMachineControlStructure,虛擬機控制結(jié)

?第25頁?

構(gòu))中或AMD-v(VirtualMachineControlBlock,虛擬機

控制塊)。支持IntelVT和AMD-V的CPU從2006年開始推

向市場。

Ring3

非root模?收2

魏蔓Ringl'1

權(quán)指令

Ring0

root模式的

特權(quán)指令

計算機系統(tǒng)硬件

圖：硬件輔助的X86架構(gòu)虛擬化

11、內(nèi)存虛擬化

除了CPU虛擬化，下一個關(guān)鍵是內(nèi)存虛擬化，通過內(nèi)

存虛擬化共享物理大數(shù)據(jù)平臺方案內(nèi)存，動態(tài)分配給虛擬

機。虛擬機的內(nèi)存虛擬化很像現(xiàn)在的操作大數(shù)據(jù)平臺方案

支持的虛擬內(nèi)存方式，應(yīng)用程序看到鄰近的內(nèi)存地址空

間，這個地址空間無需和下面的物理機器內(nèi)存直接對應(yīng)，

操作大數(shù)據(jù)平臺方案保持著虛擬頁到物理頁的映射?，F(xiàn)在

所有的X86CPU都包括了一個稱為內(nèi)存管理的模塊MMU

(MemoryManagementUnit)和TLB(Translation

LookasideBuffer),通過MMU和TLB來優(yōu)化虛擬內(nèi)存的性

百臺匕匕。

?第26頁?

虛擬機1虛擬機2

圖：內(nèi)存虛擬化

為了在一臺機器上運行多個虛擬機，需要增加一個新

的內(nèi)存虛擬化層，也就是說，必須虛擬MMU來支持客戶操

作大數(shù)據(jù)平臺方案?？蛻舨僮鞔髷?shù)據(jù)平臺方案繼續(xù)控制虛

擬地址到客戶內(nèi)存物理地址的映射，但是客戶操作大數(shù)據(jù)

平臺方案不能直接訪問實際機器內(nèi)存。VMM負責(zé)映射客戶物

理內(nèi)存到實際機器內(nèi)存，它通過影子頁表來加速映射。VMM

使用TLB硬件來映射虛擬內(nèi)存直接到機器內(nèi)存，從而避免

了每次訪問進行兩次翻譯。當(dāng)客戶操作大數(shù)據(jù)平臺方案更

改了虛擬內(nèi)存到物理內(nèi)存的映射表，VMM也會更新影子頁表

來啟動直接查詢。MMU虛擬化引入了虛擬化損耗，第二代的

硬件輔助虛擬化將支持內(nèi)存的虛擬化輔助，從而大大降低

因此而帶來的虛擬化損耗，讓內(nèi)存虛擬化更高效。

12、設(shè)備和I/O虛擬化

最后一個模塊是設(shè)備和I/O虛擬化，也就是如何管理

和路由物理設(shè)備和虛擬設(shè)備之間的I/O請求。

?第27頁?

井口串口

SCSI控制器IDE控制器顯標USB設(shè)備

圖：設(shè)備和I/O虛擬化

基于軟件的I/O虛擬化和管理為設(shè)備管理帶來了新的特

性和功能，讓設(shè)備的管理更容易。就拿網(wǎng)絡(luò)為例，通過虛擬

網(wǎng)卡和交換機可以在一臺物理機上不同虛擬機之間建立虛

擬網(wǎng)絡(luò)，而這不會在物理網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生任何的流量；允許多個

物理網(wǎng)卡綁定成一個虛擬機網(wǎng)卡，提供了很好的容錯能力，

同時保持了同一MAC地址。I/O虛擬化的關(guān)鍵是保持虛擬化

優(yōu)勢的同時，盡量降低虛擬化給CPU造成的負擔(dān)。

Hypervisor虛擬化物理硬件，為每臺虛擬機提供一套標

準的虛擬設(shè)備，如上圖所示。這些虛擬設(shè)備高效模擬常見的

物理硬件，將虛擬機的請求發(fā)送到物理硬件。該硬件標準化

的過程也讓虛擬機標準化，讓虛擬機更容易在各種平臺上自

由移動，而無需關(guān)心下面實際的物理硬件類型。

3.3.1.3計算資源池分區(qū)建設(shè)

云資源管理平臺的底層虛擬化組件提供基礎(chǔ)的虛擬化

?第28頁?

