近年來，隨著信息化建設步伐的不斷加快，促進了信息技術與學校發展融合，回顧學校信息化建設，起步于基礎設施建設、逐步建設分散獨立的業務應用，到現在的大數據時代，開始了基于云計算的數據中心的建設。

在大數據、云計算、移動化、互聯網等信息浪潮的推動下，學校數據中心發展恰逢其時，將重新思考基礎設施優化升級、創新業務應用、整體安全規劃等各個方面[1]。

隨著“云計算”的升溫，基于云的應用交付逐步成為IT行業發展的必然趨勢。

對于高校信息化建設者來說，在預算不變的前提下提升IT效率的最好方法也是搭建私有“云”架構。

而當前的私有“云”必然建立在服務器虛擬化技術之上。

此時用戶并不需要了解后臺采用了什么技術，采用了什么軟硬件平臺，用戶也不需要為系統的安全和數據保護而分心，用戶可以安心使用服務器虛擬化所提供功能和服務。

這就是云計算所提供的功能。

1 私有云基礎架構發展現狀在教育信息化“十二五”、“十三五”建設的推動下，我國高校在信息化建設上取得了長足的進步，其中高校私有云的建設更是一個建設的重點。

各高校陸續建設了虛擬化平臺、私有云。

“十二五”初期，信息化技術較高的高校建立了虛擬化平臺，將原有分散的服務器資源整合在一起實現了計算自愿的虛擬化，隨后又在虛擬化平臺的基礎上建成了高校私有云。

一些起步比較完的高校在新建私有云項目上有的繼續按照先進院校的模式從虛擬化平臺開始逐步建設。

另一部分高校則放棄傳統虛擬化建設模式直接采用最新的超融合架構建設私有云。

原來起步較早的高校在建成傳統架構的私有云后正在嘗試建設超融合架構的私有云。

2 虛擬化技術簡介云計算服務主要有三種不同類型的服務，即IaaS基礎架構即服務、PaaS平臺即服務、SaaS軟件即服務。

高校私有云建設目前主要以IaaS為主，實現將硬件設備（服務器、存儲）的虛擬化，并向終端用戶提供虛擬硬件的云服務。

IaaS中的關鍵技術包括：計算虛擬化、存儲虛擬化、網絡虛擬化，下面將對著三種技術進行詳細介紹。

2.1 計算虛擬化計算虛擬化是通過虛擬化軟件將X86服務器的硬件資源虛擬化為多臺標準虛擬機，虛擬機如同硬件廠家生產的系列化的產品一樣，具備系列化的硬件配置并使用相同的驅動程序。

最終用戶可以在這些虛擬機上安裝各種軟件，掛載磁盤，調整配置，調整網絡，就像普通的X86服務器一樣進行使用。

Hypervisor是一種運行在物理服務器和操作系統之間的中間軟件層，允許多個操作系統和應用共享一套基礎物理硬件，可以看作是虛擬環境中的“元”操作系統，它可以協調訪問服務器上的所有物理設備和虛擬機，也叫虛擬機監視器（Virtual Machine Monitor ，VMM）。

當服務器啟動并執行Hypervisor時，它會給每一臺虛擬機分配適量的內存、CPU、網絡和磁盤，并加載所有虛擬機的客戶操作系統。

從而實現了將一臺硬件服務器虛擬化為多臺虛擬的服務器。

2.2 存儲虛擬化存儲虛擬化（Storage Virtuapzation）是對存儲硬件資源進行抽象化表現。

存儲虛擬化基于底層Hypervisor之上，通過主機管理、磁盤管理、緩存技術、存儲網絡、冗余副本等技術，管理集群內所有硬盤，“池化”集群所有硬盤存儲的空間，通過向虛擬機提供訪問接口，使得虛擬機可以進行業務數據的保存、管理和讀寫等整個存儲過程中的操作。

