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1、基于OpenStack的高校教學(xué)云平臺(tái)設(shè)計(jì)與搭建 摘要：隨著云計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展，其在教育領(lǐng)域的滲透逐漸深入?；陂_(kāi)源云計(jì)算框架OpenStack搭建教學(xué)云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)存儲(chǔ)和虛擬云機(jī)房?jī)纱蠓?wù)，對(duì)高校教學(xué)資源的合理配置和教學(xué)方式的改善起到一定的促進(jìn)作用。 關(guān)鍵詞：OpenStack；云計(jì)算；云存儲(chǔ)；服務(wù)虛擬化；智慧教育 DOIDOI：10.11907/rjdk.161856 中圖分類(lèi)號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16727800（2016）010008002 0引言 伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)方興未艾，各行各業(yè)都試圖與云
2、計(jì)算模式相結(jié)合，以充分利用云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)來(lái)促進(jìn)自身改革與發(fā)展。我國(guó)高校教育信息化也在經(jīng)歷了網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、集成化3個(gè)階段后，正迎來(lái)以“智慧化”為典型特征的第4個(gè)階段[1]。如何將云計(jì)算技術(shù)和高校教學(xué)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)“智慧化”教育，成為高校的一個(gè)熱點(diǎn)話題。6 當(dāng)前，很多高校都在校園信息化建設(shè)上投入了大量的資金和精力，配置了很多高性能的計(jì)算、存儲(chǔ)和通信設(shè)備，但這些資源未能充分整合利用，閑置率較高且共享能力低，導(dǎo)致了教學(xué)資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。為了改善這種狀況，可以利用開(kāi)源云計(jì)算平臺(tái)OpenStack作為底層框架，以云存儲(chǔ)和虛擬化技術(shù)作為技術(shù)支撐，設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)教學(xué)云平臺(tái)，并通過(guò)拓展云
3、應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)教育資源的統(tǒng)一管理、靈活調(diào)度與合理配置，還可以對(duì)教學(xué)方式起到一定的改善作用?！ ?開(kāi)源云計(jì)算框架OpenStack OpenStack是一個(gè)開(kāi)源的云計(jì)算框架，它起源于美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）和Rackspace公司共同開(kāi)發(fā)的云計(jì)算平臺(tái)，最早是由NASA研發(fā)的Nova和Rackspace研發(fā)的Swift兩個(gè)主要模塊構(gòu)成。后來(lái)以Apache許可證授權(quán)，是一個(gè)旨在為公共及私有云的建設(shè)面向云平臺(tái)管理的自由軟件和開(kāi)放源代碼項(xiàng)目[2]?，F(xiàn)在已經(jīng)有越來(lái)越多的世界知名的IT公司加入到了OpenStack基金會(huì)，成為它的會(huì)員?！ penStack包含由社區(qū)維護(hù)的8個(gè)核
4、心項(xiàng)目，還有許多孵化項(xiàng)目，其中Swift、Nova和Glance是最主要的3個(gè)項(xiàng)目。Swift提供對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)，Nova提供虛擬化計(jì)算服務(wù)，Glance提供虛擬機(jī)鏡像管理服務(wù)。此外還包括Keystone身份認(rèn)證服務(wù)、Neutron網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等項(xiàng)目作為輔助模塊。上述三大主要項(xiàng)目既可以單獨(dú)使用，也可以組合起來(lái)搭建一個(gè)通用的Iaas（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）云平臺(tái)[3]?！ ?高校云教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)方案6 以O(shè)penStack作為底層框架，以云存儲(chǔ)技術(shù)和虛擬化技術(shù)作為技術(shù)支撐搭建一個(gè)高校教學(xué)云平臺(tái)。平臺(tái)以教學(xué)服務(wù)為中心，結(jié)合校園的一些具體應(yīng)用，充分考慮校園環(huán)境與需求，為高校
5、師生提供兩大服務(wù)：一是教學(xué)存儲(chǔ)服務(wù)，為師生提供一個(gè)龐大的可擴(kuò)展的存儲(chǔ)引擎，師生獲得授權(quán)后可自主對(duì)存儲(chǔ)資源進(jìn)行再分配，按課程存儲(chǔ)相關(guān)課件或提交作業(yè)等，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的普及與共享，降低重復(fù)建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)的成本；二是虛擬云機(jī)房服務(wù)，為師生提供按需分配的虛擬計(jì)算資源。教師可以根據(jù)自己的課程需要定制具有合適配置的虛擬機(jī)，學(xué)生在上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)只需按要求啟動(dòng)相應(yīng)的虛擬機(jī)即可進(jìn)行操作，并且可以很方便地在不同上機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境間進(jìn)行切換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的集中管理，有利于硬件資源的優(yōu)化配置，降低系統(tǒng)維護(hù)成本。平臺(tái)主要模塊如圖1所示?！ ?.2關(guān)鍵技術(shù) 2.2.1云存儲(chǔ)技術(shù) 云存儲(chǔ)是實(shí)現(xiàn)教學(xué)存儲(chǔ)
6、服務(wù)模塊的關(guān)鍵技術(shù)，底層由Swift實(shí)現(xiàn)。Swift是OpenStack中提供對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)的主要項(xiàng)目，是一個(gè)可擴(kuò)展的、冗余的分布式對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)，容量可達(dá)PB級(jí)[4]。它可以作為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的后端，在線存儲(chǔ)各種文檔、圖像、電子郵件、大數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)文件，也可以保存虛擬機(jī)鏡像，非常適合存儲(chǔ)大量、長(zhǎng)期歸檔存儲(chǔ)并且需要備份的對(duì)象文件。Swift提供了一套R(shí)ESTAPI來(lái)保存和訪問(wèn)任意非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，用戶可通過(guò)上層應(yīng)用程序調(diào)用這些基于REST的接口從而實(shí)現(xiàn)對(duì)象的保存、獲取、刪除等操作。在教學(xué)云平臺(tái)中使用Swift對(duì)象存儲(chǔ)技術(shù)為師生提供龐大的可靈活分配的存儲(chǔ)資源是最好的選擇?！ ?.2.2服
7、務(wù)器虛擬化技術(shù) 服務(wù)器虛擬化技術(shù)是6指通過(guò)將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺(tái)物理服務(wù)器變?yōu)槎嗯_(tái)虛擬服務(wù)器，或者讓多臺(tái)物理服務(wù)器變?yōu)橐慌_(tái)虛擬服務(wù)器的技術(shù)，人們使用時(shí)感覺(jué)不再受限于物理上的界限[5]。OpenStack中虛擬化技術(shù)主要由Nova、Glance、Neutron和Horizon（Dashboard）項(xiàng)目提供支持。Nova負(fù)責(zé)為虛擬機(jī)提供計(jì)算資源，管理虛擬機(jī)的生命周期；Glance負(fù)責(zé)保存和訪問(wèn)各種虛擬機(jī)鏡像文件、安裝各種虛擬機(jī)；Neutron負(fù)責(zé)為虛擬機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)配置；Dashboard提供了一個(gè)基于Web的圖形化界面來(lái)對(duì)虛擬