功能，提供服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)的虛擬化功能，并向上對云

資源管理平臺提供接口。一個物理集群中可以把多臺服務(wù)器

劃分成一個邏輯集群（又叫HA資源池），一個計算資源池有

相同的調(diào)度策略，為了使用熱遷移相關(guān)的調(diào)度策略要求資源

池主機CPU同制。計算資源池不包括網(wǎng)絡(luò)資源與存儲資源。

一個物理集群中可以包含多個邏輯集群。

多個物理集群可以級聯(lián)（多個云資源管理平臺），由更上

層的云運營管理平臺統(tǒng)一管理。

對于教育業(yè)務(wù)部門的主要業(yè)務(wù)應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺方案的

部署將采用全虛擬機部署方式，例如Web服務(wù)器、郵件服務(wù)

器等不同種應(yīng)用服務(wù)器都建議采用虛擬化的部署方式。虛擬

化技術(shù)不僅可以提高資源的利用率，并且通過與X86平臺計

算節(jié)點的配合，能夠有效的降低總的投資成本，提高大數(shù)據(jù)

平臺方案的安全性、可管理性，降低業(yè)務(wù)部署的復(fù)雜度和時

間需求。所以普通業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方案推薦采用虛擬化與

X86平臺的協(xié)同部署方式。

項目建設(shè)采用高端八路INTEL和低端2路多核心服務(wù)器

構(gòu)建虛擬計算資源平臺，實現(xiàn)高性能、高密度、可伸縮、按

需配置、方案靈活的產(chǎn)品設(shè)計要求，可滿足虛擬化業(yè)務(wù)中多

樣且動態(tài)變化的應(yīng)用需求。這些服務(wù)器分為1個云資源管理

分區(qū)和1個業(yè)務(wù)應(yīng)用分區(qū)。

1、業(yè)務(wù)應(yīng)用分區(qū)

?第29頁?

核心應(yīng)用邏輯分區(qū)作為業(yè)務(wù)承載節(jié)點，用于部署虛擬化

平臺，承載應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺方案。

業(yè)務(wù)節(jié)點為能承載更多的虛擬機并保證虛擬機性能，建

議配置多路處理器，每路處理器核心數(shù)盡可能多、主頻盡可

能高，同時配置大容量內(nèi)存。同時還考慮兩方面：

1、高可用性：即承載某臺虛擬機的物理節(jié)點如果出現(xiàn)

故障需要維護，那么需要進行虛擬機動態(tài)遷移，將故障節(jié)

點承載的虛擬機動態(tài)遷移到核心應(yīng)用邏輯資源分區(qū)中其他

正常工作的物理節(jié)點上以實現(xiàn)高可用性，保證應(yīng)用大數(shù)據(jù)

平臺方案的不中斷；

2、彈性擴展：即考慮到未來3-5年內(nèi)部分部門會上新

的應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺方案，從而需要新的虛擬機資源，到時

核心應(yīng)用邏輯資源分區(qū)還有資源可彈性分配給新的應(yīng)用大

數(shù)據(jù)平臺方案。

同時，按照云計算平臺大項目建設(shè)經(jīng)驗，建議以1:3的

比例預(yù)留動態(tài)遷移及彈性可擴展虛擬機資源，即預(yù)留一部分

虛擬機資源。

業(yè)務(wù)節(jié)點放置在業(yè)務(wù)區(qū)的服務(wù)器中。為保證虛擬化動態(tài)

遷移時的大數(shù)據(jù)平臺方案性能，建議業(yè)務(wù)區(qū)域內(nèi)再按照業(yè)務(wù)

情況分為2?3個邏輯分區(qū)。

3、云資源管理分區(qū)

云資源管理分區(qū)分為虛擬化管理節(jié)點和云運營管理節(jié)

?第30頁?

點。虛擬化管理節(jié)點和云運營管理服務(wù)器都可采用虛擬機的

方式部署。

虛擬化管理節(jié)點：提供基本的虛擬機管理、監(jiān)控、分配

和使用功能，提供資源靜態(tài)分配及動態(tài)調(diào)度管理功能。每個

業(yè)務(wù)區(qū)域應(yīng)該配置一套虛擬化管理平臺，采用雙機的模式形

成一套高可用大數(shù)據(jù)平臺方案。

云運營管理節(jié)點：主要滿足云計算中心管理需求，提供

對云資源管理節(jié)點的統(tǒng)一管理，同時提供審批管理、計費管

理、服務(wù)質(zhì)量管理功能。云運營管理節(jié)點通常采用雙機模式

構(gòu)成高可用大數(shù)據(jù)平臺方案，每組云運營管理節(jié)點可以管理

多組云資源管理節(jié)點。

3.3.2基于物理機部署的業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方案

對于個別如多媒體、視頻點播等這類業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方

案，出于業(yè)務(wù)和項目需要，采用胖節(jié)點物理機來支撐。在教

育云中心規(guī)劃一臺高端八路服務(wù)器來部署此類應(yīng)用。

3.3.3數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案建設(shè)

3.3.3.1項目需求

本期項目中計劃將一卡通數(shù)據(jù)庫、數(shù)字校園基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

部署在oracleRAC集群上，后期還將把教務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方

案的雙機集群接入進來。為了保證數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案的

高性能、高可靠性以及負載均衡，項目建設(shè)需要考慮如下因

素：

?第31頁?

