面向高校创新创业的资源管理云平台设计与应用

徐烨 刘卓铭 孔雪瑶 董双凤 符怡绚

摘  要： 文章提出了基于云计算资源管理模式的创新创业云平台的设计及应用。在云计算的三种应用模式中，PaaS是云计算技术与业务提供平台相结合的产物，是提高高校创新创业信息化服务能力行之有效的解决方案。因此，采用PaaS模式开发面向高校创新创业的资源管理云平台，能使信息化服务部门在高校创新创业实践教学中更好地管理用户和管理资源。

关键词： 云计算; PaaS; 资源管理; 创新创业

中图分类号：G521          文献标志码：A     文章编号：1006-8228（2019）08-14-04

Abstract： This paper presents the design and application of innovation and entrepreneurship cloud platform based on cloud computing resource management model. Among the three application models of cloud computing， PaaS is the product of the combination of cloud computing technology and business providing platform， and it is an effective solution to improve the information service capability of innovation and entrepreneurship in colleges and universities. Therefore， using PaaS model to develop a resource management cloud platform for innovation and entrepreneurship in colleges and universities can enable the information service department to better manage users and resources in the practice teaching of innovation and entrepreneurship in colleges and universities.

Key words： cloud computing; PaaS; resource management; innovation and entrepreneurship

0 引言

为了促进高等学校转变教育思想观念，改革人才培养模式，强化创新创业能力训练，增强高校学生的创新能力和在创新基础上的创业能力，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才，教育部决定在“十二五”期间实施国家级大学生创新创业训练计划[1]。有目共睹的是，近年来该项目正在全国各高校如火如荼地实施和进行中。

而在创新创业项目的教学指导和学生的实践过程中，高校常規的信息化作业模式在创新创业教学中存在的不足也暴露了出来，最集中的体现就是在对于资源的管控上，丰富的计算资源、软件资源、成果资源、教学资源等往往不能很好地得以集中管理和合理分配。高校信息部门急需解决这些问题，以此给创新创业团队提供更好更高效的信息化支持。而通过使用云计算技术[2]，为解决上述问题提供了可能。在云计算的三种应用模式中[3]，PaaS是云计算技术与业务提供平台相结合的产物，它不但可以为更高可用性、更具扩展性的应用提供基础平台，还可以提高硬件资源利用率，降低业务运营成本，是高校提高创新创业信息化服务能力行之有效的解决方案。

同时，随着高校创新创业项目的不断增长，学生自主学习能力的增强，高校相关信息部门需要为他们提供更强有力的后台支撑，因此，需要提供一个可以让科研团队或学生自主申请资源、自主管理维护、资源动态扩展、资源计时计量的云计算平台来帮助学生更好地进行创新创业训练，提高创新创业实践能力。

1 传统创新创业教育资源管理模式的不足

1.1 无法广泛面对全校师生开放资源申请

从多数高校的计算资源申请模式看，申请资源的科研团队或个人一般是通过书面及纸质文件申请的方式向学校信息部门提交申请，审核通过后，物理服务器资源或虚拟服务器资源才会被分配到相应的创新创业科研团队。在这种环境下，可能不是所有师生都知晓这种申请资源的途径，尤其是学生自主学习或创业时。而这些资源又往往集中在个别熟悉资源申请流程，与相关信息部门关系比较密切的科研团队或个人上，无法以定制分享的模式广泛提供给全校师生使用，这就造成了资源分配方式的不合理和浪费。

1.2 创新创业团队申请的资源无法自行维护和管理

创新创业团队或个人申请到的计算资源，往往无法自行进行维护和管理。由于服务器设备属于高价值资产，都是集中存放在高校信息部门内部，普通申请用户往往无法直接接触到。在申请相关服务器资源的时候，申请者通常需要告诉高校信息部门的管理员，所申请的服务器需要什么配置，安装什么样的操作系统，安装哪些应用，需要怎样的网络环境。如果同一时间内集中申请，会给高校信息部门带来极大的工作量和负担。并且，即使是申请了服务器资源，出于管理、安全等因素的考虑，也无法给每个申请人或团队一个管理员账号让其自行维护资源，这些都需要由高校信息部门工作人员进行统一部署。

