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高校如何擁抱國產化OS?中南民族大學信息化應用實踐 - Stories Detail

CentOS 已然停服,數量眾多的使用 CentOS 的企業以及高校,都面臨着系統替換的迫切需求。國產化操作系統候選者眾多,如何在兼顧原有系統兼容性的基礎上,在國產化操作系統進行整體環境的平穩遷移,成為在選擇 CentOS 替換方案時的關鍵。

本文將介紹當前高校在信息化應用的背景,中南民族大學運用 OpenCloudOS 搭建技術方案實踐,分析在高校場景中 OpenCloudOS 所具備的重要價值。

一、高校信息化應用背景與替代策略

當前高校信息化應用及基礎設施環境部署,對底層操作系統技術選擇是一個多因素考量的過程,需要平衡技術需求成本效益用户體驗支持服務等多個維度。以支持服務為例,禁止採用失去技術升級支持,以及官方支持週期短於 3 年的操作系統,較長的支持週期和持續安全補丁對於降低運維風險至關重要。

在國產化浪潮的助推下,原先使用的紅帽及其所有衍生版 Linux,也將優先替換為國產化 Linux,選用具備通用性和擴展性較強的開源操作系統,既要兼容多元化的處理器等硬件,也要保持與各種應用軟件良好的可集成性。

在此背景下,中南民族大學以自身實際場景出發開展了國產化軟硬件測試與遷移實踐,初步梳理了遷移與替代的演進策略:

1、全面瞭解國產軟硬件

高校初次擁抱國產化,一方面要在硬件上深入瞭解,查看硬件參數與 OS 的匹配度,例如不同 CPU 型號對國密,網卡速率、L2/L3 緩存、CPU 多路互聯、PCIe 接口的數量和版本等的支持都是不同的,量產能力也影響供貨週期。

另一方面,國產化 CPU 版本迭代與國產化操作系統的迭代可能會在一段較長的週期裏,交叉存在相互向下兼容的技術「陣痛」,這種「陣痛」對於長期運行的信息化業務需要有充足的技術預判,減少在擴容時後代產品無法與前代產品相耦合導致的問題。

在現行主流軟硬件平台上,硬件與 OS 之間的耦合性與穩定性,也不可避免的存在大大小小的缺陷和漏洞,應該以更包容的心態面對國產化軟硬件平台存在的問題和缺陷,實施和運維國產化產品所面臨的諸多方面取捨和考量只會是過程性的問題,正如運維也是個持續的過程,需要通過管理和技術逐步消解。

國產化產品自身的持續迭代和全面替代生產上線既要做好較長過渡期的工作預期,也要做好全面轉向發展的技術儲備。

2、技術宜簡不宜繁

國產化的軟硬件產品都在儘可能保持與現有成熟平台在運維管理體驗的一致性,在向國產化遷移替代的過程中,可以採取「做減法」的工作方式,減少架構複雜性,減輕運維複雜度,比如服務器採購數量 N+1 冗餘。

其中 N 代表投入生產服務器數量,這些服務器可不急於構建虛擬化集羣,可先通過單節點虛擬化將業務遷移至國產化軟硬件平台並切換上線,冗餘的物理節點作為冷備環境接管硬件故障,以共享存儲與單節點虛擬化的技術模式在生產運行中積累運維經驗。

簡化的技術架構在一定程度上會提高單一運行環境的穩定性,雖然可能帶來業務連續性問題,因為其簡化,也能確保在遇到不可預期問題時的可控與快速替換,避免緊急狀況下運維不可控局面的發生。

3、先基礎設施服務再應用

基礎設施服務是典型的通用應用,如 radius、dns、http、ldap 等都屬於通用服務,基礎設施服務幾乎在任意 Linux 系統內置,由淺入深遷移基礎設施服務相比業務系統對運維人員有更自如的掌控力,更適宜在通用的硬件和通用的操作系統先行開展遷移替換,基礎設施服務的成功替換將開啓國產化率破 0 的局面。

其次是數據庫、中間件一類國產化通用軟件平台,適宜在新建和升級改造應用系統時提出指定國產化要求,其中涉及的調優和故障處置對技術人員也是一個從陌生到熟悉的漸進過程,通用軟件平台與通用基礎設施將為信息化應用替代構建堅實技術基礎。

有了這兩大類通用的成功實踐,已然能夠解決超過一半的國產化替代,最後是尚在生命週期的應用系統,與願意技術進步的廠商開展工作協調,針對應用系統選取的技術路線開展替代遷移探索。

4、逐步淘汰與微改造並行

現實場景中,難以遷移到國產化軟硬件平台的應用和業務系統總是客觀存在的,甚至是牽一髮動全局的重要生產環境,一方面需要等待這類系統的生命週期進行有序淘汰,另一方面,可基於這類系統面向操作人員、面向機器或其它維度,將面向人員的界面實施國產化的微改造,其餘的功能和安全防護維持原狀。

例如,在國產化操作系統與數據庫上重構面向人員的功能與界面,僅將面向人員用的數據表和數據關係,複製到國產化系統和國產數據庫中,所產生的新數據和數據變更通過數據同步或其它技術回寫到原系統數據庫,保持原系統在封閉的安全防護區域內的完整性和數據生命,從而在較小的技術經費投入下,保持了無法遷移替換系統在安全可控條件下的折衷使用,從而「曲線」的兼顧了國產化與等待生命週期之間的技術拉扯。

