[云计算在教育城域网中运用浅释]云计算是对什么技术的发展与运用

一、引言云计算是近年来在信息领域兴起的新理念，目标是将计算和存储简化为像公共的水和电一样易用的资源，用户利用终端设备只要联网即可方便地使用。云计算也是一种基础架构的方法论，大量的计算资源组成IT （Information Technology，特指与信息相关的技术）资源池，用于动态创建高度虚拟化的资源提供给网络用户使用。
“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常为一些服务器集群①，包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等。云计算可分为共有云、私有云以及混合云。对于一个区域教育来说，主要强调的是教育私有云，具体地说，则是基于基础设施云层次的私有云解决方案——即教育城域网的解决方案。
二、教育城域网建设现状
教育城域网是一个对上链接CERNET②、Internet主干网，对下链接各县市区教育局和各个学校，对内沟通市级教育系统各单位和学校，对外面向全社会服务的大型综合性信息网络，涉及范围广、系统结构复杂。教育数据中心是区域教育机构通过建立能够存储T 级(1T=1 024GB)数据量，链接互联网或者高速光纤城域网的区域教育中心站点，运用主机托管③、服务托管和应用托管等多种服务形式，为区域内的学校提供教育资源共享和数据管理服务的网络平台。
图1是市级教育城域网的拓扑图。烟台市教育城域网始建于2001年，目前，烟台市13个县市区已部署了较为完整的传统意义下的教育城域网络，以核心路由器、交换机、服务器等设备构成的教育网络中心，下链各学校等教育用户，是一个典型的星型网络结构。
三、传统教育城域网存在的主要问题
从传统教育城域网整体结构来看，其线路的利用率相对较低，核心设备的负载较重，中央任何一个链接点的中断，都将导致整个局域网的瘫痪。随着教育网络用户的不断扩大及其需求量的增加，传统意义下的教育城域网中的弊端日益显现：
（1）网络业务量不断增长，IT设施设备数量（物理服务器、存储设备等）急速增加，导致网络中心整体维护成本和管理难度加大；
（2）教育网络中心机房的容量、电力、制冷等方面负载加重；
（3）传统教育城域网的业务模式、各个业务系统之间独立专属，无法共享；
（4）网络设施设备随着业务需求的不断增加，多数系统主机（服务器）利用率低下；
（5）网络业务系统的计划和非计划停机，对多业务网络用户和IT管理者影响较大。
传统教育城域网之所以存在以上诸多问题，根本原因在于其网络需求变了而网络平台的建设没有根本改变，网络服务器、存储设备等独立存在、各负其责，无法满足目前网络的“社会化服务”和“合作学习”的教育需要，教育城域网建设理念需要随着教育现代化的发展而发展，基于虚拟化的云计算平台则可以有效解决以上问题。
四、云计算解决方案
在云计算的模式下，用户基本上不再需要拥有使用信息技术所需的各种基础设施，而仅仅是租用并访问云服务供应商所提供的服务，这就是一切即服务的理念，它体现了云计算模式的重要特征，是用户选择的最终结果。
1云计算的主要特性
（1）以互联网为核心
云计算所提供的服务是与 *** 作系统（OS）平台无关的，基于云计算应用存在于互联网上，用户通过网络终端直接访问这些应用服务，云计算服务是永远可用、安全可靠的。
（2）规模经济性
云计算把计算这种看不见、摸不着的效能作为服务提供给用户, 在多个用户之间共享，使得资源的利用率大为提高，云计算通过互联网为用户提供计算服务,具有规模经济性。
（3）易伸缩性
易伸缩性也称为d性，是指云计算系统可以非常方便、自由地调整规模，满足用户大规模或小规模的需要。
2服务器资源池的搭建
服务器是云计算平台的核心，承担着云计算平台的“计算”功能。对于云计算平台上的服务器，通常都是将相同或者相似类型的服务器组合在一起，作为资源分配的母体，即所谓的服务器资源池。在这个服务器资源池上，再通过安装虚拟化软件④，使得计算资源能以一种虚拟服务器的方式被不同的用户所使用。
在搭建服务器资源池之前，首先应该确定资源池的数量和种类，并对服务器进行归类。归类的标准通常是根据服务器的处理器类型、型号、配置、物理位置来决定。对云计算平台而言，属于同一个资源池的服务器，通常就会将其视为一组可互相替代的资源。所以，一般都是将相同处理器、相近型号系列并且配置与物理位置接近的服务器，比如相近型号、物理距离不远的机架式服务器或者刀片服务器归为一类，在做资源池规划的时候，也需要考虑其规模和功用。
初期的资源池规划应该涵盖所有可能被纳管到云计算平台的所有服务器资源，包括那些为搭建云计算平台新购置的服务器、教育内部闲置的服务器以及正在运行业务应用的服务器。在云计算平台搭建的初期，正在为业务系统服务的服务器并不会直接被纳入云计算平台的管辖，但随着云计算平台的上线和业务系统的数据迁移⑤，这些服务器也将逐渐被并入云计算平台的资源池中。
3存储的规划
对云计算平台存储规划的出发点应该是应用本身。首先应该考虑每个业务应用的优先级，以及其对存储性能、可靠性与灵活性的要求。对需要高性能与高可靠性的云计算应用，原则上应该为其或者其所在的资源池配备性能及可靠性均较好的高端存储，而对于灵活性要求较高的业务应用，则应该考虑为其或其所在的资源池配备灵活性比较好的存储虚拟化方案。
如果应用足够重要，在设计存储架构的时候还应该考虑存储级别的备份，以对各个节点可能出现的故障做冗余。比如，可以采用双存储交换机互为热备的形式，来防止存储用光纤交换机所出现的故障可能。同样，该资源池后面所拖的存储，也可以采用双存储热备的形式，为该资源池的主存储购置一个型号相同的备用存储服务器并通过磁盘对磁盘的备份方式，对两个存储服务器上的数据进行同步，资源池、交换机和存储服务器的关系如图2所示：