4、如何提高處理速度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的負載均衡；

5、如何保證數(shù)據(jù)庫的可用性、數(shù)據(jù)安全性，以及如何

實現(xiàn)數(shù)據(jù)集群可擴性。

6、數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案對事務(wù)實時處理性要求比較

高，對于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器有性能上的要求，建議采用最新的

處理器型號，最新的UNIX服務(wù)器產(chǎn)品技術(shù)架構(gòu)。

3.3.3.2數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案建設(shè)

對于數(shù)據(jù)庫的業(yè)務(wù)，教育云中心建議采用傳統(tǒng)的物理服

務(wù)器架構(gòu)來進行支持。一方面是由于物理數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)一般對

大數(shù)據(jù)平臺方案和平臺的限制，并非所有的數(shù)據(jù)庫都可以移

植到像虛擬化這樣的計算平臺上，另一方面，由于數(shù)據(jù)庫對

10的高要求，對于虛擬化的環(huán)境并不能提供充足的10支撐，

另外，數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案的安全性要求很高，采用虛擬

化技術(shù)雖然可以提高大數(shù)據(jù)平臺方案的靈活性，但是同物理

設(shè)備上的其他大數(shù)據(jù)平臺方案會對數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案

產(chǎn)生一定的影響，提高大數(shù)據(jù)平臺方案的安全風(fēng)險。所以綜

合以上三方面的原因，數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案在云計算中心

將采用物理設(shè)備集群的方式來部署。

為了使數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)高可用，滿足高并發(fā)、高負載均衡的需

求，數(shù)據(jù)庫節(jié)點采用數(shù)據(jù)庫集群搭建，本項目采用實時應(yīng)用

集群，能夠?qū)崿F(xiàn)多節(jié)點之間負載均衡，同時多個節(jié)點共享一

套存儲大數(shù)據(jù)平臺方案，能有效防止數(shù)據(jù)庫單點故障；最后,

?第32頁?

數(shù)據(jù)庫集群架構(gòu)具備動態(tài)添加數(shù)據(jù)庫節(jié)點的功能，具有良好

的擴展性。

01TP服務(wù)器提供物理分區(qū)技術(shù)。

每機器至少提供3個物理分區(qū)，每分區(qū)提

供4個物理CPU，16個計算核心，128G內(nèi)彳

提供50萬TPCC處理能力

服務(wù)器為UNIX服務(wù)器

OLAP數(shù)據(jù)庫服務(wù)器單機提供120計算核心

OLAP每臺服務(wù)器提供2個物理分區(qū)技術(shù)

1.提供80口8G端口

2提供trunk聚合技術(shù).san網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)技術(shù)

3.存儲虛擬化設(shè)備提供＞80萬10Ps能力，

提供48Gcache，提供寫緩存技術(shù)

4.提供san網(wǎng)絡(luò)400G的SSD分層容里

L存儲虛概化單節(jié)點設(shè)備提供TO萬

10Ps能力《最終落到磁盤的IOPS)

2.磁盤采用12G$AS3?技術(shù)，

3.采用高性能600GSAS磁盤

y

Disks

本期項目中計劃將一卡通數(shù)據(jù)庫、數(shù)字校園基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

部署在oracleRAC集群上，后期還將把教務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方

案的雙機集群接入進來。

為提供數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺方案的高可用性，后端使用存

儲控制器連接高性能光纖盤陣的存儲資源池雙活架構(gòu)來支

撐，保證數(shù)據(jù)不會丟失，業(yè)務(wù)不受影響。最后，通過虛擬化

帶庫的備份大數(shù)據(jù)平臺方案對數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行備份，提

高數(shù)據(jù)的安全性，對于歷史數(shù)據(jù)，采用物理帶庫歸檔保存技

術(shù)。

?第33頁?

3.3.4存儲資源池建設(shè)

3.3.4.1項目需求

存儲資源池是教育云平臺的重要組成部分，根據(jù)教育數(shù)

據(jù)的不同類型應(yīng)該有著相應(yīng)的差異化的數(shù)據(jù)存儲處理方式。

按照數(shù)據(jù)類型主要可以分為兩類，即結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)

構(gòu)化數(shù)據(jù)。

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：即行數(shù)據(jù)，存儲在數(shù)據(jù)庫里，可以用二維

表結(jié)構(gòu)來邏輯表達實現(xiàn)的數(shù)據(jù)。例如一卡通刷卡記錄、學(xué)

校招生就業(yè)的信息、學(xué)生學(xué)籍信息、選課信息、圖書館館

藏目錄、圖書借閱信息等。其中一卡通數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)平臺

方案的數(shù)據(jù)需求在100G左右，數(shù)字校園基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)