其次，即使部署完成，但在日常使用过程中，如遇到需要重启、开机、恢复镜像等操作，仍然需要高校信息部门的协助，这就造成用户申请和使用的资源，自己却无法对其进行很好的管理和维护。另外，在使用高校信息部门提供的服务器资源时，也会存在各种IT故障，尤其是涉及到网络方面的故障，如无法自行排除，往往需要高校信息部门进行协助，而由于时间和空间的限制，往往无法做到快速和及时的响应。

1.3 创新创业成果无法有效展示和共享

一般情况下，高校创新科研团队在其项目结束后，都会输出其科研成果，科研成果一般都分散存储在各科研团队的服务器上，没有统一的平台对其进行集中展示和分享。而在这些创新成果中，有很多都可以被其他科研团队、社会团体、企业或机构借鉴的。在无法有效展示这些成果的情况下，就无法引导更广泛的教学资源、社会资源、企业资源支持高校学生的创新创业，从而制约创新创业教学的发展。

1.4 资源无法及时回收

创新创业项目和科研类项目一样，都会有一个周期性。在目前普遍的资源申请过程中，无法有效地为资源设定一个使用期限。在项目结束时，很多资源往往没有办法被及时回收，很容易造成资源的浪费。同时，也可能存在着一个项目团队或个人长期占用服务器资源另作他用，逾期而不归还使用权的情况。在没建立有效回收机制的情况下，高校信息部门无法及时有效地对资源进行有效管控，从而造成资源分配的不合理不公正。

综上所述，在高校创新创业教育中，急需解决上述这些问题，以此为大学生创新创业团队提供更好的信息化服务支持。

2 创新创业资源管理云平台设计

2.1 创新创业云平台的服务模式

创新创业云平台采用PaaS服务模式。PaaS（Planform as a Service）即平台即服务，它将应用程序的开发环境、运行环境作为服务提供给用户使用[4]，是云计算三种服务模式中的一种，介于其他两种服务模式中间，其他两种分别是IaaS（Infrastructure as a Service）将硬件设备等基础设施封装为服务供用户使用，SaaS（Software as a Service）将特定的应用程序和软件封装成服务供用户使用。

PaaS模式与其它两种模式比较主要有以下三个特点[5]：第一，提供了应用程序的开发和运行环境，用户不再需要租用和维护软硬件设备，同时免去了繁琐复杂的应用部署过程;第二，提供了应用程序的运行维护能力，用户通过平台可以得知应用的运行状态和访问统计信息，全面掌握应用的使用情况;第三，平台提供了应用的高可用性和高可扩展性，用户无需关注底层硬件的规模和处理能力，平台会根据应用负载自动调整服务规模[6]。这些特点使之可以很好地为创新创业教学服务，非常适合为创新创业教学提供计算资源的整合，并合理分配和规划这些资源。

2.2 创新创业云平台基础运维框架

在教育领域进行创新创业云计算平台的建设与运维，需要结合自身条件和不同服务类型的特点，进行综合分析与选择。对于教育领域而言，使用市场上较为成熟的云计算技术，并根据自身的需求进行定制更为有效和实用。

创新创业平台的云平台基础运维框架需要以各类硬件资源为基础，提供基础应用保障，可以选择KVM，Vmware或者Hyper-V中的任何一种作为虚拟化服务作为支撑[7]，提供用户各类应用资源，保障其应用的正常运行，各类用户可通过自己的门户对云计算平台进行访问，可申请资源、管理维护资源、资源计量计费等。依托于此基础框架还可以开展校企合作，接入公有云，建设运维管理体系，建设安全保障体系。如图1所示：

2.3 创新创业云平台的部署架构

一个最基础的创新创业云平台的架构在物理架构的部署上可以划分为控制节点、计算节点、存储节点和模板管理节点，如表1所示。简单来说他们通过底层的虚拟化支撑，加上上层的管理控制平台形成一个整体的云平台运作体系。这个和传统的物理服务器模式相比就是将单一的服务器通过集群进行管理。这种方式的优点是集合了多种管理组件，比如说镜像管理，虚拟机管理，数据迁移。可以让整个平台下的虚拟机相互协作，智能自动化。

3 创新创业云平台的应用

3.1 资源自主申请

在实际应用中，云平台可以与校园一卡通用户的数据进行同步，校内师生都可以使用原有账号登录到云平台，并具备自主申请资源的资格，而无需进行重复注册。

登录到云平台后，校内师生可以通过个人租户门户或者组织租户门户进行资源申请。单个的师生进行一些科研或自主学习时，登录个人租户门户，创新创业团队则进入组织租户门户。个人租户通常直接申请一台或多台云主机，申请时即可选择对应的操作系统环境;组织团队租户申请的是资源的配额，申请时选择需要的总体资源，如CPU多少核，内存多少GB，存储空间多少GB等。