服务器按外形划分可以划分为：塔式服务器、机架式服务器、刀片式服务器。服务器的机箱主要以机架式为主。而工作站的机箱主要以塔式为主。服务器主要放置在专业的IDC机房中，由于密度高，散热风扇采用高转风扇，导致噪音大，但往往不考虑噪音，散热效果好就可以。而工作站大多放于企业办公地点，更注重降低噪音。

服务器由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。而工作站通常配有高分辨率的大屏、多屏显示器及容量很大的内存储器和外部存储器。服务器一般用来数据计算，不需要配置独立的显卡，集成的显卡就能满足要求；而工作站一般用来处理图形图像，需要配置独立专业图形显卡。

在应用领域，服务器应用于数据存储、高性能计算、网络互连、共享数据、集群计算、流媒体、网络游戏等等。工作站以个人计算机和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力。主要应用于图形图像处理、高性能计算、数值模拟、气象数据处理、有限元分析、可视化超大图形、地质勘探、石油天然气、4K视频编辑等等。

相比传统的服务器和工作站，现在更流行云工作站，让大家可以高效办公，不担心本地电脑配置问题，短时间高效部署，云工作站推荐赞奇云工作站，助力云办公。

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而云服务器是在一组集群服务器上虚拟出多个类似独立服务器的部分，集群中每个服务器上都有云服务器的一个镜像，从而大大提高了虚拟服务器的安全稳定性，除非所有的集群内服务器全部出现问题，云服务器才会无法访问。云服务器是一种基于WEB服务，提供可调整云主机配置的d性云技术，整合了计算、存储与网络资源的Iaas服务，具备按需使用和按需即时付费能力的云主机租用服务。在灵活性、可控性、扩展性及资源复用性上都有很大的提高。编辑本段云服务器应用与实践 《醉·逍遥》开启了云服务器在游戏领域运用先河，它采用云服务器多元化化的应用技术， 《醉·逍遥》云服务器游戏领域代表使游戏内各个功能系统更加合理地分配运算，大大提高了游戏的安全性和稳定性，从而优化了游戏运行的速度，使人们体验游戏更加顺畅。云服务器技术在《醉·逍遥》各种大型活动中的运用，譬如千人副本、万人赛跑、三大阵营战场等等，就是最有力的说明，也是人们畅玩游戏最强有力的保障。首家云服务器数据中心 上海有孚---是国内首家云服务器数据中心 上海有孚提供的云服务器数据中心和云服务器，在国内广受云服务器用户的肯定 上海有孚在上海杨浦，拥有2层现代化的数据中心，是华东等级规模最大的数据中心 2011年，上海有孚率先在国内推出云服务器，获得了众多媒体的关注报道云主机服务的应用 云主机服务是云计算服务的重要组成部分，是面向各类互联网用户提供综合业务能力的服务平台。平台整合了传统意义上的互联网应用三大核心要素：计算、存储、网络，面向用户提供公用化的互联网基础设施服务。 云主机服务包括两个核心产品：面向中小企业用户与高端个人用户的云服务器租用服务；面向大中型互联网用户的d性计算平台服务。 云主机可以有效的解决传统物理租机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。