编者按:
本文以上海海事大学iLogistics云计算平台为例,对基于云计算的教学科研实验模式进行研究和探索,提出了云计算平台的核心架构、功能,并对新模式的云平台的优点进行探索归纳,尤其是云平台运营过程中产生的大量数据,根据这些大数据的行为,智能分析,为教学科研实验过程提供了反馈,从而促进教学实验的改革。对此文进行连载刊登,本期推出连载的下篇,介绍iLogistics云平台为传统机房模式带来的革新,以及如何助力科研计算和翻转课堂等方面的内容。
云计算平台的优点
云计算平台在高校中的使用,不仅是建设的问题,更重要的是如何运维、使用,充分发挥其作用也是一项重要的课题。基于云计算的教学实验科研平台为传统机房模式带来了革新,主要体现在以下几个方面。
投入低、效益高
IT资产的成本包括很多方面,初期购买成本只是其中的一小部分,其它还包括整个生命周期里的管理,维护,能量消耗等方面的成本,硬件更新升级的成本。相比传统个人桌面或者个人工作站而言,云PC在整个生命周期里的管理、维护、能量消耗等方面的成本大大降低了。云平台在初期硬件上的投资是比较大的,但是由于传统桌面的更新周期是7年,而服务器的更新周期可长达10年,所以硬件上的成本基本相当。然而,由于软成本大大降低,而且软成本在总体拥有成本(TCO)中占有非常大的比重,所以采用云平台方案总体TCO大大减少了。就云桌面来讲,根据Gartner公司的预计,云桌面的TCO相比传统桌面可以减少40%。
软件的使用很大意义上是在购买用户的使用许可。通过分析软件使用许可的使用频率可以看出,单个软件对于单个用户来说,使用时间有限,但购买成本确是整个时间段。在投入同样的软件使用许可成本的情况下让多达10个用户来使用,这可以节省90%的软件成本。
桌面云中的虚拟桌面系统的授权是按照并发数来计算,学校可以统计分析并发数量,如上海海事大学有1000个并发,总人数有25000人,这样实际购买并发数比只有4%,成本节约立刻显现。
数据存储安全、可靠
在云计算平台中,所有的数据以及运算都在服务器端进行,客户端既可以访问本地资源,也可以进行本地和服务器端资源的同步。师生在暂停使用时,可以断开与服务器端的连接,相关数据均存储于服务器端,不会出现独占某个计算机的情况,而且师生可以在异地随时登录继续访问上次实验的数据。为了提高数据的可用性、安全性,我们对安全等级比较高的数据进行备份,确保数据不会丢失。
资源弹性变换,充分共享资源
基于云计算虚拟技术,对资源的需求量即时增长,避免资源闲置,提高使用效率。云弹性是云计算最显著的特点之一,所谓云弹性是指云资源可以根据用户的需求进行动态的资源调整。这种弹性最能体现在班级教学实验的情况下,由于不是所有师生在同一时刻并发使用计算资源,因此可以对使用情况进行预先评估,给出一个平均使用资源量,初始建设云计算平台时可以按平均使用量的150%的比例进行构建,而在日常教学试验中,系统会自动按需分配资源,提高资源利用率,充分共享资源。
上海海事大学的教务选课是安排在学期末和学期初,在此期间,教学实验对IT资源的需求较少,期间,我们调整教务系统的服务器数量和占用服务器资源的配比,在不增加费用的情况下,充分利用现有资源,保障教务系统选课的正常进行。另一个典型的案例在于GPU和CPU的使用上的优化。在多年的云平台运维中,通过对平台系统日志的数据分析发现,CPU和GPU集中在晚上10点和上午9点之间比较空闲,使用率较低。为此我们调整了艺术设计类软件的使用习惯,如3DSMax、Maya,建议此类软件的使用者白天进行设计,晚上进行渲染,可以最大化节约时间,提高效率。
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