湖北师范大学：智能微模块方案重构机房

文/石曙东

建设背景及目标

湖北师范大学是一所以教育学、文学、理学、工学为主要学科门类，以教师教育为特色，以服务基础教育为主体的省属重点本科高等师范院校，具有硕士学位授予权，是全国本科教学工作水平评估优秀学校、国家产教融合发展工程应用型本科建设高校、湖北省国内“双一流”建设高校。

为加快教育现代化和教育强国建设，推进新时代教育信息化发展，培育创新驱动发展新引擎，结合国家“互联网+”、大数据、新一代人工智能等重大战略的任务安排和《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020 年）》《国家教育事业发展“十三五”规划》《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》《教育信息化“十三五”规划》等文件要求，从2016 年开始启动并逐步推进教育信息化2.0 建设进程。

总体建设以坚持育人为本、坚持融合创新、坚持系统推进、坚持引领发展为基本原则，深入推进“三通两平台”，实现三个方面普及应用。贯彻“三全两高一大”发展目标，紧跟教育信息化2.0 行动计划，全面的、逐步的实现教育信息化发展改革。

教育信息化的发展如同一项建设工程，最重要的就是“基础”，一座座拔地而起摩天大厦，人们大多只惊艳它华丽的外表，高耸的气势，却很少人关注到支撑起它的是长年累月修筑的根基，地基的深度决定了楼的高度。教育信息化的发展也一定要做好基础建设，要有足够的健壮性、稳定性、可持续发展性。湖北师范大学从这个角度出发，开展了智慧校园基础平台的建设。

湖北师范大学智慧校园基础平台建设主要分为三部分：智能模块化机房建设、云数据中心建设及智慧校园网络建设，端到端采用华为解决方案，打造千万级智慧校园，为业务系统的使用、业务的演进发展提供可靠的基础平台，实现基础平台“黑土地”+应用模块“百花齐放”的建设效果，紧跟教育信息化2.0 的建设步伐。

模块化机房建设

基础平台的机房部分，考虑长期的机房使用情况，存在以下问题：

能耗高：原机房采用传统的UPS、下送风的空调，设备老旧、设备能效低、机房的PUE 值高达2.5 以上，不符合绿色机房的标准，能耗非常高，机房电费开销占后期运维的主要部分。

扩容难：业务机柜已满配，且UPS不能实现扩容、机房面积规划不足，不能实现机柜以及设备的按需扩容，难以满足后期业务系统应用的持续发展。

运维难：原机房部署简单监控系统，运维依赖人工，不能实现无人化的值守、不能实现故障定位，整体运维存在较高的风险指数。

基于以上原因,湖北师范大学采用智能微模块方案重新设计机房，可实现，安全可靠，模块化UPS，所有功率模块、旁路模块、监控模块均支持热插拔，支持2N 双总线系统，确保系统的可靠性。强电和弱电，光纤和网线均分开走线，减少电磁干扰。具备应急通风功能，如空调出现故障，机房温度过高时，自动打开天窗。绿色节能，降低运维成本：直流变频高效制冷，绿色节能：采用密闭冷热通道隔离技术，大大提高制冷效率；制冷采用精密空调水平送风，冷量按需分配，比传统机房省30%～50% 的能耗。采用高效供电方案，降低供电系统自身供电能耗和衰耗，提高供电效率。先进高效的模块化UPS 系统，UPS 整机达到96%超高效率。通过采用模块化UPS、行级空调、密闭冷通道、智能管理监控等手段，整体有效降低机房能耗，微模块全年PUE 1.6 左右，达到工信部对新建数据中心的节能要求。模块化标准架构，分期部署，按需扩容：机房规划4 个微模块，初期上两个微模块，供配电一期已全部到位，后期扩容增加微模块即可，一周即可实现新业务上线。完善的监控管理系统：支持短信告警、手机APP运维，不管出差还是家中通过手机APP即可实现实时监控，实现机房无人化的值守。支持故障定位，定位故障部件，迅速解决故障问题。具体实景如图1 所示。

图 1 机房建设实景

云数据中心建设

基础平台主要应用于智慧校园平台和一卡通平台，原有系统建设模式采用各应用系统独立建设，应用系统包括教务管理系统、财务管理系统、设备管理系统、科研管理系统、水电控系统、图书管理系统等，每个应用系统是相互独立的，信息编码标准不统一，这些应用系统都是信息孤岛。导致教师和学生手中的证卡多，对应不同应用系统要使用不同用户名和登录密码数据存放在不同的数据库给使用带来诸多不便，不利于学校的统一管理。

为解决信息孤岛问题，通过智慧校园平台和数据中心平台建设，对前期各种系统进行互联互通，对学校信息化建设发展具有重大意义。云数据中心整体架构如图2 所示。

首先，在管理效率上有所提升，管理员通过管理平台对容量、历史数据报表分析，快速掌握网元、业务的KPI 及健康度，支撑运维决策、云平台后续的规划等；其次，考虑信息化业务的长远发展，通过云化架构建设方案，以服务化的方式对外提供资源，符合当前业界IT 主流的发展方向，为学校未来业务的发展、新业务的上线提供了保障；此外，在部署实施上，通过模块化架构快速部署，保证业务快速上线。

在整个项目建设的过程中，也促进了湖北师范大学人才与队伍的建设，通过项目交付，华为定期组织培训交流，提升了学校专业人员的云计算技术能力，加强了全员的信息化能力，为学校培养了一大批专业化技术人员，对学校信息化发展具有促进作用。

网络建设

整个校园信息化建设的最后一部分就是智慧校园网络建设。湖北师范大学设有20 个教学院，10 个一级学科硕士点，7 个专业学位硕士点，68 个本科专业；学校师资力量雄厚，现有专任教师884 人，教授128 人，副教授293 人。具有博士学位的242 人，硕士学位的510 人。原有校园网络无法适应众多院系教师、学生的日常工作学习和科学研究的需求。且存在如下问题：网络设备老化、网络架构不合理、网络缺乏安全保护，存在安全隐患、校园认证计费存在瓶颈、校园无线网络未覆盖。针对以上问题进行了全网的整改优化。

图2 云数据中心整体架构

全网采用华为设备整改现有网络，已解决原有问题，并进行相应的优化管理，提供演进路线，保证网络的可持续发展，通过功能区域划分提升管理效率，采用扁平化结构、高可靠核心集群、上下行双链路、关键节点双机部署、出口安全防御等方式提升网络性能及可靠性。除此之外，无线网络建设全面普及，覆盖全部学生宿舍、教室、实验室、教师办公区域以及室外广场等场景，结合有线网络，实现有线无线网络的统一管理，无线建设部分中，除采用传统方式外，还采用大数据分析、机器学习等技术，主动发现网络问题、保障无线网络的使用体验，基本达到了无线校园、数字校园的建设标准。

基础设施决定上层建筑，基于以上三部分的建设，湖北师范大学真正打造了教育信息化基础设施的“黑土地”，对于教育信息化的可持续发展提供充足的“养料”，为后续教学应用覆盖全体教师和学生打好了基础，湖北师范大学已经走在教育信息化2.0 建设的道路上，随着学校的推动信息化应用水平和师生信息化素养也会逐步提高，最终构建一个“互联网+教育”的大平台，努力探索新时代人才培养的新模式。