在实际应用中的云主机具有三个方面的d性能力： 1主机服务配置与业务规模可根据用户的需要进行配置，并可灵活的进行调整； 2用户申请的主机服务可以实现快速供应和部署，实现了集群内d性可伸缩； 3计费方式灵活，用户无需支付押金，且有多种支付方式供用户选择。云主机平台集群节点 云主机平台的每个集群节点被部署在互联网的某个骨干机房，可独立提供 计算、存储、在线备份、托管、带宽等互联网基础设施服务。集群节点由以下硬件构成： 管理服务器：采取双机热备的方式，对整个节点的所有计算服务器、共享存储、网络进行管理，同时对外提供管理整个节点的API。管理服务器上提供： 管理服务（管理节点的计算服务器，对外提供管理接口）、DHCP 服务（为计算服务器的网络启动分配管理网段的IP）、tftp 服务（为计算服务器的网络启动提供远程启动映象下载）、nbd 服务（为计算服务器提供网络块设备服务）。管理服务器上还会运行一个数据采集程序，他定时将各种性能数据采集下来并发送到中央的数据采集服务器上 存储服务器群：存储服务器可以是ISCSI 或内置存储容量比较大的x86 服务器，通过CloudexFS 集群文件系统组成一个统一的存储池，为节点内的虚拟机提供逻辑磁盘存储、非结构数据存储以及整合备份服务。 计算服务器群：计算服务器是高配置的DELL 服务器，计算服务器无需安装 *** 作系统，但必须具备网络引导功能，其上运行一个linux 微内核、Xen 软件、一个与管理服务器进行通讯的Agent 交换机：按不同功能和节点性能要求配备多个三层交换机，分别负责管理网 段、公网交换网段、内部交换网段、存储网段等。云服务器的特征 与传统服务器相比，云计算服务器有其显著特征，即：高密度、高可扩展性及强大的虚拟化能力。 高密度 如果说“云计算”是大势所趋，那么高密度服务器就是势在必行了：2U空间内集成2个、4个、乃至8个独立计算节点的高密度多节点服务器，一时间集万千宠爱于一身，当仁不让的成为时下IT基础设施中耀眼的焦点。 提高能效、减少占地面积、降低功耗，是高密度服务器的最大优势。目前高密度服务器主要分为多路机架和刀片。云计算对数据中心性能和效率也有着不同的要求，一些 *** 作中对计算需求更高，高密度服务器能够减少延迟、提高反应速度。而网络游戏等方面已经开始尝试云计算，搭配高密度服务器则表现更加出色。 高可扩展性 服务器的可扩展性是指服务器的硬件配置可以根据需要灵活配置，如内存、适配器、硬盘、处理器等，因为服务器的硬件配置可能是根据不同时期的网络配置而改变。 云计算最本质的特点之一是帮助企业用户实现即需即用、灵活高效的使用IT资源。因此对于部署云计算平台来说，就必须考虑对d性空间和可扩展性的真实需求。因为目前无论在服务器还是存储方面，许多企业现有的产品架构都无法具备良好的扩展性，能够很好地满足私有云对扩展空间的d性需求。因此，真实评估d性化需求，是实现按需添加或减少IT资源的私有云部署前的一个重要考虑。 强大的虚拟化能力 虚拟化实现了IT资源的逻辑抽象和统一表示，在大规模数据中心管理和解决方案交付方面发挥着巨大的作用，是支撑云计算伟大构想的最重要的技术基石。 云计算中不可避免地需要使用服务器虚拟化技术，因此，服务器的虚拟化能力成为选型时的重要参考指标。

