教学云是搭建云计算平台基础设施之上的课程教学系统，覆盖教、学、教学管理整个教学过程，服务于整个人才培养目标。主要包括课程管理，多媒体课件，在线答疑，在线作业管理和批改，成绩管理等覆盖功能，主要需包含教学大纲、教学 PPT、电子教材、演示案例、经典习题、经典项目、知识案例实训、技术综合实训、业务综合实训、视频等管理功能。这个系统中课程管理，成绩管理等系统为核心系统，建议采用底层支持高性能、高稳定性的VMware资源池提供的虚拟机、存储服务。多媒体课件管理和作业管理则采取高性价比的基于OpenStack的资源池提供计算和存储资源，也可以使用开放公有云存储服务，如百度云等来提供海量数据存储服务。
3）实验云服务
实验云是搭建云计算平台基础设施之上的学生教学实践平台，主要包括提供常规J2EE、C#和PHP开发环境的云程序开发实验环境服务， 提供物联网实践的硬件及应用软件开发环境的物联网开发实验环境服务，提供移动应用如iOS和Andrios等开发环境的移动应用程序开发环境和基于Hadoop的大数据程序开发实验环境服务等。
4）科研云服务
科研云是搭建云计算平台基础设施之上的云计算、大数据最新技术的研究、试验平台，主要包括GPU计算环境服务， R数据统计集群服务，HPC集群服务和Hadoop大数据集群服务等。
接入管理服务 为支持教师学生使用以上的各种IaaS,PaaS和SaaS服务，本方案还设计提供自助服务接入管理层，包括如下子系统： 1） 教师/学生自服务门户
针对教师、学生的身份和日常活动不同，提供基于角色的内容管理能力。当教师用户登录时，主要提供日常办公相关的办公服务入口，同时包括课程管理， 课件上传，作业修改，成绩管理和实验云管理等功能；对于学生则提供选课注册，课件查询，作业提交，成绩查询和自助的实验云实例申请/管理等功能。科研云服务由于涉及稀缺资源并大量占用整体系统资源， 需要学生/教师提交申请后交系统管理员审批后方能开通使用，根据学校相关管理策略科研考虑提供计量计费等相关功能。 2） 统一管理门户
统一管理门户主要提供管理员对系统中的教师/学生用户进行管理， 同时配置系统各种服务使用的资源额度配置， 制作服务模板，上线/下线各种IaaS/PaaS/SaaS服务，审批科研服务等稀缺服务实例申请等功能， 同时提供系统的全方位安全管理，性能监控能力。
1.2 云计算中心网络拓扑结构
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（注：本图中物联网设备不在该方案中，本图仅说明 该云计算中心可以与物联网设备相互连接与通信）
本方案拟在大学校区建设云计算中心，以实现云教学、实验、科研平台功能。云中心对外提供IaaS、SaaS、PaaS等多个层面的云服务功能，可以涵盖课程云、实验云、办公应用云、校园生活云、多媒体互动云等多种基于云计算技术的具体应用系统。全校教职工和学生均可通过局域网或广域网进行接入，在云端通过轻量级的个人电脑或移动终端访问各种云服务，享受学校提供的丰富教学、办公资源。方案实施后可以提高现有资源利用率50%左右，新增的基础设施更可以大幅扩展网络存储能力和高性能计算能力，面向教学、科研和生活提供更大的存储空间。通过灵活的网络扩展更可以将学校各机房原有低端PC试验机纳入到云网络，成为其空间和计算能力的扩充，可以实现即将或者已经淘汰计算机设备的再利用。有效利用学校现有各种软硬件资源。
1.3系统软件架构
本云计算中心平台分为四层架构，分别为：物理层、部署层、应用平台层和应用层。 （1）物理资源层：通过新购置PC机、x86 server和学校原有PC机提供底层服务；其中，新购置PC服务器可供师生教学操作，X86 servers则选择多核数、大内存的服务器；学校原有PC机可再利用为系统终端，连接虚机的虚拟桌面，或手动部署Hadoop集群；计
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划划分2个物理机集群来构建VMware和OpenStack管理的资源池提供不同特性的资源服务。
（2）IaaS服务管理层：主要包括VMware子系统，OpenStack子系统，公有云子系统，混合云服务引擎子系统及数据中心资源管理子系统等几个软件部分。 其中数据中心资源管理子系统包括资产管理，资源拓扑， 部署管理，资源调度和资源监控等多个功能模块。
（3）PaaS/SaaS服务管理层： 主要包括办公云、教学云、实验云、科研云、创新孵化云等多个云服务和云服务管理系统2大部分。其中云服务管理子系统具有服务目录管理， 服务模板管理，服务实例管理，服务资源管理，服务监控和服务部署等功能。
