基于云计算的新建本科院校数字资源共享问题研究

李慧芳，吴海霞，李慧玲

（长治学院 计算机系，山西 长治 046011）

基于云计算的新建本科院校数字资源共享问题研究

李慧芳，吴海霞，李慧玲

（长治学院 计算机系，山西 长治 046011）

为了解决新建本科院校校园网建设中存在的问题，文章以长治学院校园网络为例，设计了一种基于云计算的数字资源共享方案，为新建本科院校校园网络建设提供参考。

云计算；数字资源

0 引言

近年来，为了扩大招生规模，提升办学层次，增强办学实力，许多新建本科院校加强了数字化校园建设。但与老本科院校相比，新建本科类院校在校园网基础设施建设、教学资源共享等方面还很欠缺。文章主要探讨基于云计算的新建本科院校校园网建设。以长治学院为例，提出了一种基于云计算的新建本科院校数字资源共享方案，为新建本科院校校园网的发展提供借鉴。

1 新建本科院校校园网建设现状

为适应应用型人才的培养、信息化教育的发展，许多新建本科院校在调整专业方向和人才培养方案的同时，开始注重强化校园网的建设和规划，通过数字化校园的快速建设，来整合校内数字资源，推进教学、科研、后勤、管理等各方面的提高，增强学校综合办学实力，实现学校跨越式发展。通过调研长治学院的校园网建设，笔者发现存在着一些不容忽视的严重问题，主要表现为以下几个方面：

（1）软硬件资源浪费。现阶段学院校园网中存在基础设施重复购置、软硬件投入失衡导致的资源浪费等问题。

（2）应用系统各自独立。学院现有系统包括：教务系统、资助管理系统、图书借阅管理系统、财务管理系统等。由于这些系统所属不同的部门，由不同的部门管理，导致各系统之间无法共享数据，造成了信息孤岛，教师、学生和管理人员进入不同的应用系统需要多次认证。

2 云计算及其在校园网建设中的优势

2.1 云计算简介

云计算技术（Cloud Computing）是一种新型的基于互联网的计算模式，可将动态、易扩展且被虚拟化的计算资源通过互联网以服务的形式提供给用户[1-3]。与传统应用模式相比，云计算的特征可划分为系统特征、技术特征和经济特征三大类。

系统特征是云计算最基本的特征，在进行云平台架构设计的时候必须考虑该特征，主要包括以下几个方面：

（1）高可靠性。云计算采用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机更可靠。

（2）通用性。云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出面向不同用户的应用，同一个“云”可以同时运行不同的应用服务。

（3）高可扩展性。云计算提供了一个巨大的资源池，而应用的使用又有不同的负载周期，应用出现高负载时云技术可以动态扩展网络资源，应用出现低负载时云技术可以释放多余的资源，满足应用和用户规模增长的需要。

技术特征主要包括以下几个方面：

（1）虚拟化。云计算支持用户在任意区域、使用各种终端获取应用服务虚拟化技术将物理资源进行了替换，呈现给用户的是一个与物理资源有相同功能和接口的虚拟资源，可能是建立在一个实际的物理资源上，也可能包含多个物理资源[4]。

（2）按需服务。通过服务的形式可以为用户提供数据存储、应用程序、基础设施等各种网络资源，并可以根据用户需求，自动分配网络资源，而不需要系统管理员干预。

经济特征主要体现为节约成本。企业可以采用极其廉价的节点来构成云，通过自动化、集中式管理，降低企业日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性可有效提升资源的利用率。

2.2 云计算在校园网建设中的优势

云计算技术在新建本科院校校园网建设领域有着非常广阔的应用前景，利用云计算技术的特点可以有效地加快高校校园网建设的步伐，具体体现为以下几点：

（1）整合校内的数字资源。校园网内各应用系统独立，资源共享程度很低。云计算技术可以将校内的数字资源上传至“云端”，这样就可以摆脱地理位置的限制，使得资源实现真正意义上的共享。

（2）有效地降低校园网的建设成本。校园网基础设施建设的核心是以计算机为主的软硬件建设，其中购买计算机软硬件设备往往需要消耗大量的财力。而且计算机硬件设备具有更新周期短、维护成本高的特点，为高校带来了额外的财政负担。由于数字资源难以共享，导致不同部门间的重复建设现象十分严重，这使得资源利用率降低。云计算所需成本较低，维护方便。因为云计算不需要用户端具备较高配置的设备，仅仅具备可以上网的终端设备和浏览器即可实现终端入网。同时基于云计算，通过网络所获取的信息可以有效地将高校的软硬件资源进行整合，提高资源的利用率，从而有效减少因为高校重复建设而导致的资源浪费现象。由于云计算具有按需提供、动态可扩展的特性，各部门可以按照意愿获取所需的资源，并可方便的实现资源扩充，这样使得高校的建设成本大大降低。

