基干OpenStack高校教学云平台策划与搭建.doc

基于OpenStack的高校教学云平台设计与搭建 　　摘要：随着云计算技术的迅速发展，其在教育领域的渗透逐渐深入。基于开源云计算框架OpenStack搭建教学云平台，实现教学存储和虚拟云机房两大服务，对高校教学资源的合理配置和教学方式的改善起到一定的促进作用 关键词：OpenStack；云计算；云存储；服务虚拟化；智慧教育 DOIDOI：10.11907/rjdk.161856 中图分类号：TP319 文献标识码：A文章编号2016）010008002 0引言 伴随着互联网技术的迅猛发展，物联网、云计算等新技术方兴未艾，各行各业都试图与云计算模式相结合，以充分利用云计算的优势来促进自身改革与发展。我国高校教育信息化也在经历了网络化、数字化、集成化3个阶段后，正迎来以“智慧化”为典型特征的第4个阶段[1]。如何将云计算技术和高校教学结合起来，实现“智慧化”教育，成为高校的一个热点话题 当前，很多高校都在校园信息化建设上投入了大量的资金和精力，配置了很多高性能的计算、存储和通信设备，但这些资源未能充分整合利用，闲置率较高且共享能力低，导致了教学资源的严重浪费。为了改善这种状况，可以利用开源云计算平台OpenStack作为底层框架，以云存储和虚拟化技术作为技术支撑，设计和搭建一个教学云平台，并通过拓展云应用，实现教育资源的统一管理、灵活调度与合理配置，还可以对教学方式起到一定的改善作用 1开源云计算框架OpenStack OpenStack是一个开源的云计算框架，它起源于美国国家航空航天局（NASA）和Rackspace公司共同开发的云计算平台，最早是由NASA研发的Nova和Rackspace研发的Swift两个主要模块构成。后来以Apache许可证授权，是一个旨在为公共及私有云的建设面向云平台管理的自由软件和开放源代码项目[2]。现在已经有越来越多的世界知名的IT公司加入到了OpenStack基金会，成为它的会员 OpenStack包含由社区维护的8个核心项目，还有许多孵化项目，其中Swift、Nova和Glance是最主要的3个项目。Swift提供对象存储服务，Nova提供虚拟化计算服务，Glance提供虚拟机镜像管理服务。此外还包括Keystone身份认证服务、Neutron网络服务等项目作为辅助模块。上述三大主要项目既可以单独使用，也可以组合起来搭建一个通用的Iaas（基础设施即服务）云平台[3] 2高校云教学平台设计 2.1设计方案 以OpenStack作为底层框架，以云存储技术和虚拟化技术作为技术支撑搭建一个高校教学云平台。平台以教学服务为中心，结合校园的一些具体应用，充分考虑校园环境与需求，为高校师生提供两大服务：一是教学存储服务，为师生提供一个庞大的可扩展的存储引擎，师生获得授权后可自主对存储资源进行再分配，按课程存储相关课件或提交作业等，从而实现优质教学资源的普及与共享，降低重复建设数据库的成本；二是虚拟云机房服务，为师生提供按需分配的虚拟计算资源。教师可以根据自己的课程需要定制具有合适配置的虚拟机，学生在上机实验时只需按要求启动相应的虚拟机即可进行操作，并且可以很方便地在不同上机实验环境间进行切换，从而实现对资源的集中管理，有利于硬件资源的优化配置，降低系统维护成本。平台主要模块如图1所示 2.2关键技术 2.2.1云存储技术 云存储是实现教学存储服务模块的关键技术，底层由Swift实现。Swift是OpenStack中提供对象存储服务的主要项目，是一个可扩展的、冗余的分布式对象存储系统，容量可达PB级[4]。它可以作为网络平台的后端，在线存储各种文档、图像、电子邮件、大数据等数据文件，也可以保存虚拟机镜像，非常适合存储大量、长期归档存储并且需要备份的对象文件。Swift提供了一套REST API来保存和访问任意非结构化数据，用户可通过上层应用程序调用这些基于REST的接口从而实现对象的保存、获取、删除等操作。在教学云平台中使用Swift对象存储技术为师生提供庞大的可灵活分配的存储资源是最好的选择 2.2.2服务器虚拟化技术 服务器虚拟化技术是指通过将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台物理服务器变为多台虚拟服务器，或者让多台物理服务器变为一台虚拟服务器的技术，人们使用时感觉不再受限于物理上的界限[5]。OpenStack中虚拟化技术主要由Nova、Glance、Neutron和Horizon（Dashboard）项目提供支持。Nova负责为虚拟机提供计算资源，管理虚拟机的生命周期；Glance负责保存和访问各种虚拟机镜像文件、安装各种虚拟机；Neutron负责为虚拟机提供网络配置；Dashboar