基于“云计算人才培养暨体系建设”的高校教育云平台解决方案
----服务于教学、科研的高校教育云平台建设实践
随着云计算的概念早已深入人心，尤其是在互联网等行业的带动下，云计算的发展可谓日新月异，速度惊人。我国云计算产业规模的高速增长，对满足产业发展的人才需求将呈现空前增长的态势，尤其是对优质产业人才的需求将不断扩大。据工信部统计预测，未来3年将是我国云计算产业人才需求相对集中的时期，每年将呈现数十万的云计算产业人才缺口。然而，面对巨大的产业人才发展需求，我国云计算产业人才的培养却明显滞后。
IDC预测，未来三年云计算相关的工作需求每年将会以26%的速度增长。2012年大约有170万云计算相关的工作岗位空缺，截止到2015年约有700万云计算相关的岗位空缺。求职者普遍缺乏在云计算方面的培训、资质以及经验。与此同时，全球IT人员的岗位空缺的增长率仅仅为4.3%。 I DC认为，对现有IT专业人员进行再培训，以及鼓励学生报考云计算相关的专业或者参加相应的资质培训，是目前行业的迫切需要，“2013年云计算方面的人才需求更加强劲。 不过现在很多IT专业人员的知识和技能还不足以适应云计算时代的要求。”对于很多企业来说，人才的不足是制约其云计算战略的一个重要因素。“云计算对于企业降低成本、提高效率、提高用户满意度等方面至关重要。 因此，一支具备熟练云计算技能的IT团队，是IT企业成功必不可少的一部分。 ”
《国务院关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》国发〔2015〕5号，三保障措施（六）加强人才队伍建设。鼓励普通高校、职业院校、科研院所与企业联合培养云计算相关人才，加强学校教育与产业发展的有效衔接，为云计算发展提供高水平智力支持。完善激励机制，造就一批云计算领军人才和技术带头人。充分利用现有人才引进计划，引进国际云计算领域高端人才。对作出突出贡献的云计算人才，可按国家有关规定给予表彰奖励，在职称评定、落户政策等方面予以优先安排。支持企业和教育机构开展云计算应用人才培训。
就目前收到的汇总信息来看，已经开设有云计算和大数据相关专业和方向的普通高校和高职院校还不到总数的10%，已经开始相关专业和方向的高校在专业建设、课程设计方面还没有统一标准，关于这个专业“怎么教？教什么？”是一个比较广泛存在的问题，困惑着这些已经开设或将要开设这个专业的学校老师。目前各学校基本上都是按照各自的理解在开设课程和建立实习实训体系，目前在整个专业领域，甚至还没有关于云计算和大数据的国家级规划教材。在这些已经开设云计算和大数据专业和方向的高校中，目前专业建设最快的是高职院校、本科和研究生教育层次的专业和方向建设速度较慢。建立专业的云计算和大数据实验室，尤其是要满足当下学生需求的实训系统，也是一个比较重要和紧迫的工作，是一个比较好的突破口。建设面向高职院校的云计算和大数据专业的学生实训系统，系统整合高性能计算和大数据的大部分功能，能够灵活地支持hadoop/storm/hpcc、并行计算、虚拟化等系统的安装和维护调试实训。国内其它主要的IT企业也在积极跟进这一新兴的技术发展方向，准备推出各自的云计算与大数据实训系统解决方案。
面对云计算与大数据风起云涌的产业浪潮，我们应该明确人才培养是提高产业竞争力、提升整体实力的关键措施；是我国在新的技术竞争格局下，能否取得先机，得到与国外一流企业相同的竞争机会，缩短差距，提升我国科技实力的重要推动力，应该得到全社会的广泛关注。
随着高校信息化进程的加快，信息技术已经渗入到高校的教学、科研、管理和生活等各个方而，师生对信息化的依赖程度越来越高，同时也对信息化服务的安全性、可靠性等提出了更高的要求。对于提供高校基础支撑服务的信息中心来说，采用传统的建设模式已经无法满足用户日益增多的需求和校园网可持续发展的要求，信息中心面临着服务器数量增长过快、平均资源利用率低、耗能高、管理难度大和可扩展性差等一系列问题，如何改变高校信息中心所而临的这种状况，已经成为高校信息中心在数字化校园建设中的一项重要内容。
