基于云计算的智慧校园架构设计

王 玥，王 莉，田燕军

（山西经济管理干部学院，太原 030024）

0 引言

各院校校园网可将教育、管理、办公、科研等异同系统有机连结，在各类系统之间实现信息交互的同时，也是政务管理、学生学习、教师教研的重要媒介。在高校信息化建设过程中提出的“数字校园”建设，本质是建设以网络为核心、以信息技术为基础，对各类资源统一组织与管理，的数字校园。但在实施过程中数字校园建设长期处在一个只注重技术而缺少服务的局面中[1]，“智慧校园”概念的提出对于校园这一“自治区间”的内部信息化建设工作具有积极意义。本文着重探讨通过云计算、物联网和大数据等新兴技术在智慧校园建设发展过程中的应用，提出对本人工作学校适合的智慧校园建设方案效果，使其稳步发展，更好地适应办学需求。

1 传统校园网络现状与问题

我校校园网在运行过程中相继暴露出一些问题，现大致总结如下：

（1）架构弹性不足，自适应能力差。在学期初选课和学期末考试阶段，访问校园网需求激增，现架构难以应对需求突发性峰值[2]，经常发生数据包堵塞、延迟甚至页面无法访问的现象，但是传统架构扩展能力又很难满足下时下校园网络增量需求。

（2）数据管理问题。信息资源大量分散、孤立不关联，使得存储资源浪费严重，并且缺乏标准数据质量难以统一，造成数据与信息集成困难、迁移困难，形成数据“遗忘角落”和“信息孤岛”。

（3）信息安全管理问题。现阶段网络安全问题频发，从环境搭建、资源部署到运维管理，当前校园网环境频频暴露于病毒、系统漏洞等安全威胁之下，信息安全矛盾日益突出，尤其是资源系统中的学生实名信息泄露，造成的后果不可估量。

2 校园网上云规划

现有云服务的部署方式主要分公有云、私有云、混合云三种形式。本校选用部署混合云方式，私有云部分将重要数据存放于本地，既保证数据安全性又保护现有资源投资。同时，利用公有云通过高弹性的通道获得足够的计算和存储资源。采用私有云和公有云协同的混合架构，在保留并能继续使用现有网络资产的情况下，实现校园网上云诉求[3]，兼顾经济性和安全性的综合考量，是当前云计算的主要模式和发展方向。混合云架构如图1所示。

图1 校园网混合云架构

3 校园网上云方案

3.1 网络拓扑结构设计

校园网络拓扑结构设计时，主干网设备及链路需高性能、高可靠性，可扩展至万兆的同时，为避免单点故障关键部分要有冗余。结合本院校总体规模考虑，对主设备和负载均衡需求，核心层部署两台核心交换机可满足。采用两台边界路由器双路接入广域网链路，以防止对公网互联时，出口链路和设备出现单点故障。地理位置上跨越三个校区，以北校区为核心构建校园网服务中心、资源中心。随着智能终端的广泛应用，在校园中广泛覆盖无线网络以满足师生移动化网络的高速、个性化访问需求[4]。拓扑结构如图2所示。

图2 校园网网络拓扑

3.2 云数据中心建设

现状是，本校教育信息资源没有支持有效的宏观决策，设置缺乏统一标准，数据库间欠缺共享性，并且，数据存储不科学大量空间被重复占用。云数据中心是智慧校园的基础，使用云计算技术可以做到跨实体服务器、甚至跨数据中心的大规模整合，实现数分钟甚至几十秒内分配资源且可用。在建设过程中根据数据的敏感程度决定云数据中心使用私有云还是公有云平台，在本设计中，将与学生信息相关、与财务相关等数据放置校内私有云平台数据库，将教学服务类应用、管理服务类应用及安全相关功能放置公有云实现。私有云平台搭建使用成熟的OpenStack 解决方案，选用标准的keystone、neutron、swift、cinder 等组件。私有云和公有云之间通过VPN 建立数据传输隧道，各数据库之间构建统一的管理平台。

3.3 智能图书馆

智能图书馆建设，需要实现图书数据的云端存储，比如相关的书籍数字化、云端化，弱化借阅过程书籍实体流通，尤其是老旧书籍不必担心损耗方便书籍管理。需要实现信息资源的智能管理，首先根据读者需求智能感知、智能匹配阅读资源；其次建立专门通道，链接校外、互联网资源供读者无偿或有偿阅读；最后利用云平台、大数据，预测推荐读者的书籍信息，提高图书馆资源的利用率。

3.4 虚拟实验室

满足个性化学习，通过常用智能设备入口的云平台学习资源，使用者可以根据自己的实际情况参阅资源、获取服务，也可满足计算机专业按需构建环境，满足学习、交流、开发的需求，或实现虚拟课堂。

4 结束语

基于云计算的智慧校园架构，具有独有的云优势，可有效整合现有软硬件资源，打破传统资源信息孤岛、重复投入问题，提高以往数字校园的性能及管理效率，在降低运营成本的同时可有效提升校园建设水平，增强原独立应用系统的协同性，并显著降低网络安全隐患，在弹性的机制下为以后发展预留空间，未来智慧校园将取得更好的发展成果，会更好地服务于教学和管理工作。