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摘要：随着信息化教学手段的广泛应用,计算机机房成为高校的重要硬件配置之一,为满足多学科计算机教学与大学生日常使用的实际需要,高校计算机机房数量不断增加,而由此带来的计算机机房管理压力日益明显。针对这一情况,基于分布式技术的计算机机房管理系统可显著提升计算机机房管理效率,减轻计算机机房管理人员的工作压力,实现计算机资源的科学利用。
关键词：计算机机房；分布式；效率；系统设计
Design and Application of Distributed Management System in Computer Room
TAN Xiongfei
(Jiangsu Provincial Education Exanmination Authority,Nanjing Jiangsu 210036)
【Abstract】：With the widespread application of informatization teaching methods,computer rooms have become one of the important hardware configurations in colleges and universities.In order to meet the actual needs of multidisciplinary computer teaching and the daily use of college students,the number of college computer rooms continues to increase,and the resulting the pressure of computer room management is becoming more and more obvious.In response to this situation,a computer room management system based on distributed technology can significantly improve the efficiency of computer room management,reduce the work pressure of computer room managers,and realize the scientific use of computer resources.
【Key words】：computer room;distributed;efficiency;system design
计算机机房是高校信息化教学平台的重要组成部分,同时也是大学生自主学习的场所之一,所以,计算机机房在功能定位方面较为多元化,这给计算机机房日常管理工作带来了巨大压力。本文以此为研究内容,提出一种基于分布式技术的计算机管理系统,从而实现对高校计算机机房的高效管理。
1计算机机房分布式管理系统总体框架
早期高校计算机机房管理系统多采用集中管控系统进行相关业务管理,这是基于高校计算机数量和使用频次较少的情况下[1]。然而,当高校计算机机房数量和大学生计算机使用需求不断增加时,集中管控系统的稳定性和效率明显下降,分布式管理系统的技术优势则显现出来,其总体框架如图1所示。
在系统设计中,采取了较为典型的四级网络架构,即管理层、安全层、数据层和用户层。（1）管理层区分终端管理员和一般管理员,终端管理员拥有最高权限,能够对一般管理员账号数据、行为等进行监管,而一般管理员则是根据对应权限的划分,在系统中进行相应的管理；（2）安全层为自适应防火墙设计,在该系统框架体系中,所有控制信息需要获得控制层的授权,因此,该安全层设计能够在保证系统安全的同时,是系统框架搭建成本降至最低；（3）计算机使用频次的增加带来了大量数据管理工作,数据层中各类型服务器为不同数据的存储等提供了相对安全和稳定的空间；（4）用户层则是各个计算机机房,通过为计算机设置编码的方式,将其进行分组,以便于分布式系统进行管理。
2计算机房分布式管理系统功能模块设计
高校计算机机房功能设定较为复杂,在满足多学科计算机教学的基础上,还要求为学生提供相应的服务,因此,在图1所示框架结构的基础上,高校计算机分布式管理系统应具有教学管理、财务管理、服务管理、安全管理、数据管理五个主要功能模块（如图2所示）,从而进一步丰富其功能构成。
2.1教学管理功能模块
计算机教学作为一种新的课程融合方式,教师可以充分利用计算机在课程内容搜集、教案设计等方面的优势,在课堂教学的同时,将课堂教学效果与学生的实际表现情况等上传至服务器,为教师在课后进行针对性分析提供参考,从而保证课堂教学质量。
除此之外,该教学管理功能模块能够根据高校不同专业课程设置的实际情况,以及教师提出的需求,自动进行计算机机房资源的合理配置,从而减轻了计算机机房管理工作人员在资源调配方面的压力。
2.2财务管理功能模块
高校计算机机房管理工作中所涉及的计算机机房设备采购、耗能、折旧、维保等相关费用支出,均通过财务管理功能模块进行统计和处理[2]。并且,高校计算机机房除承担教学任务还,还需要为大学生提供付费上机
服务,因此,在计算机机房分布式管理系统的财务管理功能模块设计中,还需要接入学生校园卡充值系统,实现学生充值管理。