服务器教学机房运维中心场景：高校机房传统服务器硬件平台面临的问题
高校信息中心机房建设的目标是为了充分利用学校的网络信息资源和更好地为师生服务，在高校信息化建设的过程中，会陆续部署各种所需的业务系统。一般情况下，一个具体的业务系统至少会有一台服务器，但这种配置模式会给高校信息中心带来诸多问题:
软件冲突问题影响教学。如果多个教学软件安装在一台服务器上，软件之间容易相互冲突，影响教学，维护困难！
成本越来越高。随着高校具体业务系统的增加，所需的服务器数量越来越多，并且还要增加与这些服务器相配套的存储设备、网络设备、电源、机柜等基础设施，导致信息化建设花费的成本越来越高并且占用较多的物理空间。
服务器的平均利用率较低。为保证业务系统的正常运行，服务器的各类硬件的配置一般按照该业务系统的峰值资源进行配置，但并不是所有服务器都会被经常访问，这就导致了一些服务器的平均利用率较低，统计显示当前服务器平均利用率在10%-15%之间，存储利用率在30%-40%，造成了很大的浪费。虽然服务器的性能越来越高，但是在遇到大规模并发访问时，服务器的压力依然很大。
部署一个新的业务的时间周期较长。一般需要经过预算、采购、系统安装、调试、测试和上线等几个阶段，业务需求难以及时响应。
服务保障水平较低。高校大多数的应用系统均采用单台服务器的部署方式，即一台服务器对应一个具体的应用，一旦服务器出现故障，服务就会出现中断。
高校信息中心一般会采用多种品牌的服务器，服务器之间的兼容性较差。不仅维护成本高，并且为工作人员的维护工作带来不便。
教师场景分析
目前，所在教师机均采用传统PC机的方式，在底层硬件上安装操作系统，所有数据均保存在本地磁盘中。由学校网管老师负责维护与管理PC机。
现在环境常见的问题：
客户端操作系统、应用客户端需要不断升级、不停打补丁，比如从XP升级到Win7环境，工作量十分巨大
客户端维护、防病毒、防恶意软件任务艰巨，不能指望每个用户都是专家
客户端硬件每3到5年左右就需要更新换代，投入巨大
为确保安全不得不牺牲很多方便性，系统使用复杂
新应用往往需要扩容带宽，但是结果还是慢
教师桌面的一些特殊要求：
老师业务场景较为复杂，除了完成教学，还需要进行备课，制作教案，自我学习，各种软件的试用等等，所以，对桌面的环境的个性化能力要求较高。需要自己安装与删除一些应用软件等较高权限基本的要求。
对外设要有完全的访问权限
对个人数据存储空间有一定要求，以存储各种教学课件和资料等
2．3、学生场景分析
目前学生电脑课均被安排在所在学校多媒体教室，所有的PC机采用硬件还原卡的方式进行管理与维护。教师通过电子教室软件管理与控制学生的桌面，完成日常的教学工作。学生一般在多媒体教室完成上机操作且关机后或者重启数据被还原。
学生上机现有环境具有以下特点：
和教室桌面相比，学生桌面的数量更多，所以其硬件投入巨大，日常管理维护量巨大
需要能兼容教材中所用到的各种教学软件、和各种教学场景
桌面环境高度标准化，只有有限的个性化需求（比如，用户屏保）
在多媒体教室，老师教学需要采用电子教室软件完成日常的教学工作
目前所有的桌面操作系统版本不一致,有Windows XP,Windows 7,Windows 8，随着教材更新与操作系统版本更新，所有的桌面操作系统需要及时升级与更新。
对学生上机环境提出的新要求
学生未完成的作业，可以在家中继续完成，体现出云平台的优势。可以使用包括平板电脑在内的各种设备来进行远程访问，需要能适应远程网络较低带宽的访问，同时兼容各种平台的各种类型客户端
