教育信息化建设正经历着从“数字校园”到“智慧校园”的重要演变，自《教育信息化2.0行动计划》颁布以来，校园信息化便紧紧围绕着智慧校园开展系列的基础建设。数字校园是智慧校园的基础，而智慧校园则是在数字化的基础上，更进一步地应用了新兴技术，以提供更智能、更便捷、更个性化的教育服务和管理支持。

“教育信息化2.0”提出的“智慧校园”进一步地应用了云计算、物联网、大数据等新兴技术，以提供更智能、更便捷、更个性化的服务和管理。智慧校园不仅仅是数字化的延伸，更强调数据的智能分析和应用，以及服务的智能化，对象不仅包括学校内部的师生管理，还包括学校与家长、社会之间的互动，智慧校园更注重于数据的智能化分析和利用，以提供更个性化、智能化的服务。因此教育信息化2.0对高校的数据中心提出了更高的要求。

在传统的校园IT架构中，存储、服务器、网络安全设备三层堆栈部署存在明显的复杂性，需要对多层软硬件结构进行组装和调试，才能使其正常工作。传统的数据中心设备供应商和设备种类繁多，需要学校的老师花费大量的时间和精力准备大量复杂的基础设施，各种设备的配置相互独立，管理割裂，缺少统一的集中化IT构建策略，无法对数据中心内的基础设施进行统一的监控、管理、报告和远程访问，后期维护技术门槛高。

集中式存储扩展性受限，不能实现随着计算资源扩展而自由的横向扩展。初期学校业务量较小购买中低端存储，后续遇到业务量增加或者新上业务，存储性能和容量无法满足需求，通常是选择增加新的存储，这样就造成了多存储平台之间的割裂，资源利用率低，管理复杂，无法满足业务对易用性和敏捷性的需求。如果直接购买高端存储，则初期投入成本过高，设备利用率不足。随着“教育信息化2.0”的不断推进，业务大规模快速部署及简单运维成为刚需，传统存储无法适应数据中心弹性可扩展的未来要求，这是目前行业遇到的主要痛点之一。

投资成本高:传统的存储与计算分离架构，需要配置独立的网络、存储和计算节点。为了提高系统整体高可用性，需要实现设备的冗余，包括网络设备的冗余、存储控制器的冗余、存储链路的冗余等，增加了学校数据中心的建设投资成本。

运维成本高:随着IT规模的不断膨胀，学校数据中心各类设备种类和数量急剧增长，随之带来的是高昂的硬件成本以及运营成本。

服务器、存储设备和网络设备的采购和部署周期较长，整个过程包括方案设计、硬件选型、多厂商采购、分批到货、上架安装、系统集成、网络配置、综合调试、业务部署等环节。IT系统从提交业务变更请求到进行运营变更之间存在较长的延迟，部署效率低。

基础平台的建设既需要满足信息门户、统一身份认证、一卡通的高性能部署，同时要满足关键应用教务系统、迎新系统、科研系统等的高密度部署。平台和应用的安全性涉及到整个校园的正常运转，必须通过多种安全手段保障业务系统的数据安全。

随着“智慧校园”引入的人工智能、大数据等技术，教学数据、教学资源、学生老师数据爆炸式增长，IT基础架构需要支持多种灵活的系统集群、迁移、备份等方面的技术，且具备简单有效的统一配置、管理手段。

威努特超融合系统是一款全栈超融合基础设施软件产品，具有资源弹性扩展、应用感知、支持混合业务负载等特点，可为用户提供高性能、高可用、高效率及易于安装维护的IT基础设施。由软件定义计算、软件定义存储、软件定义网络等关键组件组成，同时依托统一管理平台组件，进一步提供基础运维能力和高级网络功能。

图3-1威努特超融合基础技术架构

伴随着“数字校园”的建设，多年来的信息化建设过程中，各类型、各品牌的ICT设备使得整个架构极为混乱和复杂，存储、服务器、网络、安全等设备的分层给学校老师的日常运维工作带来了巨大的挑战。

