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一、云计算和虚拟化简介
在过去几年里,云计算和虚拟化的概念获得了巨大的发展动力，并且成为信
息技术中的流行词。许多企业开始实现这些新技术,期望通过改进机器的利用率
来降低成本,减少管理时间和基础设施成本。云计算是能够使用户在Iｎteｒnet
上使用应用程序的一种环境，比如存储和保护数据，同时又能够提供服务。
ＶＣL是一个云计算概念，源于北卡罗来纳州立大学(NCSU)的工程学院和
IBＭＶirtｕalＣoｍｐutingＩｎitiativｅ的一次协作,这次协作的目标是
解决该大学日益增长的计算需求和用户需求。这个系统可以在任何时间任何地点
通过按需提供/预约的方式为各种服务环境交付用户需要的解决方案。
二、云计算的五大优点
（1）以服务为基础
（2）可扩展性、弹性
（3）共享
（4）按使用计量
(５）基于互联网技术
三、云计算的架构层
云计算平台可以根据需要动态提供、配置和重新配置服务器。云中的服务器
可以是物理服务器或虚拟服务器。高级云通常包含其他计算资源，比如存储区域
网络(SAN)、网络设备、防火墙和其他安全设备。总而言之,云服务提供商提供的
服务主要可以分为以下三个类别:
1.基础设施即服务
２.平台即服务
3.软件即服务
(1）.基础设施即服务（IaaS）
IaａS就是指以服务的形式交付计算机基础设施。基础设施即服务提供了
计算功能和基本存储作为网络上的标准服务。网络中包含了服务器、存储系统、
交换机、路由器以及其他系统并可用于处理工作负载。IaaＳ云可以以一种非
常经济的方式提供资源,比如按需从头构建应用程序环境所需的服务器、连接、
存储和相关的工具。
ＩaaS的优点包括快速供应、扩展能力、只为使用的资源付费。对于刚刚起
步或较小的企业,面临的最大困难之一就是控制资金支出。通过将基础设施移到
云中,就可以实现可伸缩的供应,就仿佛您拥有自己的硬件和数据中心一样(对于
传统的托管服务提供商来说是不现实的)，但是您同时可以将前期成本降至最低。
VCL在一个位置同时交付不同的基础设施。它在大学内提供了一个平台（在
其内部没有物理基础设施）虚拟化环境。通过使用该环境，学生不需要为其项目
建立任何特定的物理基础设施。VCL为基础设施提供了以下服务。
•计算
ｏﻩ物理计算机
oﻩ虚拟计算机
oﻩＯS级虚拟化
•ﻩ网络
•存储
在将所请求的映像映射到硬件之前,VCＬ管理者为可用的硬件资源提供适
当的虚拟化(聚合,解除聚合)。VCL服务主要关注平台级别的资源控制。
(2）.平台即服务(PaaS）
平台即服务是一个虚拟化的平台，它包括一个或多个服务器（经过物理服务
器集合虚拟化)、操作系统和特定应用程序（例如面向Weｂ应用程序的Apache
和MySQL)。在某些情况下,可以提供一个包含所有必需的特定于用户的应用程序
的VM映像。平台即服务包含一个软件层并将其作为服务提供，这个服务可用于
构建更高级的服务。从服务的创建者或消费者的角度来看，PaaS至少存在两种
视角:
•ﻩ创建PaaＳ(这里指VCL)的人可能会通过集成ＯS、中间件、应用程序
软件甚至一个开发环境来生成一个平台,这个平台稍后会以服务的形式提供给用
户。
•ﻩ使用PaaＳ的人（大学中的用户)会看到一个封装好的服务，这个服
务通过一个界面呈现给他们。用户只能通过界面与这个平台进行交互,该平台执
行必需的任务来进行管理和扩展,从而提供给定级别的服务。虚拟设备可以归类
为PａaS实例。
通过使用VCL,学生们不需要在其机器上安装任何特定的服务、解决方案堆
栈或数据库。VCL为他们提供了映像,他们只需要选择这些映像并在云中提供的
机器上使用它们。
•ﻩ服务
•解决方案堆栈
oﻩAsｐ
ｏＪava
oＰHP
ｏﻩ.NET
•ﻩ存储
o数据库
oﻩ文件存储
(3）.软件即服务（SaaS)
SaaS是指以服务的形式通过Internｅt访问软件的能力。软件即服务以服
务形式按需提供完整的应用程序。软件的一个实例在云中运行并为多个终端用户
或客户组织提供服务。远程应用程序服务的一个最佳例子就是ＧｏogleApp
ｓ,它通过一个标准Ｗeb浏览器提供了多个企业应用程序。
