Проектирование информационно-коммуникационной инфраструктуры УВЦ

В свете развития современных  технологий виртуализации, актуально  рассматривать вопрос эффективности  физических ресурсов, как электричество, как денежные ресурсы, чтобы обеспечить современные технологию управления учебного процесса, то есть прейти к модели распределенной архитектуры учебно-вычислительного центра, на базе технологий виртуализации и тонких клиентов.

При построении учебно-вычислительного  центра вуза используется подход, обеспечивающий линейное масштабирование оборудования, что позволит плавно наращивать мощность и переводить на него все большее количество информационных и вычислительных сервисов как в масштабах Университета, так и в рамках отдельных факультетов. На дальнейшем этапе планируется объединить в один виртуальный центр наиболее производительные вычислительные системы. Консолидирование аппаратной платформы серверов, устройств хранения данных, программного обеспечения в рамках учебно-вычислительного центра существенно сократит стоимость владения ИТ-инфраструктурой, повысит ее надежность, доступность и гибкость. Такой подход облегчит решение задач, связанных с обслуживанием и поддержкой, значительно сократит затраты на покупку и сопровождение аппаратного и программного обеспечения, обеспечит качественный уровень сервиса, быстрый ввод в эксплуатацию требуемых дополнительных вычислительных мощностей и программных систем. Предлагаемые принципы построения учебно-вычислительного центра, а именно – реализация единой гибкой ИТ-инфраструктуры.

Возможности учебно-вычислительного  центра многообразны: централизация  управления; контроль за использованием и эффективное перераспределение  мощности между разными ИТ-задачами; организация системы обеспечения бесперебойной работы; обеспечение безопасности ИТ-инфраструктуры в целом; организация надежной системы для обработки и хранения данных и многие другие.

С развитием  современным компьютерных технологий: виртуализации, облачных технологии хранения данных, сетевого ПО, ПО мониторинга состояния, безопасности назрела необходимость спроектировать УВЦ в соответствии с этими требованиями:

1)Решения  по оптимизации ИТ-инфраструктуры УВЦ на базе технологий виртуализации актуальны для любых существующих проблем, как: высокая стоимость владения ИТ-инфраструктурой, недостаток электропитания и места в центре обработки данных, необходимость непрерывного предоставления ИТ-сервисов и потребность создания единых инструментов для управления и мониторинга ИТ-инфраструктуры. УВЦ предлагает решения по виртуализации на базе продуктов компаний VMware и Citrix, которые позволяют: снизить расходы на содержание ИТ-инфраструктуры; решать больше задач на имеющихся ресурсах; создать единую гибкую платформу для дальнейшего развития ИТ-инфраструктуры.

Внедрение в учебно-вычислительный центр современных информационных технологий позволяет добиться его значительного улучшения, как по содержанию, так и по качеству. В частности технологии виртуализации позволяют реализовать в учебном процессе преимущества виртуальных образовательных ресурсов, не ограниченных реализацией, географическим положением или физической конфигурацией составных частей.

В рамках данной работы рассматриваются преимущества, которые могут быть получены при  организации комплекса «виртуальных машин (ВМ)», а в перспективе и базе блейд-серверов (от англ.blade). Эти сервера позволяют организовать инфраструктуру виртуальных компьютеров (VDI, virtual desktop infrastructure), в которой рабочие станции сотрудников и студентов представляют собой терминалы доступа, а функции компьютеров выполняет сервер. Это позволяет на одной и той же физической рабочей станции без существенных модификаций программного обеспечения получать доступ к пулу настроенных виртуальных машин, содержащих различные операционные системы. То есть становится доступным запуск нескольких экземпляров разнородных операционных систем (ОС) на одном физическом компьютере (возможно, даже в одновременном режиме) в составе ВМ, которая доступна в любое время с любой рабочей станции, подключенной в сеть организации. При этом снижаются аппаратные требования к рабочим станциям. Известно, что далеко не все современные программные продукты поддерживаются компьютерной техникой возрастом более пяти лет, которая по большей части составляет парк компьютеров вузов, однако с использованием технологии виртуализации через устаревшие рабочие станции можно использовать современную программно-аппаратную платформу. Также эта технология позволяет сократить число серверов, необходимых для обслуживания одного и того же количества пользователей и открывает возможность развертывания решений на базе открытого программного обеспечения (ПО), в частности, VMware View Open Client.