为保证高校计算机机房资源使用的合理性,以及监督学生日常上网消费情况,对学生上网行为进行规范,该分布式管理系统财务管理功能模块可实现学生消费数据统计与分析,并通过校园信箱向学生发送网络消费信息,以及对存在过度上网行为的学生进行预警和权限管理。
2.3服务管理功能模块
高校计算机机房管理工作复杂,给工作人员带来了极大的压力,在控制人力成本支出的情况下,计算机机房分布式管理系统增加了服务管理功能模块,该模块可以动态获取不同机房中所有计算机、服务器的节点状态,并根据计算机机房的实际情况自动提交维护/维修申请和执行相关审批流程。
针对特殊情况下的计算机机房应急管理需要,该功能模块还可以实现计算机机房或特定计算机的点对点控制,例如,在系统发出网络安全预警的情况下,及时关闭存在风险行为的计算机上网权限等。
2.4安全管理功能模块
系统安全是计算机机房管理工作的重点,早期集中式管理系统的安全管理流程复杂,需要工作人员对每一台计算机单独进行操作,在计算机机房数量不断增加的情况下,工作效能明显不足[3]。分布式管理系统能够依托网络安全状态监管平台对不同节点的网络情况进行监测,并检查网络防火墙的数据状态,以确定网络状态是否处于良好状态。
除机房网络状态安全外,该分布式管理系统还可以并入视频监控管理系统和消防安全管理系统,在发生特殊情况时,能够紧急进行提示,并采取科学的措施进行安全管控。
2.5数据管理功能模块
计算机机房管理涉及大量的结构化和非结构化数据,分布式管理系统能够针对不同类型的数据进行搜集、整理、分类和处理,其中主要包括计算机机房状态数据、机房人员数据、机房设备数据等。
数据管理功能模块是计算机机房分布式管理系统的核心模块之一,在大数据技术广泛应用的今天,通过计算机机房数据分析,能够建立计算机机房使用频率、故障数据等模型,从而为计算机机房管理工作的开展提供更加科学的指导。
3计算机机房分布式管理系统模型及应用
在现有计算机机房分布式管理系统框架结构体系的基础上,可进一步优化分布式管理系统的网络协议架构体系,结合SONET、Ethernet和DWDM等相关技术创新计算机机房分布式管理系统模型,并利用代理服务进一步减少计算机机房管理对有限带宽的占用,丰富分布式管理系统在计算机机房管理中的应用场景。
3.1 Flat Bed模型
高校计算机机房分布式管理系统可实现多点并发处理,相比较传统集中管理系统来说,分布式管理系统的工作效率更高。基于分布式效率高的特点,早期分计算机机房分布式管理系统多采用Flat Bed模型,该模型能够在短时间内对图3所示计算机房中所有计算机进行单点检测,即完成真正意义上的“遍历”[4]。实践证明,Flat Bed模型多用于对一些小型计算机机房,尤其是对于一些安全性要求较高的计算机房,Flat Bed模型能够对每一台计算机的安全状态进行监控。
Flat Bed模型的应用局限性较强,在算力紧缺的情况下,仅能承担一定数量的计算机机房管理工作,当计算机机房数量超出其算力阈值时,计算机机房管理效率将显著降低,出现安全风险的可能性也将大大提高。
3.2 Segmentation模型
在Flat Bed模型的基础上,为优化分布式管理系统在遍历过程中的算力配置,设计人员进一步发挥分布式网络拓扑架构的优势,将计算机机房内的计算机进行分组,通过对小组网络状态数据的监测确定组内计算机工作状态,从而使计算机机房分布式管理系统的数据处理压力成倍降低,即Segmentation模型,其原理如图4所示。
实践证明,Segmentation模型的效率提升与其具体分组方法有着直接关系,针对分布式管理系统算力配置的实际情况,确定分组规模,并合理配置空闲算力,从而保证计算机组间状态异常时能够及时按照Flat Bed模型进行组内计算机状态遍历。由此,则可以实现对庞大计算机机房的有效管理,并减少因计算机机房数量增加对分布式管理系统的压力。
3.3 Hierarchical模型
无论是Flat Bed模型还是Segmentation模型,其优势在于计算机机房网络数据的监测,在实际使用中,关于分布式控制系统的相关指令则多采取点对点通信,随着计算机机房规模的扩大,点对点通信对有限带宽资源的占用较为明显,采用Flat Bed模型或Segmentation模型的控制效果相对较差。
Hierarchical模型是在Segmentation模型的基础上,将分布式控制系统的功能进行多级拆分,在组间设置多个并行二级控制单元,由二级控制单元在辅助控制的同时,可以自动识别组内网络数据状态变化风险,从而完成网络故障识别与处理、网络安全风险识别与处理等。计算机机房分布式控制系统主机还可以对二级控制单元进行动态配置,从而保证分布式管理系统的可靠性,避免因二级控制单元状态异常带来的风险。
4结语
基于分布式管理系统的优势,计算机机房的安全性和可靠性显著提升,由此进一步弱化计算机机房管理工作对人的依赖性,以及降低了对高校计算机机房管理人员的专业技术水平要求。同时,计算机机房分布式管理系统的设计与应用,解决了传统集中控制系统低效、高耗等问题,为高校计算机教学工作的开展创造了更加有利的条件。
参考文献
[1]刘嵩.计算机网络管理系统及其管理方式[J].电子技术与软件工程,2019(2):24.
[2]吐逊江•麦麦提.计算机网络工程全面信息化管理的应用与发展研究[J].科学技术创新,2018(32):89-90.
[3]陈英.计算机网络管理技术发展趋势及应用分析[J].电脑迷,2018(7):1.
[4]冯雪平.计算机网络系统集成技术方法探讨[J].通信电源技术,2020,37(6):224-225.
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