一、需求分析与建设必要性

现有信息化建设存在以下问题：

• 资源利用率低：分散硬件资源无法统一规划调度，忙闲不均，资金投入无法取得等价的业务应用效果，浪费配套资源和维护成本。

• 数据无法整合：各学校系统数据分散，缺乏统一规范标准，难以收集整合，无法形成统一全面的教学数据资源库，难以通过大数据分析挖掘数据价值。

• 维护管理困难：全区和学校应用部署在分散服务器存储上，缺乏统一规划、维护和保障；机房环境、网络环境、人员管理无法满足设备日常运行维护要求。

• 信息安全无法保障：分散应用数据部署，无法从整个系统角度制订统一完备的安全策略，如防攻击、数据备份、高可用策略等，易产生信息安全漏洞。

因此，原有硬件资源、底层支撑软件、运营管理、安全保障等处于零散无序状态，软件集成、维护管理、信息孤岛、信息化应用效益等问题成为困扰教育信息化发展的核心问题。建设智慧教育云应用平台成为必然选择，必须从根本上改变传统思路，打造教育云IT基础设施。

现有网络与应用情况

• 教育城域网以MPLS VPN架构升级，双核心、汇聚层托管电信机房，核心/汇聚万兆冗余，汇聚/接入千兆。

• 出口三条链路：教育城域网万兆互联、两路电信各1G，互不影响。

• 安全设备包括防火墙、WAF、上网行为管理、IPS、VPN、杀毒、30T热备存储、异地备份、日志审计等。

• 应用包括：区干训网、培训网、教研网、德育网、科研网；学校日常系统、办公平台、查询公开类、门户网站、统一身份认证、在线备课、在线教学、在线测评、资源中心、资源采集、教师空间、区及应用集群等。

• 现有主要设备：5台IBM 3850服务器、思科N7K、思科3650；5台虚拟主机，130G内存、32 CPU、30T存储、双机20T热备，核心应用30余台。

云平台规划性能

• 计算资源：新增10台服务器，单台2颗CPU、每颗12核；原有20颗CPU、每颗8核。物理共约400核，超售比1:3，虚拟CPU约1200核。内存新增2.5T，原有5台×128G，合计约3.14T—3.2T。