由于教材的更新计划，，不同类型的教材实验课程需要在不同操作版本之间实现平滑过渡。
虚拟化技术是在云计算的时代背景下迅速发展的一项技术，是当今的热门技术之一。虚拟化技术可以把基于硬件的物理设施和基于软件的系统程序进行分离，在一套物理硬件设施为平台的基础上，创建若干个不同的虚拟机，每一台虚拟机都有相应的硬件设备支持，可以运行不同的操作系统和应用程序。各个虚拟机独立运行，并行工作。虚拟化主要包括处理器虚拟化、内存虚拟化、I/O虚拟化和网络虚拟化等技术。
服务器虚拟化是指将服务器的物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至几十台相互隔离的虚拟服务器。每台虚拟服务器就像是单独的物理服务器一样，都可以根据业务系统的不同安装相应的操作系统和其他软件资源，并且服务器能够在多个操作系统之间无中断地进行自由转换，互不影响。这样的处理方式让CPU、内存、磁盘、I/O及各种接口等硬件资源变成可以动态管理和分配的“资源池”，让其不再受物理运行环境的限制。虚拟系统根据总任务的负荷量，以及每台虚拟机的工作情况，可以对“资源池”进行再次规划调整，实现对“资源池”中资源的监测和按需分配，从而提高服务器资源的利用率，实现服务器的整合。服务器虚拟化改变了旧的网络数据处理方式，为用户提供了多功能数据操控平台，实现了服务技术的创新改造。
桌桌面虚拟化是指将计算机的桌面进行虚拟化，以达到桌面使用的安全性和灵活性。可以通过任何设备，在任何地点，任何时间访问在网络上的属于我们个人的桌面系统。今天，网络访问不再是瓶颈，虚拟桌面技术的出现解决了这对矛盾： 用户可以远程访问桌面系统，获得和PC完全一致的体验； 管理员也只需要在数据中心就可以轻松完成所有的管理工作 ，所以桌面虚拟化技术实质上是将用户使用与系统管理进行了有效的分离。 这样带来的直接好处，就是用户对桌面的访问就不需要被限制在具体设备、具体地点和具体时间了。我们可以通过任何一种满足接入要求的设备，就可以访问我们的桌面。这样，员工就可以不必在公司加班，而可以回家通过家里的设备，访问公司的桌面，继续工作，并同事能够保证数据安全（因为只有图像传输到家里的设备上）。出差同样可以不必带电脑，而只要找到一个能上网的设备就可以使用自己的桌面。办公人员甚至可以通过手机访问自己的桌面（在优酷上查找“HTC touch Pro 用XP” 查看相关视频）。
目前来说，高校信息中心在数字化校园建设中，使用较多的服务器虚拟化软件Openstack。
针对高校应用场景的基于教学、科研的高校教育云平台建设方案如下：
3.1高校机房推荐解决方式：服务器虚拟化
针对的实际情况，制定针对性的服务器虚拟化方案，以进行服务器整合和业务连续性保障：
1. 选择N台配置较高的物理服务器，并连接到SAN网络存储；
2. 在这N台物理服务器(根据实际应用的负载情况，确定服务器数量、配置)上安装服务器虚拟化系统，做成统一计算、内存和存储资源池，实现资源的按需配置；
3. 利用相关工具，把现有的校园门户网站、OA系统、邮件系统和VOD等应用迁移整合到N台服务器上的虚拟机上运行，每种应用独占一个虚拟机；
4. 单独创建一个虚拟机，在其上安装虚拟化管理系统，集中管理所有服务器和虚拟机；
5. 部署HA高可用性保障以及备份和快照保障，为系统提供业务连续性保障。
用户效果
通过采用虚拟化解决方案，高校的数据中心实现了服务器整合和业务连续性保障，为保障校园业务稳定运行提供了坚实的基础。
1. 实现服务器整合，服务器数量从8台减少到2台；
2. 服务器的资源利用率从8%提升到40%；
3. 利用多余出来的服务器，部署了HA，提供了快速备份和恢复，提高了系统的可用性和可靠性；
4. 实现了更好的服务器监控，简化了服务器管理；