借助于英特尔推出的全新E5-2600系列处理器，戴尔发布了全新一代的12G PowerEdge服务器。相对于上一代至强5600处理器产品，新一代至强E5-2600处理器核心最大增加到8个;其次E5-2600系列增加了一条新的环形总线QPI，实现芯片之间的直接互联;此外E5-2600系列也支持PCI-E30，与PCI-E30规格相比，可以使I/O的带宽提升到两倍之多;同时更低的功耗也使得E5-2600更加适用于云数据中心的应用场景。
基于英特尔至强E5处理器，戴尔推出的12G PowerEdge服务器在访问速度、智能管理以及虚拟化性能方面做了全新的提升，并专为提升虚拟化环境性能和简化管理而设计。戴尔此次发布的12G PowerEdge服务器中包括第12代刀片MC620、机架服务器R820、R720、R620、塔式服务器T620，基于之前重重收购和整合，戴尔全新级存储产品EqualLogic PS6110和PS4110也正式面世。本文将对戴尔12G服务器在内存扩展特性和集成GPU技术特性进行解析，同时将介绍几款极具特色的戴尔12G服务器。
高密度内存特性突破虚拟化瓶颈
在内存密度方面，戴尔推出的12代服务器中，有多款服务器都已经能够提供了24个双列直插式存储模块的内存插槽，最多可以将内存扩展到768G。这些特性足以轻松应对很多企业实际应用中遇到的内存不足，扩展困难问题。此外，内存的扩展性对时下热门的虚拟化部署能够实现更好的支撑。
值得一提的是戴尔PowerEdge R820就具备极高的内存扩展性，可以轻松的扩展至两路至四路，是要求内存高密度和高扩展性能的企业部署虚拟化的理想平台。此外，内存功耗降至135v，从而进一步降低服务器运行的温度和能耗成本。
在保障虚拟化应用的可靠性方面，戴尔12代服务器可借助冗余虚拟机管理程序来对故障做出自动化的处理，转移功能可最大限度地提高运行时间。借助于万兆以太网连接选项，戴尔12代服务器大大提升了虚拟应用的吞吐量，同时支持PCIe SSD，提供分层存储选项，支持更高的I/O吞吐量。比如PowerEdge R720xd具备26个25英寸盘位，非常适用于存储密集型的服务器应用，也是高扩展性存储和高密度内存的完美结合。
　在降低管理复杂性方面，戴尔PowerEdge自带的Dell OpenManage全面集成了VMware vCenter和微软System Center控制台，可大大简化虚拟机和服务器管理;同时借助于戴尔远程管理控制器(iDRAC7)，管理员可通过服务器背板的接口对服务器进行远程管理。即使办公环境和数据中心相隔遥远，也能实时的对服务器进行控制和管理。
此外，戴尔12G PowerEdge服务器同样对运行关键应用进行了优化，极速闪存(Express Flash)使得SQL交易量可提高60倍，而借助于CacheCade缓存技术，使得查询处理速度提升28倍。
除了服务器产品，戴尔还发布了快速实施虚拟化的整体打包方案vStart，vStart包括了戴尔的机架服务器、存储设备以及交换机，提供一致的预配置虚拟化基础设施，用户不需要对虚拟化掌握过多的专业技能，开箱即用，迅速部署。从而将用户从繁琐而漫长的虚拟化规划和容量规划以及实施中解脱出来，大大简化和加快服务器虚拟化的部署。
灵活的集成GPU技术方案实现HPC
随着基于GPU的高性能计算应用越来越多，在这项热点应用的驱动之下，已经有越来越多的服务器厂商推出了根据对GPU进行集成优化的服务器产品以及方案。戴尔PowerEdge C系列的服务器就是专门针对于集群优化共享的基础架构服务器，在刚刚推出的12代服务器中，就具有多款对于GPU技术优化的服务器产品，比如说C6220，以及C410X，以及C6145等，除了这些C系列的服务器之外，戴尔塔式，以及机架服务器产品同样也根据GPU应用部署了一些内置GPU的服务器方案，比如说T620，以及R720，以及刀片服务器M610X等等，可以通过更加密集型的计算类型来实现更加卓越的高性能计算应用。
如今，数据中心的空间和电力限制问题日益凸显，所以在在有限的空间内，实现更加密集的计算无疑是未来的发展方向和趋势。在戴尔全新的PowerEdge R720服务器中，就可以在2U的机架服务器的空间内集成两颗英伟达GPU，实现更高密度的计算。除此以外，在戴尔的桌面与工作组产品系列中，PowerEdge T620服务器可以实现4颗英伟达GPU的集成，同样也是实现更加高密度计算的方式。此外，T620也支持虚拟桌面基础架构解决方案，适用于医疗成像等应用。
作为在PowerEdge C系列中主要应对密集型GPU技术应用的服务器产品，戴尔PowerEdge C410X在高密度运算方面有了非常好的提升，可在3U的高度里，正面的可提供十个PCIE模块的支持，同时，在背面具有六个PCIE模块的支持，所有PCIE模块支持半高以及全高的GPU模块，主要面向于能源、生物、医学成像、化学领域等高性能计算应用。
除了在服务器内部实现对GPU更好的集成，戴尔在GPU外置方面也推出了一些相应的解决方案，使得对HPC系统灵活扩展更加容易。单个PowerEdge C410X PCIE模块就可以提供对半高以及全高的GPU模块的支持，同时它也支持英伟达下一代开普勒架构的GPU)。除此以外，PowerEdge C410X PCIE模块适用于戴尔广泛的服务器，比如说R720、C6142等等
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