數(shù)據(jù)中心運行環(huán)境的拓?fù)浼軜?gòu)設(shè)計、軟硬件性能、配置和運維管理對智慧校園的可用性影響巨大。目前，各職業(yè)院校數(shù)據(jù)中心建設(shè)水平存在較大差異，學(xué)校應(yīng)該如何利用好數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有資源，采用合適的技術(shù)手段優(yōu)化技術(shù)架構(gòu)、提高設(shè)備利用率、增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性，從而提升數(shù)據(jù)中心的可靠性和高可用性？基于云原生架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)能有效地解決上述問題，從應(yīng)用層面實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠性和彈性計算。未來，云原生架構(gòu)將會成為職業(yè)院校數(shù)據(jù)中心建設(shè)的主流選擇。
一、 職業(yè)院校數(shù)據(jù)中心高可用、彈性計算的三個層次
不論數(shù)據(jù)中心建設(shè)水平達(dá)到何種狀態(tài)，學(xué)校信息化建設(shè)的發(fā)展趨勢不會變，賦予數(shù)據(jù)中心的工作內(nèi)容和對其計算存儲能力的要求只會越來越高，充分利用現(xiàn)有資源進(jìn)行合理調(diào)配與架構(gòu)優(yōu)化，能夠有效提升整個數(shù)據(jù)中心的高可用和彈性計算。
數(shù)據(jù)中心的高可用是指系統(tǒng)不間斷提供服務(wù)的能力，以及能夠提供及時、準(zhǔn)確、安全服務(wù)的保障能力。彈性計算是指當(dāng)系統(tǒng)計算存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源不足時，在不改變系統(tǒng)原有架構(gòu)的前提下增加資源，能夠快速部署實施，幫助學(xué)校節(jié)省資源，并保障投資成果，節(jié)省后續(xù)投入。
職業(yè)院校數(shù)據(jù)中心高可用、彈性計算大致可分為三個不同層次，如下圖所示。
圖 職業(yè)院校數(shù)據(jù)中心高可用、彈性計算的三個層次
1. 部件可靠性：服務(wù)器、存儲的磁盤冗余，一個磁盤出現(xiàn)故障不丟失數(shù)據(jù)，RAID 1、RAID 5、RAID 6；服務(wù)器、存儲、核心交換機(jī)冷卻風(fēng)扇及電源冗余，一個出現(xiàn)故障不影響系統(tǒng)正常運行。
2. 主機(jī)可靠性：多臺物理服務(wù)器或多個虛擬機(jī)，以冷備份、熱備份等方式運行同樣的服務(wù)，一臺主機(jī)出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)切換到備份主機(jī)繼續(xù)運行。目前代表：VMware+vCenter、Xen+XenCenter、KVM+OpenStack。
3. 應(yīng)用層面實現(xiàn)可靠性及彈性計算：云原生架構(gòu)。
二、 什么是云原生架構(gòu)？
云原生架構(gòu)既指軟件架構(gòu)，也指軟件部署方式。一個大型系統(tǒng)由各種服務(wù)組成，每種服務(wù)都支持集群計算，每種服務(wù)的集群可以部署在任意虛擬機(jī)、物理機(jī)、容器之中，可以跨越設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下資源的集中管理、彈性計算。應(yīng)用系統(tǒng)可靠性不再依賴于底層主機(jī)和物理部件的可靠性，基于容器、完全自動智能管理計算資源可稱為“云原生架構(gòu)”。目前主流的云計算容器服務(wù)是Kubernetes（google開源項目）+Docker，其應(yīng)用架構(gòu)如下圖所示。
圖 云原生架構(gòu)
三、 “底層虛擬化支持的云原生架構(gòu)”將成為職業(yè)院校數(shù)據(jù)中心必然選擇
云原生架構(gòu)相較于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，兩者的區(qū)別可概括為以下幾點：
云原生架構(gòu)能夠在降低依賴于學(xué)校數(shù)據(jù)中心硬件數(shù)量或硬件配置條件下，快速、持續(xù)、可靠地運行應(yīng)用軟件。采用云架構(gòu)構(gòu)建數(shù)據(jù)中心后，學(xué)校的部分應(yīng)用程序?qū)⑽挥谠浦?，而不在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心。
目前，職業(yè)院?？梢赃x擇云原生架構(gòu)包括基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)的IaaS私有云或軟件即服務(wù)的SaaS私有云來構(gòu)建數(shù)據(jù)中心。
四、“虛擬化+云原生架構(gòu)”，將給職業(yè)院校數(shù)據(jù)中心帶來變革
利用虛擬化技術(shù)解決學(xué)校物理硬件設(shè)備老舊或設(shè)備數(shù)量不足時，最大化地利用物理硬件，提高物理硬件資源利用率，提高數(shù)據(jù)中心的敏捷性、靈活性和可擴(kuò)展性，同時簡化數(shù)據(jù)中心管理，降低資金成本和運維成本。常用虛擬機(jī)與虛擬機(jī)管理平臺有VMware+vCenter、Xen+XenCenter、KVM+OpenStack。
如一所學(xué)校有3臺物理服務(wù)器，通過虛擬化技術(shù)可在3臺服務(wù)器內(nèi)虛擬出30~60個虛擬機(jī)，每個虛擬機(jī)之間完全隔離，以冷備份、熱備份等方式運行同樣的服務(wù)。遇到一臺主機(jī)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動切換到備份主機(jī)繼續(xù)運行。虛擬機(jī)平臺僅消耗1%的CPU資源、20%左右的內(nèi)存資源，但能極大地提高計算資源利用效率。
云原生架構(gòu)是隨著高可用性計算、云計算和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展起來的，百度、阿里巴巴、騰訊、華為、Google等IT巨頭們都在使用云原生架構(gòu)，其用戶特性體現(xiàn)在：
● 數(shù)據(jù)中心可用性對主機(jī)可靠性依賴降低；
●彈性計算完全不再依賴主機(jī)或虛擬機(jī)的集群實現(xiàn)；
● 降低管理架構(gòu)本身對計算資源的開銷；
●運維目標(biāo)由過去的高可用、彈性計算，向自動運維、智能運維轉(zhuǎn)變。
云原生架構(gòu)是企業(yè)級應(yīng)用軟件發(fā)展的最新成就。“虛擬化+云原生架構(gòu)”將給職業(yè)院校數(shù)據(jù)中心帶來一場變革，“底層虛擬化支持的云原生架構(gòu)”將成為職業(yè)院校數(shù)據(jù)中心的必然選擇，智慧校園平臺應(yīng)當(dāng)采用云原生架構(gòu)。
