資訊科技的發展趨勢
資訊科技進入到了新的發展高峰期，雲端計算、移動互聯、物聯網、社交網路等新技術的湧現和成熟，正在改變著資訊化生態環境，Web2.0 的特性不斷延伸輻射，個性化、扁平化和社交化等特性正從數字空間中延伸到物理空間，改變著人類經濟和社會的組織與運作模式；資訊系統的開放共享正在成為常態，開放系統用開放性換來了規模效應、資料積累和使用者集聚；硬基礎設施建設逐步發展為軟基礎設施建設，從IaaS、PaaS到XaaS，運營模式正在由傳統的自建自營走向服務租用。
Web1.0時代解決了資訊的數字化，主要特徵是資訊的釋出和閱讀。 到Web2.0時代，通過使用者的參與實現資訊的傳播與分享。隨著Web2.0的應用日趨成熟廣泛，社會化的資訊系統和企業級的資訊系統正走向融合。以下概念將成為未來資訊系統不可缺少的元素：
個人媒體中心：BLOG(部落格)、Twitter(微博)、Tumblr (輕部落格) ；
個人社交網路：Facebook、人人、開心；
個人資源中心：iCloud、Google、CloudDriver；
個人知識庫：知乎、新浪愛問、百度文庫。
隨著對能源問題、服務水平的日益關注，資料中心相關的技術也得到了前所未有的發展，流程化、可管理、可伸縮、高可靠、安全、低成本、綠色節能、SLA等成了新一代資料中心的代名詞，各軟硬體廠商也提出了很多新的技術和解決方案。如思科公司提出的新一代資料中心的IT基礎架構——統一計算平臺UCS，為資料中心的雲化做了很好的準備。
雲端計算已經成為全球 IT 產業界公認的發展重點。各國政府積極通過政策引導、資金投入等方式加快本國雲端計算的戰略佈局和產業發展。根據公開資料統計，截至 2012年 3 月，我國已有 13個省、市、自治區規劃了約 30 個左右的 10 萬臺伺服器以上規模的大型雲端計算資料中心建設專案，其中有些規模甚至達到數百萬臺。這些專案規劃總投資達到 2700 多億元，可容納伺服器將超過1000 萬臺，相當於目前全國 IDC 總規模的5倍。
基於Web2.0的新一代數字校園
在Web1.0時代，高校的數字校園建設是以電子校務平臺為建設主體，基於分職能域的資訊系統建設實現對管理資訊化的支撐，通過資訊門戶實現資訊整合與整合，從應用系統到硬體基礎設施全部自建、自營。清華大學2007年的數字校園建設規劃如圖1所示。
圖1 數字校園建設規劃
隨著資訊科技的發展，帶來了新的推動力，高校的數字校園建設開始進入Web2.0時代，數字校園建設的核心從教育管理資訊化邁向教育資訊化，服務物件從教育管理擴充到教學、科研、社會服務和文化傳承領域。數字校園的建設目標主要是為學校人才培養的根本任務服務，用資訊科技幫助學校將辦學優勢轉化為人才培養優勢。 同時，為知識的創造和傳播服務，用資訊科技為教師、學生搭建創造和發現知識、儲存知識、組織知識、交流知識、傳播知識的平臺。在數字校園的建設內容方面，更重視軟基礎設施建設，傳統的硬基礎設施的服務將逐步擴充為軟基礎設施的服務。通過構建開放、共享的教育資訊化雲服務平臺，用資訊科技為教師、學生等提供資源儲存、訊息通訊、資訊通知、內容聚合、位置服務等基礎IT服務。
基於Web2.0 的數字校園建設內容如圖2所示。
圖2 基於Web2.0的數字校園建設內容
校園資料中心私有云和公共雲
在基於Web2.0的新一代數字校園架構下，校園資料中心如何支援？是在原有基礎上根據雲時代的特徵進行升級改造，還是將所有數字校園應用全部或部分遷移到雲中？雲又在哪裡？是使用公共雲還是自建一個私有云？若是將部分數字校園應用放到雲中，那麼哪些可以放到雲中，哪些必須要我們自己來執行維護？這些問題都需要我們一一來回答。
