摘要：在高校數字校園建設中，随着應用系統的不斷擴大，海量數據成幾何級的突飛猛增，各高校在處理海量數據時如何選擇公有雲計算技術還是私有雲計算技術的問題上産生了疑惑。本文通過分析公有雲計算和私有雲計算技術的特點，提出了基于私有雲的高校雲計算的結構體系，并對公有雲和私有雲計算的應用進行了探讨。
關鍵詞：雲計算；電子政務；雲計算體系結構；雲計算應用
中圖分類号：TP393文獻标識碼：B
1、前言
在高校數字校園建設中随着基礎建設的完善，應用系統的不斷擴大，海量數據成幾何級的突飛猛增，這就需要在網絡中大量的進行數據的處理，從而給網絡增加了大量的負載，目前大多數高校都是通過雲計算技術來安全有效地處理海量數據信息。在處理海量數據時如何選擇公有雲計算技術還是私有雲計算技術的問題上産生了疑惑。
2、公有雲與私有雲的關系
公有雲是第三方提供商提供的基于SOA面向服務架構體系的能夠使用的雲，公有雲一般可通過Internet使用。私有雲是指用于本單位、本地域管理和使用的雲，它所面向的服務對象是自己内部人員或分支機構，所有的服務不對外提供服務。公有雲和私有雲的區别在于設備的位置、基礎設施的差異、服務模式、産權屬性、服務質量、運行成本等方面。
3、公有雲、私有雲應用平台的特點
數字校園建設中是以滿足師生“個性化”的學習、生活、工作等方面信息服務需求，打造“3JIT”信息服務應用體系（JIT（just-in-time)Learning、JITService、JITManagement)即基于基礎網絡的“及時學習”、“及時服務”、“及時管理”的信息服務應用體系。公有雲應用平台的特點對于高校用戶來說方便、易用、免開發、框架規範統一、免維護等優點日益顯現出來。但在高校數字校園建設中，應用平台建設并非是簡簡單單的統一模式，在建設中應融入高校“個性化”的辦學思想、文化底蘊與内涵以及現代大學的管理模式等等。由于公有雲是由第三方提供給用戶能夠使用的雲，其體系架構方面共性化的成分較多，面向單個高校特性的成分少。由于第三方服務商服務面廣、運維任務繁重，沒有精力來提供個性化的平台服務，服務響應不及時。同時由于對教育、教學規律認識的問題，有可能出現架構性的缺陷問題，造成動一絲而引發全局的現象。呈而影響數字校園建設的時效性、适應性和積極性。
私有雲應用平台正好彌補了公有雲的缺陷，服務的時效性大大提高，解決了“個性化”服務的問題，易融入高校“個性化”的辦學思想、文化底蘊與内涵以及現代大學的管理模式，數據遷移較易、選擇靈活不受制于人，時效性、适應性、安全性和積極性能夠得到保證，能較好的培養自己的專業隊伍。但需要專業團隊人員進行運維、開發和管理，一次性投入成本高，見效慢。
運用混合雲的高校雲計算的體系結構成為數字校園建設較佳的方法之一，如何兼顧、如何利用其兩者的優點為我所用，混合雲的高校雲計算的體系結構中公有雲、私有雲在其中所占的份額、比重的選擇是高校數字校園建設中的難點有待解決。
4、應用流量分析
寬帶出口是各高校通往INTERNET世界的瓶頸，出口帶寬的大小是權衡使用公有雲還是私有雲的重要參數之一。帶寬的多少是以滿足數據流量的QoS質量為前提的，其網絡利用率不宜超過70%。為此我們要出口流量的數據進行分析，以确定網絡的出口帶寬。數據流量的産生來源于網絡應用，即網絡應用産生流量。帶寬計算公式為：
其中：B------帶寬單位：Bps
Xn-----在同一時刻，某種應用的并發數；
bit-----某種網絡應用所産生（需要）的流量；
在高校的教學活動中，利用多媒體技術作為教學手段的現象已十分普及，在教學過程中PPT、FLASH、Word、Excel、音、視頻等教學資源使用的非常廣泛，因此，基于網絡的教學活動的網絡應用流量是非常大的。我們拿視頻流量來說，其格式不同所需網絡應用流量就不同，其公式為：
其中：bit---視頻流量（碼流）；（單位：Bps)
Cr---視頻文件的壓縮比：文件壓縮後的大小與壓縮前的大小之比；
PX---圖像的分辨率；
bpp---色彩位數，常見的有：2、4、8、16、24、32位；
fps---圖像的幀數;
文件格式不同，其所需數據流量則不同，詳細見下表：
用HDV格式的視頻流為例，其數據流量為3.75MBps，按一個學院200間教室計算其帶寬為：
B=1.43*200*3.75MBps=1072.5MBps=1.05GBps
從上可知在同等條件下，若我們采用公有雲的模式進行教學活動，出口帶寬将成為制約公有雲模式的瓶頸。5、公有雲與私有雲的比對
延遲方面：
在教學活動中，用戶希望将從網絡響應的時間越短越好，對視、音頻類型的數據包傳輸過程中經曆的延遲變量達到最低。網絡的任何傳輸過程中都存在延遲，它與傳輸距離、數據的傳輸技術、數據的容量、傳送線路的速度、設備轉發數據的能力及設備負荷的大小等有關。通過對上述參數的分析，私有雲在延遲方面要優于公有雲。
成本方面對于高校而言，選擇私有雲就意味着需要進行一次性的大量投資來采購軟、硬件設備，并且在後期仍然需要投入人力來進行部署和維護，對于無校園網基礎設施建設方面經驗的職業技術學院來說，投入私有雲無疑會是一個成本較高的選擇。公有雲的收費則是按服務收費，學校不需要關心運營等事宜，可以有效的節省成本，但出口寬帶租賃費将大幅度增加。