（3）提高校园网数字资源运作效率和保障数据安全。由于云技术具有高可靠性的特征，用户无需担心资源丢失和安全保密问题。数据安全防护工作集中在云端，云存储的数据自动化备份和冗余消除措施可以保证数据不会由于计算机硬件损坏而丢失，这样确保了存储在云端数据的安全性和高效性。通过云计算的集中存储、云管理人员的科学防护可以有效地应对数字资源的安全威胁，确保资源的保密、真实、完整、可信和可控。

3 基于云计算的新建本科院校数字资源共享平台

3.1 总体架构设计

针对学院校园网建设中存在的问题，以用户服务为中心，以云计算技术为支撑手段，搭建基于云计算的校园数字资源共享平台的总体架构，从底层到高层包括基础资源层、资源管理层、系统管理层和应用服务这四层。各层之间有机结合在一起，提供了强大的资源整合功能。院校数字资源共享平台集成云技术架构的设计见图1所示。

（1）硬件设备层

该层位于平台的最底层，提供最基本的物理资源，包括存储、计算、数据和网络设备等各种IT资源。在云计算环境下，分布式的基础资源会形成虚拟化池，随时提供给用户。

（2）虚拟层

虚拟层也叫资源管理层，通过虚拟化技术，可将分散的软硬件资源整合，形成能够对资源进行有效管理的资源池，包括计算资源池、存储资源池、网络资源池和软件资源池。

（3）系统管理层

系统管理层位于平台的第三层，为用户和系统提供一系列的身份认证、账号管理、权限管理、系统安全、数据通信等服务，主要通过中间件技术来实现。

（4）云业务层

云业务层也叫应用服务层，位于平台的最高层，主要功能是向各类用户提供应用服务，由各种管理系统集成，包括教务管理系统、资助管理系统、财务管理系统、图书管理系统、校园门户、后勤管理系统等。

图1 数字资源共享平台集成云技术架构图

3.2 平台采用的关键技术

3.2.1 虚拟化技术

依据资源共享平台建设的需求，虚拟化技术可将现有软硬件资源整合，实现资源的统一管理。虚拟化按照被虚拟的IT资源对象，可采用存储虚拟化技术和服务器虚拟化技术。

（1）存储虚拟化技术

通过虚拟技术形成存储资源池，将物理上分散的各种存储资源进行整合，形成一个面向不同用户的统一的逻辑接口。一些代理或管理软件可以实现存储虚拟化的管理，也可以通过网络设备实现存储虚拟化功能。

（2）服务器虚拟化技术

服务器虚拟化技术可实现在一台物理服务器上运行多台虚拟服务器，让内存、CPU、I/O等硬件设备变成可以动态管理的资源，提高了物理服务器资源的利用率。当物理服务器需要维护时，可以将虚拟服务器迁移到另一台物理服务器上，降低维护成本。

3.2.2 云平台安全机制

为有效保障院校资源共享云平台安全，构建面向云计算的安全防御体系，应采取以下安全策略。

（1）存储安全机制

院校数字资源平台中所存储和使用的数字资源对于用户和管理者来说是非常重要的，可以采用相应的数据加密技术实现数字资源的安全存储和安全隔离，确保面向不同用户的资源能够安全存储和安全隔离。通过数据备份和数据恢复机制，保障当数据发生异常情况时能够及时恢复。

（2）认证机制

数字资源共享平台面向不同的用户，用户要在平台中获取不同管理系统的中的资源，系统平台可以依据用户的角色和权限，实施对用户的统一身份认证，防止用户间的非法越权访问，进行实时的身份监控、权限管理和证书检查。

4 结束语

文章针对长治学院校园网建设的现状，将云计算应用到高校校园网的管理中，构建了新建本科院校数字资源共享平台，打破了现有数据管理的模式，实现了资源的统一管理，为促进校园网的发展提出新思路。

［1］刘鹏.云计算（第二版）［M］.北京：电子工业出版社，2010，5.

［2］张德丰.云计算实践［M］.北京：清华大学出版社，2012，7.

［3］张鑫.在云计算环境中搭建安全的数字化校园平台［J］.新乡学院学报，2012，29(6)：524-526.

［4］廖云鹏.云计算架构的模拟实现［D］.南昌：南昌大学，2010.

（责任编辑 张剑妹）

TP392

A

1673-2015（2015）05-0053-03

长治学院2014年校级科研课题“云计算在新建本科院校校园网建设中的应用”（201418）。

2015—06—19

李慧芳（1982—）女，山西吕梁人，讲师，硕士，主要从事网络技术、人工智能方向研究。