VCL允许使用任何软件即服务解决方案、虚拟化解决方案和终端服务解决
方案。ＶMWａｒe、XEN、ＭSＶiｒｔualSeｒvｅｒ、Ｖirｔｕoso和Cit
ｒｉx都是典型的例子。ＶCL还允许任何访问／服务交付选项，这些选项适合
从ＲDP或VNC桌面访问到X-Ｗｉnｄows再到Ｗeb服务或类似服务等各
种内容。
四、云计算基础设施模型
在从标准的企业应用程序部署模型迁移到基于云计算的模型时，云计算架构
师需要对基础设施模型做出几点考虑。对于大学中的云计算,可以考虑三种基本
的服务模型，比如公共（Publiｃ)、私有(Ｐrivatｅ)和混合(Hｙbrid)云。
１.公共云
公共计算云面向任何希望登录到其中并使用它们的用户。公共云由供应商运
行,来自不同用户的应用程序可能会混合存放到云中的服务器、存储系统和网络
中。公共云的优点之一就是它们拥有比公司的私有云更大的规模，并且可以提供
按需扩展或缩减的能力，将基础设施风险从企业转移给云提供商。
IBM为其客户运作一个云数据中心。多名客户共享相同的基础设施,但是每
名用户的云都得到了保护并彼此分离,就好象他们位于自己的防火墙之内。
２.私有云
设计私有云的目的是使组织能够获得比使用由供应商托管的服务更多的数
据控制。私有云是为某个组织专门构建的，只能由该组织使用,提供了对数据、
安全性和服务质量的最大程度的控制。私有云通常位于组织（企业或大学)的防
火墙之后，只有该组织内部的人员有权访问云及其资源。
3.混合云
混合云同时结合了公共云和私有云模型。这个模型引入了判断如何在公共云
和私有云之间分配应用程序的复杂性。在数据量较小或者应用程序无状态时使用
混合云,与在数据量较大时使用公共云来进行少量处理相比，前者效果更好。
ＶCL 可以处理混合云模型。它可以为一个大学内的学生和教师提供服务和
基础设施来作为他们的私有云。它还可以使用公共云在大学之间扩展这些服务。
这需要更加安全的网络。
五、数据中心的发展
数据中心的发展共有三个阶段：面向标准化的数据大集中、面向资源的虚拟
化和面向服务的云计算。
(１）传统
不同企业和学校不同院系往往建立独立物理网络、独立的服务器资源。
（２)新一代
通过网络、服务器、存储虚拟化整合IT 硬件资源、提供了多样化的教学方
式，真正使信息化建设给企业的发展、学校的教学和科研带来帮助。
随着虚拟化技术在高校数据中心应用的普及，虚拟机和虚拟机迁移等新特性
的出现，传统的网络结构已经不能完全满足虚拟化的要求。
云计算的本质是改变IT 模式，能够让全局的IT 资源更灵活、更高效、更经
济的进行统一调配。其中，大集中是前提,虚拟化是方法，而云计算则是未来数
据中心的目标。目前，部分信息化建设开展较早的高校已经完成了数据大集中，
正处于虚拟化的阶段,通过服务器虚拟化和网络虚拟化等技术手段，整合了资源，
提供了多样化的教学方式，真正使信息化建设给学校的教学和科研带来了帮助。
随着越来越多的高校数据中心进入虚拟化阶段，云计算也离我们越来越近,构建
云计算中心成为占领云计算制高点的重要环节。
六、云计算中心五大领先技术
(1）软件集群
（2）负载均衡
(3)计算能力分布
(４)数据集中存储
（5）专业FTP 文件管理
随着云技术的发展，以上5 大领先技术，促使企业和教育即将全面进入云时
代。
七、云计算在城市中的现实意义
根据联合国的预测,到２０１２年全世界的城市人口将超过总人口的55%。
但是在城市化进程飞速发展的今天,人们的城市生活也越来越面临一系列挑战：
空间冲突、文化摩擦、资源短缺和环境污染等。建设“和谐城市”能够保持城市
的活力、提高城市生活的质量，让市民享受城市发展所带来的丰硕成果。
构建“和谐城市”需要感知纷乱庞杂的城市信息并具备海量数据的分析存储
能力。基于新兴的物联网和云计算技术构建的“云”平台，能够使建设“和谐城
市”的理想变成现实。作为城市最重要的IＴ基础设施，城市云是构建数字宜居
城市、提升城市公共服务水平和促进城市可持续发展的重要保障。
城市云是指通过建立和整合一个城市内的计算、存储、网络、安全、应用等
IT 资源,为一定范围内的政府、市民、行业企事业单位提供统一云计算服务的城