平臺方案的數(shù)據(jù)量也應(yīng)該在100G以內(nèi)，再加上二期可能加

入的教務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方案數(shù)據(jù)幾百GB,這部分的數(shù)據(jù)量在

1T左右。

非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：相對于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)而言，不方便用數(shù)據(jù)庫

二維邏輯表來表現(xiàn)的數(shù)據(jù)即稱為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，包括所有格

式的辦公文檔、學(xué)生和老師的文本文件、電子圖書、電子期

刊、各類報表、教學(xué)用的圖像和音頻/視頻信息等。本期項目

中主要考慮校園視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)以及虛擬機鏡像數(shù)據(jù)等。校園

700個720P攝像頭的監(jiān)控數(shù)據(jù)存放30天的數(shù)據(jù)，700個頭

需要的總?cè)萘考坝嬎愎綖椋?/p>

?第34頁?

256（碼流）X3600（1小時）X24（1天）X30（1

個月）X700（路數(shù)）4-0.9（磁盤格式化損耗）”

0.6PBo

另外數(shù)據(jù)中心自己的業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方案的空間使用，

包含多媒體、一卡通、教務(wù)大數(shù)據(jù)平臺方案、圖書館、視

頻點播、HPC計算等空間需求，保證L5PB的使用空間能滿

足當(dāng)前需求。

對于這兩類數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲資源池可采用傳統(tǒng)

的高性能磁盤陣列大數(shù)據(jù)平臺方案支撐；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲

資源池采用底層SAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)加上集群NAS機頭，又能為用

戶提供文件大數(shù)據(jù)平臺方案的共享功能，是一個完全開放的、

共享的、跨平臺的大數(shù)據(jù)平臺方案，具有高性能、高可靠性、

使用維護簡單、性能和容量可線性擴展的高端存儲大數(shù)據(jù)平

臺方案。差異化的存儲方案利于保護投資，充分考慮今后的

可擴展性，最大限度的提升校園信息化服務(wù)的水平。

3.3.4.2存儲分類

數(shù)據(jù)庫存儲：主要采用FCSAN存儲模式，通過數(shù)據(jù)庫集

群技術(shù)構(gòu)建集中存儲模式，按照不同的數(shù)據(jù)庫實例的構(gòu)建，

FCSAN還可以通過劃分不同的LAN來支撐不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的

存儲；通過存儲虛擬化控制器實現(xiàn)性能的大幅度提升，以及

冷熱數(shù)據(jù)的分層管理。

海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲：我們根據(jù)業(yè)務(wù)屬性不同，將非

?第35頁?

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分為2個主要需求，和教學(xué)相關(guān)的教學(xué)類非結(jié)構(gòu)

化存儲，這樣的存儲需要雙向讀寫訪問，在教學(xué)高峰期，會

有較高的10訪問，因此需要采用集群化的非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)解決

方案，在集群文件大數(shù)據(jù)平臺方案選擇上，需要選擇成熟的,

商業(yè)化的集群文件大數(shù)據(jù)平臺方案；對于安防數(shù)據(jù)的存儲,

主要是考慮空間問題，這部分數(shù)據(jù)，以寫入為主，基本上很

少會讀訪問，因此采用專用的NAS存儲解決方案。

為了保證海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（校園視頻監(jiān)控、教學(xué)視頻

等）存儲和數(shù)據(jù)分析的需求，該部分數(shù)據(jù)采用專用NAS控制

器提供穩(wěn)定可靠的10解決方案。

備份數(shù)據(jù)存儲：備份數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),

備份源可以是數(shù)據(jù)庫，也可以是操作大數(shù)據(jù)平臺方案、文件

夾等。

虛擬機鏡像數(shù)據(jù)存儲：與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)共用一個存儲空

間，也采用并行存儲大數(shù)據(jù)平臺方案構(gòu)建，為虛擬機的遷移

提供支持。具體存儲空間需根據(jù)虛擬機的個數(shù)和操作大數(shù)據(jù)

平臺方案來劃分。

3.3.4.3數(shù)據(jù)庫存儲大數(shù)據(jù)平臺方案建設(shè)方案

3.3.5大數(shù)據(jù)平臺方案設(shè)計

3.3.5.1基于虛擬化機頭的存儲虛擬化方案說明

生產(chǎn)中心存儲虛擬化部署示意圖

?第36頁?

生產(chǎn)存儲資源范

存儲雙活、數(shù)據(jù)跨存錯造像

圖示說明：

通過在SAN網(wǎng)絡(luò)層面，部署1套存儲虛擬化引擎（2個節(jié)

點、實現(xiàn)高可用集群），實現(xiàn)生產(chǎn)中心