二、基於 OpenCloudOS 的技術方案

在經過上述測試與實踐後,OpenCloudOS 在可用性、穩定性和通用性等基本層面留下了良好印象。結合中南民族大學對教學實驗環境的使用需求,融合了信息化基礎設施資源池與基於 OpenCloudOS 構建的虛擬化資源池,打造了通用計算資源為載體的教學實驗技術平台方案。

通用資源層主要由服務器與存儲等硬件構成,其中固定實驗資源池對學院既有服務器進行虛擬化改造,同時調劑信息化和校內閒置的舊設備作為資源供給,利舊和改造的服務器均部署 OpenCloudOS 系統作為基礎設施環境,實驗開課期間不足的資源從信息化資源池動態佔用,與信息化使用的商用虛擬化平台獨立運行互不納管。

通用開放實驗平台構建了你中有我,我中有你的資源池融合共享模式,在保障信息化運行不受影響的前提下,不僅將分散的硬件資源實現了技術部門統籌管理,還將通用實驗使用場景的共性需求進行了統一和集中。

目前,中南民族大學新部署虛擬機中,都使用了 OpenCloudOS,信息化應用與教學系統部署了 100 多台虛擬機,並計劃在下一步國產化遷移時全面採用,特別是用其作為虛擬化基礎環境。

三、使用 OpenCloudOS 後的收益

中南民族大學選擇使用國產開源 Linux 操作系統 OpenCloudOS,其主要原因有:

1、與 CentOS高度兼容。在目前使用的環境中,基礎設施環境的部署,開源軟件的部署,OpenCloudOS 在兼容性和適配性上與 CentOS 幾乎無異、無感。桌面沿用了常見的 GNOME、KDE 等標準版,未做多餘的自定義修改,保持了較好原社區版通用性,無需改變從系統使用習慣。

2、有持續的更新維護。CentOS 停服在即,作為生產環境的 OS 需要一個相對長的生命週期去淘汰。同時包管理的收錄包的種類豐富,不少於 CentOS 數量的基礎上也支持兼容 EPEL,部署習慣得以保持,不因為缺失依賴包帶來額外運維麻煩;

3、系統優化,降本增效。OpenCloudOS 最小化部署對磁盤佔用不到 5 GB,KVM 虛擬化用起來「絲滑穩定」,對 CPU 內存佔用也較低,減少額外的硬件資源消耗,降低了使用與維護成本,對高校系統的技術人員更為友好。

作為國產化操作系統以及 CentOS 的遷移替換方案,OpenCloudOS 與 CentOS 在應用組件層面的通用性表現極為出色,這極大地方便了集中實施國產化遷移工作,降低了遷移的困難程度,縮短陣痛期時長,並且能夠保證遷移完成後技術人員具備自主可維護的能力。

在大數據技術基礎課程中,Flink 實驗環境順利地從 CentOS 遷移至 OpenCloudOS,桌面採用 GNOME 作為實驗操作界面,通過瀏覽器、LibreOffice、IDEA 等工具來進行實驗操作,整個運行過程十分平穩,未產生任何額外的性能消耗。

在中南民族大學某項業務應用中,需要按用户進入桌面環境使用瀏覽器完成指定工作任務,同時錄屏記錄每個用户的操作動作備查,基於 OpenCloudOS 與開源組件構建了一套符合使用需求的應用環境,搭建過程中受益於 OpenCloudOS 與 CentOS 在用户態的差異感知度小,能夠保持多年來養成的技術習慣。

該應用環境使用了默認 yum 庫,epel 庫,rpmfusion 庫,預編譯二進制分發包,編譯安裝等多種軟件部署形態,部署完成後的環境也相當流暢穩定,即體現了 OpenCloudOS 的高度兼容性,也體現了軟件包廣泛支持與使用便捷。

四、小結

中南民族大學對 OpenCloudOS 的應用為其它高校提供了參考範例,隨着 OpenCloudOS 在技術與生態上的持續完善,將助力各行各業實現更高效、更穩定的信息化建設。

未來,OpenCloudOS 社區也將與中南民族大學在高校開源人才方面進行深入合作,從共建實驗室、共建教材、共建課程、賽事活動、生態開發等方面進行合作。

中南民族大學信息化建設管理處主要負責人張淼表示:

在全球範圍內,教育數字化轉型已經達成了普遍的共識。中國共產黨第二十次全國代表大會對推進教育數字化進行了專門的策略佈局,並明確指出:「推動教育數字化,構建全民終身學習的學習型社會和學習型大國」。教育部也將教育數字化視為教育現代化的核心組成部分,並深入推進國家教育數字化戰略行動。

中南民族大學採用 OpenCloudOS 初步構建了一套完整的國產化運行環境,建立了從應用到基礎設施的全面國產化適配模式,為學校信息化的整體適配改造積累了寶貴的經驗,同時也為其他高校提供了可借鑑的範例。在此,我要再次感謝各位的辛勤工作和不懈努力!

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