• 存储资源：新增10台存储服务器，单台约35T，共350T；原有EMC存储2台×30T，共60T；合计约410T。

• 资源使用：现有应用+后续上线应用合计约1200核、3140G内存、60T集中存储、350T分布式存储，约30%资源预留给后续项目。

二、建设原则与目标

建设原则

高起点规划、高强度投入、高标准建设、高效率管理。

总体目标

充分运用云计算、大数据，按照“集约高效、共享开放、安全可靠、按需服务”原则，以“云网合一、云数联动”为架构，建成某市教育云平台，实现：

• 基础设施共建共用；

• 信息系统整体部署；

• 数据资源汇聚共享；

• 业务应用有效协同；

• 大数据开发利用。

为B区各学校提供安全可靠的计算、存储、应用资源平台，降低重复建设，提高资源利用率，实现统一规划、统一建设、按需调配、即需即用、有效共享。

分期目标

• 优化方案、招投标；

• 项目启动、实施规划；

• 项目建设；

• 试运行、培训、竣工验收。

三、本期项目建设方案

建设内容

全栈云基于开放架构，提供“一云（云基础设施）、一湖（数据湖）、一平台（应用平台）”的9类40+个服务，支持与公有云混合，实现跨云部署与迁移。

主要包括：

• 计算服务：支撑智慧校园和区级应用平台；

• 安全服务和灾备服务：提供云主机信息安全；

• 大数据服务、PaaS、数据库服务：满足信息化推进需求；

• 云平台自动化部署、服务监控报警、云管理平台能力。

规范建设内容

云平台技术建设、云平台存储建设、数据标准体系建设、元数据管理建设、数据采集交换建设、基础数据管理建设、数据共享服务建设、数据安全体系建设。

云平台技术方案

• 总体架构：云服务系统（IaaS）、云资源系统（云管理平台）、云应用系统。

• 技术选型：采用OpenStack 9.0商业化稳定发行版。

• 节点部署：

• 自动化部署节点1台：Fuel，负责安装部署和生命周期管理；

• 控制节点3台：HA部署，部署MySQL、RabbitMQ、Nova、Neutron、Cinder、Ceph Monitor等，承担Neutron L3；

• 计算节点10台：Nova-Compute，KVM虚拟化；

• 存储节点10台：Ceph OSD，支持SAS/SSD构建不同性能存储池；

• 监控节点1台：开源监控方案。

• 扩展性：单集群至少支持200—500台节点。

• 网络架构：物理链路冗余，双网口绑定，支持Active-Backup、Round-Robin、LACP；交换机堆叠；5种逻辑网络：Administrative/PXE、Public/Floating、Management、Private、Storage。

• 多数据中心：多套OpenStack共享Keystone和Horizon，支持多Region，环境隔离，就近选择。

• 存储方案：Ceph作为Glance镜像、Nova虚拟机、Cinder卷统一后端；支持块、对象、文件存储；三副本、万兆网络、SSD/SATA、CRUSH MAP、Ceph Monitor奇数个；支持商业存储EMC、HP、IBM、NetApp、Huawei、SolidFire等。

• 计算虚拟化：支持KVM和VMware ESXi，多Hypervisor架构；云主机支持创建、删除、重启、快照、迁移、挂载卷、修改CPU/内存/磁盘；支持Ubuntu、CentOS、RHEL、Windows Server等。

• 高可用：OpenStack服务高可用；MySQL+Galera active/active；Ceph高可用；虚拟机动态调度、容错、应用HA。

• 弹性伸缩：Heat+Ceilometer，Murano应用目录。

• 运维运营：Zabbix监控、LMA日志监控报警、Logstash/Elasticsearch/Kibana日志管理、Ceilometer计量、Keystone租户、Quota配额、虚拟机热迁移、备份容灾、Fuel裸机管理、生命周期管理。

• 云平台安全：多租户物理计算节点隔离、KVM虚拟化安全、虚拟私有云、Ceph多租户存储隔离、Cinder卷隔离、对象存储Keystone认证。

• 技术支持：7×24小时400电话、邮件、网络自服务平台；扩容缩容1周内到场，计算/网络/存储节点扩缩容约1小时内完成；控制节点3节点HA架构，支持不少于500台计算节点。

云安全技术建设

• 现有安全：AC8000旁路、核心交换机、WAF、防火墙、IPS串联。

• 调整：按等保2.0升级，上网行为管理由AC8000升级为网桥模式，补充SSL VPN、日志审计、上网行为管理设备。

• 参照标准：GB/T 28448-2012、GB/T 28449-2012、GB/T18336-2008、GB/T18019/18020等。

• 实现途径：领导小组、标准化小组、边制定边验证、检测验收。

四、教育基础数据中心建设方案

五个核心功能：

1. 数据标准体系

制定、执行、维护；遵守国家标准，优先省市标准，补充区内标准；教育数据分五层：学校层、区县教育局、市教育局、省教育厅、教育部。

2. 数据采集交换

• 元数据管理：采集、存储、查询；

• 采集方式：联机定时、在线实时、脱机；

• ETL规则配置、信息校验、调度管理、适配管理、任务调度、数据抽取（增量/全量）、数据加载、数据转换、传输管理、中心控制管理、交换规则配置；

• 业务示例：学生体质监控上报；未来资产管理、校舍工程、教育综合管理以“项目”为核心；对接区政务信息资源共享平台。

3. 基础数据管理

• 底层采用关系型数据库集群+分布式存储（Hadoop/Spark/Hive）；

• 数据库建模：学校、教职工、学生、专题数据库；

• 提供15—20个数据报表。

4. 数据共享服务

• 应用管理：注册、启停、接入、配置、权限、在线调试、安全、监控；

• 数据域权限管理；

• 共享规则配置、共享数据生成、数据发送、日志、应用监控。

5. 数据安全体系

日志行为分析、用户行为审计、数据库加密脱敏，符合三级等保。