威努特超融合采用软件定义数据中心架构的方式，将硬件资源抽象化和池化成虚拟资源，并动态分配给云主机或云容器中运行的业务，实现了各类ICT设备的整合，简化了整个IT架构的运维。通过对多品牌芯片的服务器进行虚拟化，利用现有设备和整合新购资源，实现数据中心资源大集中，面向最终用户呈现标准的虚拟机，支持在不影响虚拟机业务正常运行的前提下，实现整个系统（包括虚拟硬件、操作系统和配置完毕的应用程序）在相同架构、不同服务器节点之间的快速、便捷迁移。通过故障疏散、FT容错等功能实现业务应用的高可用。

图3-2 威努特超融合功能模块

将存储资源，计算资源，网络资源虚拟化，在图形界面中进行统一管理，通过B/S的架构即可实现计算、存储、网络的运维管理工作。

图3-3威努特超融合管理界面

随着教育信息化建设的不断深入，学校的各项业务如在线学习平台、远程教育、智慧教室等新系统不断上线、更新，业务系统对于IT基础架构的灵活性、可扩展性提出了新的要求，学校传统的数据中心架构弊端也逐渐显现。

威努特超融合系统通过横向扩展的软件，集成基础架构云操作系统，包括计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等关键组件，可实现业务的横向扩展，减轻投入成本。

虚拟化软件可以抽象化和池化底层资源，并将它们动态分配到在虚拟机或容器中运行的应用，是软件定义数据中心架构的最小集。超融合集群初期只需要3个节点，能够降低数据中心初期采购成本。此外，超融合集群在进行扩展时性能和存储容量呈线性增长在扩容改造时，只需横向添加服务器就可以实现性能和容量的线性扩展，业务和架构无需变革。

图3-4威努特超融合节点的横向扩展

在数字校园时代，建成了系统校园业务系统如人事管理系统、财务管理系统、学生信息管理系统、后勤管理系统、图书馆信息管理系统、科研管理系统、校友关系管理系统等各类与教学、管理相关的系统。这些系统的建设伴随着大量硬件服务器、网络、存储和安全设备的采购，甚至每个系统对应有单独的硬件支撑，造成了资源的极大浪费，并且运维成本也急剧增加。

威努特超融合架构将计算、存储、网络等资源打包集成，避免了传统架构中各部分资源的浪费和低效利用；可以将学校的全部业务系统打包到超融合平台上运行。在整个超融合数据中心中，各个虚拟机之间独立运行，但同时共享同一套硬件基础设备；各个虚拟机需要进行通信及与外网互联，在超融合内用软件构建出虚拟的网络业务逻辑(网络虚拟化)，即可实现超融合内部虚拟主机的数据交换,并依据不同的业务功能将虚拟服务器连接到不同的虚拟交换机，实现网络互访的控制，再通过统一物理出口与外网连接。可极大地提高资源的利用率，降低成本。

图3-5 威努特超融合的产品架构

在“智慧校园”时代，业务的快速部署变得至关重要，但在传统IT架构下，新业务的部署涉及服务器、网络等设备的采购，设备的部署、安装、调试等流程。通过威努特超融合软件平台，可以快速模拟出具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。在用户无感知情况下，以计算机系统的一部分模拟另一部分或全系统的功能，达到资源合理分配、提高系统效率、简化系统管理的目的，加快业务系统的部署上线。

图3-6 威努特超融合业务批量部署能力

“设备有价，数据无价”，教务系统、科研系统、学生信息管理系统等数据安全尤为重要，在传统架构下，特别是单台硬件服务器支撑的业务系统，一旦发生硬件损坏等问题，设备上的数据极易丢失，酿成不可挽回的损失。