5. 淘汰老旧服务器，减少了机房空间占用，降低了能耗，减少了TCO；
虚拟化可以有效减少服务器数量的增加速度,简化服务器管理,同时明显提高服务器利用率、网络灵活性和可靠性。通过虚拟化技术的使用,用户可将多种应用整合到少量企业级服务器上而仍然保持高可靠性和灵活性,从而提升业务应变能力。
另外,虚拟技术也可以应用在教学和软件测试环境中。学校管理人员可以在很短的时间内,使用更少的资源,使用虚拟机软件针对操作系统、软件应用和一些较复杂的网络架构的实现一些虚拟教学和实验测试环境。可以大大节省时间,节约资源,提高效率
教师场景推荐解决方式： 桌面虚拟化VDI桌面+瘦客户端
真对目前教师机存在的问题与要求，我们推荐采用瘦终端与虚拟桌面中的VDI 桌面方式来解决现在的问题与满足用户需求。
解决方案可以实现：
· 用瘦客户端取代传统PC作为客户端。实用、美观、零维护。
· 随时随地，使用任意终端，只要输入个人的账号，就可以访问个人的虚拟桌面，实现桌面跟我走、应用跟我走、数据跟我走，未来做到每个教师都有一个属于自己的云桌面
· 可以实现充分的个性化，可以安装自己的所需要的应用，连接自己的各种外设
· 可以实现应用程序的集中管控，通过两种方式交付给老师。其一，用户在应用商店中自助式的选择应用程序；其二，由管理员在后台集中进行安装和推送
· 在云中，有自己海量的存储空间，并随时可以通过虚拟桌面访问自己的各种数据
· 不受网络带宽限制，即使无线和3G网络，只要安全策略允许，就可以访问云桌面
· 可以统一更新新客户端硬件平台，同时技术上也可以利旧，最大限度利用原有PC客户端作为过渡
学生场景推荐解决方式：桌面虚拟化共享桌面+瘦客户端
鉴于以上特点与要求，对学生环境，我们推荐使用瘦客户端与虚拟桌面中的共享桌面方式作为解决方案。
和前述的教师所用的VDI方式十分类似，也可以让学生随时随地访问到自己的云桌面，不同的是，学生的解决方案更多地考虑了环境的标准化，后台的硬件资源利用效率以及集中维护等问题。
通过虚拟桌面中的共享桌面方式，实现一台机器并发支持数百个用户从而节省大量的硬件投入。共享桌面包括Win7与WinXP共享桌面，满足不同年级的需求，以及在家中继续完成功课的要求。
对于教学中使用到电子教室软件，由于它主要以屏幕广播方式工作，同时教学中会使用到大量的多媒体应用，为优化网络环境和多媒体效果，建议采用Windows Embedded操作系统的瘦终端，并在其上安装电子教室软件，以满足日常教学工作。这样的设计方案，可以将大量的网络流量从数据中心分散到各个多媒体教室的本地网络，以优化网络的流量同时减少管理难度。
解决方案可以实现和教师云桌面同样的：
· 用瘦客户端取代传统PC作为客户端。实用、美观、零维护。
· 随时随地，使用任意终端，只要输入个人账号，就可以访问个人的虚拟桌面，实现桌面跟我走、应用跟我走、数据跟我走，未来做到每个学生都有一个属于自己的云桌面
· 不受网络带宽限制，即使无线和3G网络，只要安全策略允许，就可以访问云桌面
· 可以统一更新新客户端硬件平台，同时技术上也可以利旧，最大限度利用原有PC客户端作为过渡
和教师环境所不同的：
· 高度标准化。应用和操作系统等均为统一安装，个人没有权限修改系统
· 有限的个性化桌面，个人文件、视图、墙纸、应用设置等等，仍旧能实现个性化
· 每个学生仍能有自己的云存储空间，但是容量较教师来说，较为有限
· 同样硬件条件下，能支持的用户数量是教师方式的5倍以上，大大节省硬件投入
· 由于操作系统采用标准的统一镜像，同时共享给数百个学生使用，桌面和应用的更新更为简便，集中维护的工作量和难度大大降低
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