华南理工大学高校私有云如何玩转校内公共服务

2017-09-03陆以勤

中国教育网络 2017年7期

陆以勤华南理工大学

高校提供云服务有许多种模式，有的高校利用社会公共云平台为学校提供云服务，有些高校特别是研究型大学，可能会建设学校自己的云平台为校内单位和老师提供云服务。后者的性质属于私有云，但从使用的流程上来看，因其提供校内的公共服务，与公有云是类似的，为了便于叙述，我们将其定义为校内“公共云”，即在学校内部提供公共服务的平台。

现状及需求

校园云公共服务面临众多问题。第一个问题是如何做到快速交付。现有高校云平台的服务流程中，学院、二级部处用户通过纸质线下申请，缺乏自动化交付；同时，带宽、安全、计算、存储和网络资源由信息中心管理员手动分配交付，缺乏快速部署能力。所以，资源调整维护占用管理员大量精力。

校园云公共服务面临的第二个问题是资源如何进行合理分配。很多用户会向云管理人员提出要虚拟机的需求。云管理人员如何确定给不同的用户分配多少资源的虚拟机呢？合理的分配需要对资源量化，折算出成本，这包括一系列数据，例如，数据中心有多少资源？每个学院的IT成本是多少？哪个学院用得最多？每个用户数据中心资源账单？数据中心投入产出比是多少？如果对于数据中心使用资源无法准确量化评价，会带来过期资源无法及时释放的问题，存在资源滥用与浪费情况。

校园云公共服务面临的第三个问题，管理模式的问题。传统的私有云采用“资源划分，部门自管”的运营方式，很多部门的管理者不是专业人员，要管理好分配给他们的资源比较困难，因此这种模式不适合高校的模式运行。校园云公共服务面临的第四个问题是安全问题，普通用户共享计算资源池，由于用户网络安全防范意识较弱，虚拟机被攻击后容易对内网其他虚拟机造成危害。例如，黑客攻破某一台虚拟机，通过跳板机对内网其他虚拟机造成威胁，或者用户访问病毒网站、或者操作系统漏洞造成病毒在内网蔓延；再如校园内部网络安全爱好者探测内部网络，造成安全风险。

高校私有云提供公共服务的模式

根据以上的问题，校园公共服务云平台建设，即建一个“校内公共云”，需要达到如下的目标。第一，要提供全方位安全保障。第二，要和现有的IT资源兼容。第三，服务流程自动化，实现快速交付。第四，资源的使用量要量化评价。第五，支持学校的创新、科研活动，使得服务对象扩大，服务种类增加。

以华南理工大学为例，校园公共服务云平台的实现方式主要包括几个方面。第一，华南理工大学在校园云统一服务门户上实现申请，申请的时候，能满足不同IT能力用户使用需求，例如，普通用户傻瓜式使用，高级用户全功能使用，开放用户灵活使用。第二，结合学校关于公共云的管理办法，实现信息中心服务流程电子化。第三，实现学校云服务创新，不仅仅是提供虚拟机服务，而且包括增加服务种类、扩大服务对象。第四，可视化云安全保护，让没有IT基础的用户，都会配置安全策略。第五，量化资源的使用成本，提供计费、报表，让云服务的价值能够体现。成本用货币的形式来体现。当然，用户不一定需要付费，但这种价值的表现方式容易为人理解。

在实现中，需要注意做到不改变二级部门负责人的审批习惯，能实现公共云与现有流程管理平台对接，例如，用户申请虚拟主机后，系统自动通过邮件、短信等方式通知二级部门负责人，负责人可以从邮件中直接查看本学院资源池的剩余配额并直接审批。负责人审批同意后，由云平台管理员审核后（这个步骤根据运行情况可以考虑省略），系统自动完成云资源分配并交付给用户。

云资源使用情况的度量和统计如何实现呢？首先，根据自定义计费策略，例如可以针对CPU、内存、硬盘、云防火墙、云负载均衡等资源的占用情况和使用时长进行计费，时长可以是小时、天、月，可以根据时段输出费用。其次，可以按二级机构（如学院）、全校角度进行统计，可以提前批量充值，对实际费用进行查询，对云资源利用率进行统计等。

对于全方位安全保障的方面，进行资源池的安全隔离。首先，典型用户类型进行划分。例如，个人业务用户与学院业务用户；课题组用户和创业团队用户；一般技术水平用户和高技术水平用户；安全防范意识高用户（难中毒）和意识低用户（易中毒）。其次，典型资源池进行划分。例如，按虚拟化品牌和服务器性能划分；按使用对象划分，分为公共资源池（供多个用户共用）、专属资源池（供某一个特定用户使用）。最后，通过南北向硬件安全网关+虚拟化环境中的云安全技术，将不同类型的资源池与不同的用户群体进行绑定，实现不同类型用户使用指定的资源池，保证在资源池层面不同类型用户的安全隔离。