對于高校或者有豐富校園網基礎運營經驗的職業技術學院，如果之前的校園網基礎設施已經相當完善，選擇公有雲意味着對之前投入的校園網資産造成浪費，并且要額外在公有雲上重新購買計算資源。另外現有校園網系統需要做調整或遷移以适應公有雲，産生巨大的費用，選擇私有雲則隻需考慮部署成本。
安全性方面：
在高校自建的環境中，高校對硬件和服務流程可以完全的控制，包括數據中心的位置、誰可以訪問和使用這些基礎設施等。但是如果采用第三方的雲計算服務，高校将在安全方面失去控制。另外，在公有雲的環境下，在高校和系統之間的數據傳輸必須通過internet連接進行，而不是高校的内部網絡，對于業務系統設計來講，就必須考慮加強這部分的安全措施，否則容易出現數據被盜取的情況，在公有雲上發現的任何一個通用型漏洞，都可能會影響到在公有雲上運行的所有應用。
現有應用集成性方面：
在公有雲的環境下，用戶不得不耗費精力來改變自己的應用架構以使用這些服務，更糟糕的情況是用戶目前的應用服務無法與公有雲對接，對于業務系統來講，不論是改變部分接口或者是做架構重構來遷移至公有雲，都意味着大量的開發和測試成本，并且會給業務服務可靠性帶來風險。私有雲對于已有的業務系統相對寬容，它可以根據客戶需求定制底層服務，從而适應業務系統。對于業務系統來講，遷移至私有雲基本不需要任何的應用層面的改動，對于客戶或者開發部門來說，遷移是透明而不被察覺的。所以在現有應用集成方面，私有雲對公有雲有着絕對的優勢。
數據可靠性方面：
當高校數據遷移至公有雲時，數據必須使用公有雲的存儲，也就意味着所有的數據都将存儲在公有雲上。高校用戶無法掌握數據具體的冗餘和災備策略，也無法掌控具體的冗餘數據和備份數據的存儲情況。
在私有雲上，用戶并不一定可以得到比公有雲更健壯的冗餘和備份策略，這取決于用戶的需求和預算，換句話說，冗餘和災備策略對于私有雲用戶而言是公開的，企業可以掌控自己的業務數據，備份數據以及具體的策略，用戶可以根據具體的業務現狀選擇适合自己的策略，而不是遵循公有雲提供商的統一标準。
業務服務質量方面:
對于業務系統來說，服務質量直接影響用戶體驗，而計算資源和網絡資源則是服務質量的強力支撐。在公有雲中，學校通過購買計算資源和網絡資源來運行業務系統，由于學校是通過與公有雲之間的服務等級協議SLA控制，實際并不能掌控這些資源，造成為客戶提供的業務服務質量打折扣，帶寬和計算能力都不能得到100%的保障。
在私有雲上，所有的物理資源，包括計算資源和網絡資源都屬于學校自身，學校可以根據業務發展來調整私有雲的規模，并且在私有雲上的一切資源都是可保障專門服務于業務系統，這一切都是透明的。
可伸縮方面：
可伸縮是雲的一個特性，主要目的是在業務規模較小時自動縮減降低成本，在業務規模變大時增加資源來支持業務。而私有雲雖然仍有可伸縮的特性，但是在降低成本或者是滿足業務膨脹的支持方面表現的不如公有雲迅速快捷。
6、高校混合雲的體系結構
通過對學校教學活動上網行為的統計發現，80%的教學活動立足于本地，20%的教學活動在互聯網上。出口帶寬、響應時間、運維成本、延遲、安全性、集成性、可靠性、服務性、可伸縮性等方面的指标是高校建設基于雲體系的重要參考指标，混合雲的體系結構是高校數字校園建設中的最優選擇。公有雲和私有雲因為特性的不同，有着各自的優勢和劣勢。在混合雲中，公有雲和私有雲所占比例往往會根據高校的需求和自身的情況變化而發生改變。我們可以總結出公有雲和私有雲的适用範圍如下：
1）有周期性變化劇烈的業務流量負荷，應選擇公有雲以充分利用公有雲的資源伸縮性。
2）無數字校園系統的和沒有數字校園建設背景或運維經驗的高校，應選擇公有雲來規避運營成本。
3）業務需求穩定并且對服務質量有較高要求的高校，應選擇私有雲來保證服務質量。
4）有成熟數字校園系統并且運維經驗豐富的高校，應選擇私有雲來減少設備和人力浪費，并且能夠顯著降低現有系統遷移的成本和風險。
5）對數據安全和可靠性有特别需求的，應選擇私有雲來定制化自己的數據安全/冗餘/災備策略。
6）對用戶量巨大、存儲空間巨大，單位數據流量小的應用，應選擇公有雲來規避運維成本。
7）對教學資源等用戶數多、單位數據流量大的應用，應選擇私有雲來即降低出口寬帶線路租用費，也滿足了對QoS質量、延遲、響應時間等的需求。
7、結論
根據高校的辦學特色，采用混合雲的體系結構是高校在數字校園建設中的最佳方案之一。綜合考慮出口帶寬、QoS質量、運營成本等多方面因素，合理配置公有雲和私有雲在混合雲中的比例，充分發揮各自的優勢，使數字校園系統最優化的同時節約運維成本。
參考文獻
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[4]孫柏祥.雲計算——高校教育信息化建設和發展的新模式[J].中國教育信息化，2010(5).
作者簡介：
譚朔，湖南财政經濟學院公共實驗中心，高級工程師，碩士，研究方向為計算機網絡、數據挖掘；
孫頌豐，鄒壯達：湖南财政經濟學院公共實驗中心。