在回答上述問題之前，我們先看一看什麼是雲端計算。雲端計算的概念這兩年非常的熱，風起雲湧，各廠商開口必談雲，似乎不加個雲字就顯示不出技術和水平，雲網路、雲端儲存、雲安全……各種名詞不斷湧現。很多高校在進行數字校園建設規劃時，也必加一個雲字，各級政府也都在規劃中大談特談城市雲、教育雲、政務雲等。更不必說各大公司和廠商提出的私有云、公有云、個人雲、行業雲、社群雲、電子商務雲、HPC雲等等。根據ISO在2009年的調查，雲端計算的定義多達20多種！只可惜大家都如同盲人摸象一樣，只看到區域性就下斷言，結果“雲端計算”的概念沒有說清楚，變成人云亦云，讓人感覺一切都是浮雲！
那麼，究竟什麼是“雲端計算”呢？
按照通俗直觀的理解，雲端計算的目的就是讓使用者像使用水和電一樣，可以自由地使用各種IT資源，如圖3所示。然而，一個發電廠可不是將幾臺發電機集中在一起這麼簡單，同樣，雲端計算也決不是簡單地將使用者原有的IT資源集中在一起就可以實現！
圖3 雲端計算：像使用水和電一樣自由使用IT資源
雲端計算有哪些要點呢？美國國家標準和技術研究院(NIST)給出了一個雲端計算模型，所有的資源(網路、伺服器、儲存裝置、應用程式以及服務)可以被迅速提供併發布，同時最小化管理成本。雲模型由三種服務模式、四種部署方式、五個基本特徵和六個公共特性組成，如圖4所示。
圖4 NIST雲端計算模型
根據NIST的雲端計算模型可以看出，雲端計算其實是一種新型的計算模式，能夠把IT基礎設施資源、應用系統作為服務，通過網際網路提供給使用者。雲端計算同時也是一種新的基礎架構管理方法，能夠把大量的、高度虛擬化的資源管理起來，組成一個龐大的資源池，以服務方式進行管理。對商業環境和產業鏈而言，雲端計算則意味著新的商業機會和商業模式。
基於NIST的雲模型，數字校園應用能否放入公共雲中？從長遠來看，這應該是發展的方向和趨勢，尤其是一些規模較小、自己沒有建設和執行維護能力的學校，將相關的應用放入公共雲將是一種必然的選擇，但目前看來，還有以下一些問題沒有完全解決：
安全性：我們能否找到一個可靠的雲供應商？我們如何相信資料放在雲供應商那是安全的？目前在法律法規上也都存在相應的空白。
網際網路頻寬：接入雲的頻寬如何保證？通過學校網路執行部門的不斷建設和升級，一所學校內的網路可以實現隨時隨地的網路接入和足夠的網路頻寬保障。但在網際網路上，目前各大運營商之間的互聯互通頻寬都無法保障，將來各類使用者與雲供應商之間的頻寬如何保障？隨時隨地的、多種形式的移動互聯又如何保障？
業務連續性：目前數字校園應用放在學校內部的資料中心，應用開發人員和資料中心的IT支援人員一起保障各類平臺和應用的業務連續性。若數字校園業務應用放在公共雲中，而目前各類雲服務供應商都只提供有限的SLA保證，相關人員如何配合，業務連續性如何保證？
費用問題：租賃費用不一定比自建便宜，尤其是更換雲供應商帶來的隱性成本更是一個巨大的陷阱。
既然公有云還不成熟，那麼各個學校是否可以建設自己的私有云呢？根據NIST雲端計算模型，有五個關鍵基本特徵：按需自服務、泛在的網路訪問方式、動態的資源池、快速可伸縮性、可計量的服務。要達到這些特徵，需要建設較大的資源池，只有上規模，有了規模效應才可以有效降低成本和實現快速可伸縮性。同時，在執行維護方面，私有云需要實現流程化、服務化(可計量、自服務)。另外，為了保障相應的服務水平和服務質量，必須要有一支成熟的運維服務隊伍。然而，根據目前各高校的建設模式，基本上都是自建自用，而且投資都非常有限，資源池無法建得很大，運維隊伍也有限。因此，要想達到一個理想的資源池不容易，要建成一個完整意義上的私有云，從目前來看既不現實、也不經濟。
縱觀校園資料中心的發展歷程，經歷了簡單合併、整合和優化、服務幾個階段，在雲時代，校園資料中心完全可以擴充到“雲”的領域，基於雲端計算的特點，支援雲服務對資料中心基礎設施的需求，解決傳統資料中心的一些不足。同時，通過採用新的技術，按照業務和使用者的需求擴張IT規模，持續進行資料中心的優化，將校園資料中心建成一個可信賴的雲資料中心。