华南理工大学的云平台建设实践

华南理工大学于2011年开始建设云平台，2011年6月在《中国教育网络》发表过文章《如何打造美丽的教育云》。根据规划，第一阶段是单一的云，第二阶段是运行云、公共云和科研云结合的“三朵云”，第三阶段是“混合云+容器云”。

目前是第二个阶段，即主要有“三朵云”。运行云是网络中心的私有云，为学校核心的应用提供运行环境；公共云是“小公共云”，即校内人员叫它公共云，在校外又属于私有云，学校通过这个平台面向全校机关部处、科研团队提供计算和存储资源的服务；科研云是采用开源软件与自主研发核心技术相结合的形式，为科研活动和学生创新提供一个开放的空间。关于这“三朵云”的详细情况可以参考发表在2016年11月《中国教育网络》的文章“华南理工大学：三‘云’合一让服务更灵活”，这篇文章在《中国教育网络》杂志主办的“2016高校信息化创新奖”活动中被评为2016年度“高校云计算创新推荐方案”。

华南理工大学如何构建校内服务“公共云”平台并提供公共服务呢？首先，通过互联网式服务门户，实现公有云运营体验和校内资源一站式发布。第二，云服务平台位于五山校区的数据中心，机房重新装修，已建设1250kV×2两路高可靠独立供电系统，和600kVA的备供电路（在建），已建成首期建设的规模为：计算节点含392个物理核心，2TB内存；存储系统含256GB缓存，600TB存储能力；软件系统采取基于Openstack和KVM的云计算解决方案；预计提供虚拟机数量在400个以上。

根据规划，云平台主要为提供基础云服务和高级云服务。高级云服务包括云桌面服务、云网盘服务、大数据服务、虚拟数据中心服务、开发环境服务、应用商店、域名服务。高级云服务目前还没有开通，现在主要是基础的云服务。基础云服务包括虚拟机服务、块存储服务、裸金属服务、防火墙服务、负载均衡服务、防病毒服务等。目前实现了基础云服务。

为了便于用户快速配备资源，华南理工大学给用户做了几个标准的资源套餐，根据资源的使用量来区别每个套餐，价格参考公有云定价。另外，资源分配受到双重限制，一方面，部门资源配额，即按部门为单位进行资源配额设定，按需进行配额分配，防止资源滥用和不均。另一方面，用户余额。用户能申请虚拟机的条件需满足两个条件：1.所在部门有剩余配额；2.用户本身余额足够支付虚拟机费用。

申请的过程采用学校统一认证镜像用户身份验证，用户进行在线自助申请。此外，还开发了一个在线充值功能，用户通过支付宝、微信充值后，其配额就增加了。不过，因为涉及到收费问题，目前还没有开放这服务。

用户通过自助服务门户申请云主机（虚拟机）资源，经过用户部门负责人审批和云平台管理人员审核后，系统根据获批准的用户配置自动生成虚拟机自动生成，这个过程很快，只要一分钟。

申请的过程非常人性化(见图1），用户根据自己需求选择虚拟机的各种参数。为防止出现僵尸虚拟机，避免用户对于资源滥用，每个虚拟机都设置了租期，租期最长是三年。在用户资源到期后，通过邮件通知的方式，告知虚拟机期限状态，提醒用户处理，防止遗忘。审批的流程可以通过图形化、拖拽的方式重新定义。

从运营功能来看，主要包括服务发布、虚拟机过户、审计功能、信息通知、二次密码认证、服务定价、用户充值计费、资源使用统计报表等功能。其中，服务发布，是通过公有云式的运营，直观地发布校内云资源服务，服务交付更易用、更直观、更快速。虚拟机过户，是将一个虚拟机从用户A过户给用户B。例如，在部门调动情况下，人员调动后，将某个人名下管理虚拟机或者其它资源，过户到原部门其他管理人员。关于定价维度，可根据不同的校区、不同的资源池、不同的主机规格等资源类型设定计费规则，按小时、天、月时间维度计费。

在安全方面，公共云通过无代理方式，实现虚拟机杀毒即服务，保护虚拟机应用层安全。所谓的无代理是，虚拟机中无需安装杀毒软件；病毒库统一更新，无需担心病毒库过旧、导致的查杀不及时问题。同时，查杀资源调度，节省宿主机计算资源。

公共服务云平台为每个组织、每个业务分配一个独立的虚拟防火墙，用户可以配置他的防火墙，配置他的策略。虚拟防火墙作为租户虚拟数据中心的安全屏障，实现租户之间的安全隔离，另外，租户管理员具有云防火墙的安全策略配置权限，从而实现以组织、业务为颗粒度的安全防护，实现不同组织、业务间的访问控制。