2) Облачные  вычисления дают возможность снизить затраты на ИТ-инфраструктуру за счет повышения эффективности использования имеющегося оборудования, а также посредством перехода на различные виды аренды оборудования и сервисов.

3) Мониторинг - в соответствии с современными  подходами к управлению ИТ для обеспечения функционирования учебного процесса университета требуется всесторонний исчерпывающий мониторинг ИТ-ресурсов: сетевого оборудования, серверов, системного, промежуточного и прикладного ПО.

 

 1.2 Концептуальная модель информационно-коммуникационной инфраструктуры УВЦ

 

Анализ  развития современных компьютерных технологий, как терминальные решения  является одним из эффективных решений  построения компьютерных классов.

Физически система «нулевой клиент» представляет собой компактный бесшумный компьютер без системного блока, который подключен к серверу, с которого происходит загрузка операционной системы. Все команды пользователя выполняются на сервере. Серверы, обеспечивающие работу «нулевых клиентов» будут  находиться в Центре Обработки Данных. Для обеспечения работы «нулевых клиентов» в рамках проекта кроме  серверов и компьютеров минимальной  комплектации необходимо приобретение лицензий.

Выгоды от установки системы  «тонких клиентов» вместо обычных  компьютеров:

• Значительное снижение энергопотребления, т.к. стандартный «нулевой клиент» имеет минимальную комплектацию, «нулевой клиент» не шумит и не нагревается;
• Простота реализации задач — нет необходимости настраивать каждый компьютер по отдельности, так как осуществляется централизованное управление «нулевыми клиентами». Все настройки для управления «нулевыми клиентами» системный администратор выполняет централизованно на сервере;
• Экономия времени системного администратора, обслуживающего абсолютно одинаковые компьютеры, вероятность поломок которых сведена к минимуму, а все программы установлены на сервере;

 

 

 

Рис-1. Структура распределенной УВЦ

 

• Безопасность – «нулевых клиентов», загружаясь, получает операционную систему с сервера, настройка которой будет осуществляться только отделом информационной поддержки университета, при этом вся пользовательская информация хранится на сервере и регулярно резервируется, что снижает риск ее потери до минимума;

Функциональность  – использование системы «нулевой клиент» позволяет создавать  несколько виртуальных «рабочих столов» в зависимости от потребностей пользователей. «Рабочие столы» настраиваются  системным администратором. При  этом, благодаря тому, что вся информация хранится на сервере, пользователь может получить доступ к своим файлам через любой «нулевой клиент» при авторизации в системе. Эти преимущества «нулевых клиентов» позволят университету избежать привязки компьютеров к определенным факультетам с заданным программным обеспечением и добиться унификации компьютерных классов, тем самым позволяя сократить количество обслуживающего персонала категории операторы компьютерных классов.

Установка подобной техники  в компьютерных классах может  решить ряд задач, в том числе:

• Сократить количество операторов, обслуживающих компьютерные классы и время на настройку компьютеров, т.к. «тонкий клиент» предполагает удаленное управление компьютерами одним или несколькими операторами.
• Сократить количество поломок, повреждений в результате небрежного обращения с техникой, загрузки вредоносных программ, т.к. нулевой клиент – это компьютер минимальной комплектации, установка всего необходимого программного обеспечения производится оператором.
• Унифицировать компьютерные классы, приобретение компьютерного парка типа «нулевой клиент» позволит использовать один компьютерный класс несколькими факультетами за счет создания нескольких виртуальных рабочих столов, отвечающих потребностям учебного процесса каждого отдельного факультета.