2.3 網絡虛擬化SDN （ Software Defined Network，軟件定義網絡）是一種創新性的網絡架構，它通過標準化技術實現網絡設備的控制層面和數據層面的分離，進而實現對網絡流量的靈活化、集中化、細粒度的控制，從而為網絡的集中管理和應用的加速創新提供了良好的平臺，由此可獲得對網絡的可編程性、自動化和控制能力，使網絡很容易適應變化的業務需求，從而建立高度可擴展的彈性網絡。

3 傳統IaaS架構傳統IaaS架構主要由服務器、集中式存儲、光纖交換機、虛擬化軟件組成。

虛擬化軟件將多臺X86服務器的計算資源整合為一個資源池，根據具體業務的需要將資源池內的CPU、內存、接口等資源分配給多臺虛擬機，每個虛擬機以文件的形式存放在集中存儲上。

集中存儲與計算資源池中的每臺物理服務器之間通過光纖和與交換機進行物理連接，形成FC-SAN的存儲網絡。

整體架構如圖1所示：4 超融合IaaS架構隨著虛擬化技術的不斷發展私有云建設的基礎架構也在不斷升級。

存儲虛擬化技術的成熟使超融合IaaS架構得以實現。

超融合架構由專門的刀片服務器來實現，每個刀片都作為一個主機節點，沒個節點配置多顆CPU、大內存、閃存硬盤和機械硬盤。

虛擬軟件將個節點的CPU、內存進行了計算虛擬化，將固態硬盤和機械硬盤進行存儲虛擬化，形成分布式存儲。

計算資源與存儲資源進行通訊的網絡由刀片服務器內部專用總線實現，無須進行萬兆存儲網的搭建，這種設計即簡化了分布式網絡的搭建也大大提高了分布式存儲網絡的帶寬及性能。

另外業務網絡采用網絡虛擬化技術實現了網絡帶寬的靈活分配和業務網絡的隔離提高了網絡的安全性。

超融合架構的每個節點中的固態硬盤在分布式存儲中極大地提高了整個存儲的IOPS，閃存硬盤加機械硬盤的方式在實驗室測試中性能基本可達到全閃盤的存儲IOPS。

整個超融合架構中的每個節點即承擔計算功能也承擔存儲功能，每個節點實現了計算冗余和存儲冗余，任意一個節點發生故障都不會影響上層業務的使用。

整體架構的擴展性很好，只需要增加相應數量的超融合一體機便可以實現性能的擴展。

5 結論超融合架構的IaaS不論在性能上、穩定性、可擴展性上都優于傳統架構的IaaS，是未來私有云建設的發展趨勢。

超融合架構改變了原有集中式存儲作為私有云的存儲載體，將存儲資源分散到各個計算節點中，在存儲擴展上更加靈活，成本更低，傳統架構在存儲擴容上需要購買價格昂貴的集中式存儲，而超融合架構只需要增加超融合一體機 的，一體機中的每個刀片的配置可以更加靈活，價格也更加低廉。

參考文獻：[1] 方昕.超融合架構技術在高校數據中心中的應用[J].電子技術與軟件工程，2017（14）：169.[2] 李清固.數據中心安全網絡虛擬化[J].信息安全與技術，2012，3（10）：77-79.[3] 季敏.超融合架構在醫院信息化建設中的實踐[J].中國衛生標準管理，2018，9（3）：1-3.[4] 王盈.超融合讓云計算回歸本質[J].軟件和集成電路，2016（7）：46-49.[5] 張光華.超融合系統架構在數據中心的應用研究[J].通訊世界，2017（18）：85.[6] 包宇，范文一，操明立.超融合云數據中心架構解析[J].郵電設計技術，2017（06）：83-85.[7] 葛浩，薛前進.存儲虛擬化技術的優勢與缺點[J].電子技術與軟件工程，2017（17）：177.[8] 孫堅.存儲虛擬化原理分析及其實現的研究[J].電腦知識與技術，2016，12（34）：12+14.關鍵詞：超融合，私有云，虛擬化，IaaS，高校超融合虛擬化解決方案