威努特存储虚拟化的数据分布策略是条带化的多副本策略（至少会创建2个副本，5节点及以上可以选择创建3副本），每个文件都可以有自己的数据存储策略，无需通过高昂的资源冗余方式保障数据安全。当文件的一个副本由于节点故障、硬盘故障等原因不可用，存储仍然可以读写另一个现有副本，确保不会由于单点故障而导致数据丢失。威努特存储虚拟化主要有relocate（数据重分布）和reconstruct（数据重构）两种数据同步方式。

Relocate会把一个数据副本重新放置到另一个磁盘上，且必须保证没有与其他数据副本的位置发生冲突，具体方式是先在另一个磁盘上分配一个数据副本分片，然后把数据同步过去，当新的数据分片里是最新的数据时，自动删除旧的数据副本。

图3-7 威努特超融合Relocate示意图

Reconstruct会重新构造整个虚拟化存储文件的layout，具体方式是生成一个新的layout之后，和旧的layout构成2个副本树形式的layout，待新的layout中数据同步为最新后，自动删掉旧layout 分支，留下最新的layout。

图3-8 威努特超融合Reconstruct示意图

学校的日常教学和管理活动通常会有周期性的特点，比如考试系统，在期末时学生几乎同一时间参加考试，爆发式的业务量增长不仅影响业务的正常运行，还有可能导致系统崩溃。而在平时，支撑系统的服务器、网络等又处于闲置的状态，相关的资源无法被处于高负载的其他业务系统使用，造成资源的浪费。在传统IT架构下，资源管理是一项复杂的任务。学校管理员需要手动监视和离线调整服务器、存储和网络资源，以确保系统的性能和可用性，但是该方式难以根据业务量对硬件资源进行缩容或者扩容，并且离线操作还有可能带来次生的风险，如系统因调整而崩溃。

而威努特超融合DRS通过自动化和智能化的方式简化了这一过程。DRS是指超融合基础架构中的动态资源调度（Dynamic Resource Scheduling）功能。这项功能利用虚拟化技术，结合超融合架构的特点，实现对资源的智能管理和调度。具体来说，超融合DRS利用虚拟化技术，将计算、存储和网络资源抽象成虚拟资源池。然后通过监控系统负载、性能指标和资源利用率等信息，自动调整虚拟机在物理主机之间的分布，以实现资源的平衡和优化。这样可以确保每个虚拟机都能够获得所需的计算、存储和网络资源，同时避免资源的过度分配或浪费，确保系统的性能和可用性达到最佳状态。同时平衡各物理主机的负载，避免出现性能瓶颈或资源不足的情况。在物理主机故障或资源失效时，自动迁移虚拟机以保证业务的连续性。

图3-9 威努特超融合DRS动态资源调度示意图

威努特结合对教育行业和超融合技术的深入理解，致力于提高教学效率和数据中心管理的灵活性，助力“教育信息化2.0”。

• 将计算、存储和网络资源整合到一个统一的平台上，使得学校的IT基础设施更为简单和高效。这样的整合可以提高资源利用率，降低成本，从而使学校能够更好地利用有限的预算。

• 弹性设计使得学校可以根据需要轻松扩展其IT基础设施。无论是增加新的虚拟机还是扩展存储容量，都可以通过简单的操作完成，而无需进行复杂的系统重构。

• 具有高度的容错性和可用性，能够提供持续的服务。即使在硬件故障或其他突发情况下，系统也能够快速自动地进行故障转移和恢复，保证学校的教学和管理不受影响。

• 具有用户友好的管理界面和自动化管理功能，使得管理员能够更轻松地监控和管理整个IT环境。这种自动化管理可以大大减少管理成本和工作量，释放出更多资源用于教学和学生服务。

• 可以为学生和教师提供更好的学习和教学体验。通过超融合技术，老师和学生无需购买昂贵的硬件设备便可以快速搭建实验环境，课程结束后可以快速资源回收再利用。可以更轻松地创建和共享课程内容，开展在线教学活动，提高教学效率。