Концепция распределенной УВЦ  представлена на рис.2, которая представляет собой модель взаимодействия подсетей компьютерных классов построенных  по модели "нулевого/тонкого клиента".

 

Рис-2. Концепция распределенной архитектуры УВЦ

 

 

1.3 Функциональная модель информационно-коммуникационного обеспечения инфраструктуры УВЦ

 

Информатизация  процессов управления в учебно-вычислительном центре в большой степени отражает состояние, возможности и проблемы решения этих задач, являющиеся типичными для многих вузов.

Традиционно уровень информатизации вуза оценивается  развитостью его коммуникационной инфраструктуры и степенью информационной поддержки функциональных процессов  его деятельности. Решению этих задач  вузу уделяется значительное внимание уже на протяжении многих лет, в течение  которых сменялись поколения  компьютерной техники, программного обеспечения, технологий создания корпоративных  информационных систем, сами подходы  к их реализации. Тем не менее, приходится констатировать, что и сейчас проблемы автоматизации управления вузами нельзя считать решенными.

В вузе решение этих задач осуществится с помощью УВЦ и силами ИТ- специалистов. В основе ИТ-инфраструктуры УВЦ лежат подходы основанные на интеграции всех его информационных ресурсов в единое информационно-коммуникационное пространство и использовании современных Интернет и интранет-технологий, базовых принципов сервисно-ориентированной архитектуры (service-oriented architecture – SOA) построения информационной системы. Это позволить создать гибкую масштабируемую систему, позволяющую эффективно решать постоянно усложняющийся комплекс задач управления университетом и его учебным процессом.

Функции учебно-вычислительного центра

1) Администрирование информационно-вычислительных  ресурсов УВЦ (терминальные решения, стационарный ПК)

2) Программно-техническое  сопровождение парка компьютерной техники (ремонт, устранение неполадок, диагностика, технический аудит)

3) Введение инвентарного  учета

4) Организация информационного  обеспечения пакетами учебного, специализированного и системного  ПО, актуализация лицензии, ключей на программ и систем

5) Администрирование информационной безопасности и защиты данных ключевых ресурсов и сервисов

6) Соблюдение норм техники  безопасности и санитарно-технических  норм по эксплуатации вычислительной  техники 

7) Подготовка аудиторного  фонда и вычислительных ресурсов на массовые мероприятия (тестирование, анкетирование, участие в форумах)

8) Соблюдение порядка  и трудовой дисциплины 

 

 

Рис-3. Архитектура распределенной УВЦ

 

Выбранная архитектура, иллюстрируемая рис. 3, представляет собой набор специализированных клиентских приложений, права на использование которых делегируются конкретным обучающимися в соответствии с их факультетами. Звено «тонких» клиентов используется в приложениях, предназначенных для обеспечения функциональности, связанной с предоставлением пользователю более развитого интерфейса (в смысле полноты использования ресурсов рабочей станции, операционной системы). Звено тонких клиентов предоставляет более простой интерфейс, реализуемый приложениями и не требующий использования специфики операционной системы, рабочей станции и низкоуровневых протоколов.

Центр обработки данных является основой информационной инфраструктуры, и предоставляет возможности эффективной работы сетевых сервисов, а так же взаимодействие между внутренней сетью и внешними информационными ресурсами.

Использование центра обработки данных - это грамотный способ построения информационной системы, он обеспечивает централизацию аппаратных, программных и управляющих ресурсов. По сравнению с децентрализованной ИС внедрение ЦОД позволяет снизить риски потери данных в следствии аварий или ошибок персонала. При этом значительно облегчается необходимость обеспечения мер по информационной и физической защите данных.

Центр обработки данных УВЦ обеспечит возможность работы следующих сервисов информационной инфраструктуры УВЦ:

-Файловые сервисы для  хранения информационных баз  и ресурсов учебного процесса, с возможностью доступа к информации, как на уровне корпоративной сети так и из вне.