市大型IT 基础设施。
(一) 构建数字宜居城市
城市的组织形式首先是为人类居住服务的，因此“和谐城市”首先需要让城市
居民和来访者享受到城市的便利性和宜居性。
平安城市
平安城市通常建设三个平台：公共安全服务平台、城市安防体系平台和应急
指挥平台。城市云是最好的平安城市公共服务支撑平台，可以利用其强大的计算
能力、存储能力为包括城市视频监控系统、数字化城市管理系统、道路交通和危
险源检测等多个系统提供技术保障。
智能交通系统
智能交通系统(ITS）是基于现代信息技术面向交通运输的服务系统,它基于对
大量实时交通信息的采集分析、集成处理和综合应用,为交通参与者提供多样化
的管理和服务，促进交通设施的有效利用和交通运行的组织优化,保障交通运输
安全,提高路网通行能力和交通运行效率。
食品安全
由于监管体制没有完全建立和监管手段有限,我国食品安全面临着严重的公
共卫生问题。基于物联网技术的食品安全溯源系统能对产品原料的来源和加工历
程进行查询，能跟踪饲料或食品生产、加工和分销在特定阶段的流动情况实时状
态,从而实现对原料端、生产端、运输端、流动端等环节实施实时监管与无缝衔
接,最大程度的在技术上保证产品质量和食品安全。
感知环保
“感知环保”是结合物联网技术对水体水源、大气、噪声、放射源、废弃物等
进行感知、处置与管理，建设成为一个集智能感知能力、智能处理能力和综合管
理能力于一体的新一代网络化智能环保系统,旨在推进污染减排、加强环境保护,
实现环境与人、经济乃至整个社会的和谐发展。
（二) 城市公共服务体系
城市规模的快速扩大和城市人口的快速聚集对很多城市在城市管理、科学规
划和公共服务上提出了更高的要求。建设城市云可以极大地提高城市的运营效
率，节约社会资源,提高政府的决策水平，有助于提升整个城市公共服务水平，
创造一个人际关系更加和谐的城市环境。
一站式政务信息服务
建设面向社会的政务信息服务系统，承担政策法规和服务信息网上公告、办
事查询、表格下载、递交有关许可审批申请、网上投诉受理等功能，为市民提供
“一站式”在线政务服务,是城市管理者转型为服务型政府的主要途径。
医疗信息服务
电子健康档案中的个人健康信息包括基本信息、主要疾病和健康问题摘要、
主要卫生服务记录等内容。统一电子健康档案的建立,可以实现医疗机构间的信
息互联互通,健康信息共享,切实解决群众看病就医问题。
(三） 加快传统产业升级
制造业信息化是制造业迈向现代化、增强竞争力的必然过程,其主要的手段
就是广泛采用基于高性能计算的CAD／CAE／ＣAM 技术，实现“虚拟产品设计与
优化仿真”,以促进传统制造业改造，提高制造业产品研制能力。以高速铁路、
航空航天和船舶制造业为代表的高端制造业是城市云主要的服务对象之一，城市
云计算中心的强大计算能力是发展区域高端制造业，带动区域传统产业升级改造
的重要手段。
(四) 促进新兴产业发展
发展新兴产业是提高城市产业经济效率,寻找区域新的经济增长点,实现城市
的可持续发展的重要途径。
数字新媒体
广电数字新媒体业务以新一代数字技术、网络技术、信息技术为基础,具有
兼容、开放、共享、多样、对等、通用的突出特点,给广播电视的传播技术、传
播方式、传播水平带来巨大而深刻的变革。在三网融合的技术发展背景下，互动
电视、视频游戏、视频搜索等广电数字新媒体业务必将呈现爆炸式增长。
文化创意产业
基于高性能计算的渲染技术是文化创意产业发展的基础。动漫产业是许多城
市着力发展的新兴数字文化产业，是基于高性能计算的“高可视”产品。云计算
中心的建立将为区域文化创意产业的发展提供有力保障。
软件服务业
云计算技术的快速发展使得越来越多的软件开发商推出运行于互联网之上
的应用软件，例如Salｅｓforce CＲＭ等。城市云计算中心拥有庞大的计算资
源,可以充分满足各大SａａS 软件供应商的需求，软硬结合，使得用户以更低的
成本、更快的得到软件,而且无需维护。
八、云计算中心教育平台技术架构
根据本地区实际,结合目前云计算在教育、企业、城市中的应用，绘制如下
云计算中心教育平台技术架构、IDＣ整体视图、云中心运行方案架构。
（１）云计算中心教育平台技术架构
（2）IＤＣ整体视图
(3)云中心运行方案架构