申请成功后，由管理员审批，审批通过后，用户可以登录云平台使用已分配的资源。

3.2 资源维护管理

无论是学生个人（个人租户）或是创新团队（组织租户），在申请资源后，都可以对其资源进行维护管理。

个人租户可为自己申请的云主机进行登录控制台、开关机等简单的管理操作，这类操作即使是计算机水平一般的用户也可以完成，在减轻了管理人员的工作量的同时，又不会对用户使用造成困扰。

组织租户，是以获取配额的方式来管理资源，组织租户可将自己获取的配额，按需自行创建云主机，自定义数量及配置。在管理维护方面，由于组织租户可具备计算机能力较强的管理员，因此管理权限和范围也比个人租户大的多，尤其是租户内部的网络设置方面。

分级的资源管理权限，符合校内创新創业云平台用户模式，为资源的维护管理提供极大的便利。

3.3 成果展示共享

当创新创业团队或个人有较好的科研成果时，可通过云平台给管理员发送申请，由管理员审核后，将其科研成果在云平台上进行展现。

管理员可将需要展示的科研成果打包成一个镜像，让其他人员在申请时，直接使用该镜像创建云主机，创建后可查看和使用其共享的科研成果。

3.4 资源使用回收

在校内，凡是科研项目或自主创新创业的项目，通常都有期限性，在云平台上申请资源时，应提供期限的选项。

当申请资源的回收期限结束时，用户会收取到一个通知，告之其资源使用期限快要结束，是否续期或自行备份成果。

如需备份，用户可通过云平台自行备份其成果，随后，再删除云主机资源，相应的计算资源得以释放;如无需备份，则在删除云主机资源乃至注销用户后，相应计算资源、存储资源都会得到释放。

3.5 创新创业指导

当用户在使用资源过程中遇到各类问题时，由于自身能力或权限无法实现，这时可通过云平台提交工单申请。

管理员在接受到工单申请后，可立刻在云平台上协助管理维护，非常方便快捷。

4 结束语

本文通过对创新创业云平台模式的研究，构建基础云服务框架，为今后更好的完成创新创业云平台的建设提供了借鉴和帮助。创新创业平台的目的是让学生个人和创新创业团队更方便地进行资源申请，自行管理维护（包含操作系统的选择安装，应用程序部署，开关机日常操作等），同时为科研成果可展示和共享提供便利，并可通过云平台为创新创业团队进行更及时的技术指导。

在实际的创新创业平台建设中需要进一步地统一规划，分步建设。后续对于创新创业平台研究工作，包括加入更多的物理服务器，无缝对接原有云平台并进行扩展，搭建更大规模的云平台，开放给全校师生进行资源的申请使用，同时根据用户类别设置不同的审核流程，为申请的资源设定时间期限，让个人用户申请变得更简洁方便。

同时随着“产学研”的相关政策的不断推进，高校与企业间的合作越来越紧密，在此框架基础上可以與企业合作共建创新创业云平台，合作定制开发，合作创新项目，培训云计算管理员，培训云计算课程，具备可观的应用前景。

参考文献（References）：

[1] 杨向阳.云计算在大学生创新创业训练计划中的应用研究[J].当代教育实践与教学研究，2016.12：272

[2] Dong Xiaoxia. Lu Tingjie Review of the cloud computing and its future development [J].[Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications]，2010.12：76-80

[3] 吴朱华.云计算核心技术剖析 [M]. 人民邮电出版社，2011.

[4] 王萍， 刘玲.基于PaaS云模式的学习推荐系统研究[J].中国教育信息化， 2013.3：78-80

[5] Xie Haohui，Gao Ji.Research and implementation of PaaS platform based on norm-governed and policy-driven autonomic model[J].Application Research of Computers，2011.28（5） ：1839-1842

[6] Chen Quan， Deng Qianni. Cloud computing and its key techniques[J].Journal of Computer Applications，2009.29（9）：2562-2567

[7] 张新玲，张东，曹玲玲，马旭军. 云计算虚拟化平台性能研究软件导刊， 2013.11：1-3