（4）接入管理层：接入管理层由教师/学生自服务门户和统一管理门户组成。
1.4系统硬件配置
TBD
第二章 详细建设方案
以下分别详细介绍方案中采用的各种系统的功能和架构设计。
2.1 IaaS服务管理层
2.1.1 VMWARE VSPHERE
vSphere是VMware推出的基于云计算的新一代数据中心虚拟化套件，提供了虚拟化基础架构、高可用性、集中管理、监控等一整套解决方案。VMware 是目前为业界提供的功能最齐全、架构最完整的操作系统，其号称是业界第一套云计算的操作系统。利用 VMware vSphere 这个业界最可靠的数据中心虚拟化平台，可使所有应用程序和服务具备最高级别的可用性和响应速度。它通过将关键业务应用程序与底层硬件分离来实现前所未有的可靠性和灵活性，从而优化 IT 服务的交付，使每种应用程序工作负载均能够以最低的总体成本履行最高级别的应用程序服务协议。
VMware vSphere构建了整个虚拟基础架构，将数据中心转化为可扩展的聚合计算机基础架构。虚拟基础架构还可以充当云计算的基础。完美的VMware vSphere架构是由软件和硬件两方面组成的。
各大服务器厂商都针对虚拟化提出了它们自己的解决方案，并针对虚拟化架构进行了优化，每个厂家都有自己的特点和卖点。VMware vSphere的物理结构由4部分组成：x86虚拟化服务器、存储器网络和阵列、IP 网络、管理服务器和桌面客户端，如图2-1所示。
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1. x86服务器 x86服务器是VMware vSphere提供的一种虚拟化的资源，在其上面可以运行虚拟机。x86服务器由多个相同的x86平台服务器组成，每台服务器相互独立。在硬件上直接安装ESXi操作系统，通过网络提供虚拟化的资源。x86服务器主要为虚拟化提供CPU计算能力和内存等资源。 2. 存储
存储是虚拟化的基石，用于存放大量虚拟化数据。存储资源是由vSphere来分配的，这些资源在整个数据中心的虚拟机之间共享。存储网络和阵列可以是服务器本地磁盘，也可以说光纤通道SAN阵列、iSCSI SAN阵列和NAS阵列等存储技术。 3. IP网络
IP网络是连接各种资源和对外服务的通道，每台x86服务器和存储器都处于不同的网络。IP网络为整个虚拟化数据中心提供可靠的网络连接。 4. 管理服务器和客户端
管理服务器提供了基本的数据中心服务，如访问控制、性能监控和配置功能。它将各个x86服务器中的资源统一在一起，使这些资源在整个数据中心中的各虚拟机之间共享。 客户端是用户通过连网设备连接到虚拟机的管理控制服务器，用来进行资源的部署和调配，或向虚拟机发出控制命令等，是人机交互的通道。
VMware vSphere平台从其自身的系统架构来看主要包括以下部分，从图中来看VMware vSphere平台充分利用了虚拟化资源、控制资源和访问资源等各种计算机资源，同时还能使IT组织提供灵活可靠的IT服务。
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2.1.1.1 VMware ESXi
VMware ESXi 是VMware vSphere的操作系统，其他的组件都建立在它之上。VMware ESXi 服务器是在通用环境下分区和整合系统的虚拟主机软件。它是具有高级资源管理功能的、高效灵活的虚拟主机平台。它是运行在物理硬件上的虚拟化层，将计算机资源分成若干个逻辑资源，将处理器、内存、存储器和资源虚拟化为多个虚拟机。，ESXi直接在虚拟化内核（VMkernel）上运行。基础架构服务通过VMkernel附带的模块直接提供，其他获得授权（拥有VMware数字签名）的第三方模块（如硬件驱动程序和硬件监控组件）也可在VMkernel中运行，因此形成了严格锁定的体系架构。这种结构可阻止未授权的代码在ESXi主机上运行，极大地改进了系统的安全性。在ESXi 5.0中，VMware提供了七大重要的增强功能，包括镜像生成器（Image Builder）、面向服务的无状态防火墙、主机硬件全面监控、安全系统日志（Secure Syslog）、VMware vSphere Auto Deploy、扩展增强型esxcli框架以及新一代的虚拟机硬件。
1）镜像生成器（Image Builder）：这是一套新的命令行实用程序，管理员可以用它创建包含专用于硬件的第三方组件（如驱动程序和CIM提供的程序）的自定义ESXi镜像。镜像生成器（Image Builder）创建的镜像可用于各种类型的部署。
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