校園雲資料中心的建設應確保應用不與任何特定的硬體實現繫結。使應用可移動，從而可以輕鬆遷移到雲；資源池化，確保資源的彈性使用和分配；通過使用虛擬化技術，將應用與基礎硬體去耦合；在運維和管理方面，通過建設相應的雲管理平臺，實現使用者管理、客戶支援、服務管理、計費管理、運維管理、資源管理、安全管理、容災管理、監控管理等功能，以滿足雲時代對資料中心的服務需求。
校園雲資料中心建設需要認真考慮以下一些問題：
第一，資源配置管理。雲端計算環境下資料中心的IT資源是高度虛擬化的，需要對資源進行動態部署，因此也就面臨著資源配置如何管理的問題。
第二，問題和故障管理。在雲端計算環境下，資源高度的虛擬化，應用程式與元件是多對多的依賴關係。一個應用程式出了故障，很難很快地準確定位是哪一個元件出現了問題。因此，問題故障的定位是雲端計算環境下資料中心管理的又一大挑戰。
第三，服務質量評價。雲端計算時代的IT資源一般是以服務的形式提供給使用者的，而使用者最關心的就是服務質量。因此，如何對服務質量進行評價是雲端計算時代資料中心管理的重要方面。
第四，雲安全。雲時代講究虛擬化和共享，帶來的安全問題比以往更為突出，如何確保校園雲資料中心或私有云中各使用者的資料和應用安全，也是一個重要的課題。
第五，規模與成本的平衡。雲時代的資料中心，資源全部池化，服務平臺化、自動化。如果基礎資源的規模達不到一定水平，其成本可能比傳統的建設和執行模式的成本要高，需要在相應的規模和成本之間找到一個平衡點。
第六，基於雲服務的數字校園應用建設模式。基於雲端計算技術的校園資料中心執行環境反過來對數字校園的應用建設提出了新的要求，比如平臺化、流程化、與硬體無關等。
校園雲資料中心的服務
從學校的整體資訊化運維服務和IT支援來看，包括業務支援與業務系統建設、IT基礎設施建設和優化、IT執行環境維護、資料支援與服務、使用者IT服務支援、IT服務管理(ITSM)等內容。校園資料中心的IT服務只是其中的一部分，校園雲資料中心可以面向學校的院系、部門和全校師生提供以下一些服務：
IaaS：伺服器託管、虛擬機器服務、雲端儲存服務。
PaaS：應用執行環境、開發和實驗平臺、測試環境。
SaaS：郵件服務、簡訊服務、應用軟體服務、虛擬桌面。
在雲端計算模型架構下，校園雲資料中心和使用者各自的責任矩陣如圖5所示。
圖5 校園資料雲中心和使用者的責任矩陣
雲時代，校園雲資料中心面臨新的機遇和挑戰，從最終目標上看，將所有服務放到公共雲，就像水、電一樣，所有IT服務社會化，這是一個非常理想的目標。但在相應的雲服務供應商沒有成熟、社會配套的基礎設施還不夠完善、國家的法律法規還不夠全面之前，我們目前還只能嘗試著將一些成熟的IT服務放到公共雲中，如電子郵件、CRM等，或者使用本來就是社會化的IT服務，如微博、社交網路等。而其他一些IT服務，暫時還是得執行在學校內部的資料中心。一些有實力的高校可以逐步發展自己的私有云，為學校的師生，以及各院系、各部門以雲的方式提供相應的IT服務。同時，各高校可以聯合起來，結合自己的特點，將一些多餘的資源以雲的方式提供給其他高校和社會。目前教育部科技發展中心牽頭成立的“網際網路應用創新開放平臺聯盟”，就在整合高校、企業在網際網路基礎設施、應用開發、網路測試等方面的資源，組建統一的網際網路應用創新開放平臺，為網際網路應用創新提供基礎設施和配套服務方面做了非常有益的嘗試。
本為作者為： 沈立強 清華大學資訊化技術中心
via:中國教育和科研計算機網 http://www.ctocio.com/industry/edu/6983.html/3