教學服務系統(tǒng)備份方案初探

田偉先

北京工業(yè)大學 北京 100124

教學服務系統(tǒng)備份方案初探

田偉先

北京工業(yè)大學 北京 100124

高等院校應該對教學服務系統(tǒng)的使用進行規(guī)劃，防止教學過程中災難性事件的發(fā)生。文中探討了3種教學服務系統(tǒng)備份方案，分別為分散式教學服務系統(tǒng)備份方案、集中式教學服務系統(tǒng)備份方案和混合式教學服務系統(tǒng)備份方案，并提出了選擇不同教學服務系統(tǒng)備份方案應遵循的基本原則。

教學服務系統(tǒng)；教學服務系統(tǒng)備份方案；教學需要與經(jīng)濟性

隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，計算機應用已經(jīng)滲透到與人類生產(chǎn)活動相關(guān)的各個領(lǐng)域。我國高等教育活動中引入計算機進行輔助教學和開展科學研究工作時間雖然相對較晚，形式也較簡單，但是近幾年發(fā)展速度很快，規(guī)模很大，對促進我國高等教育的教學思想和教學手段的改革產(chǎn)生了重要的影響。各高等院校都購買了許多教學軟件安裝在專用服務器上，取得了不錯的效果。但隨著教學軟件和服務器數(shù)量的增加，如何對服務器系統(tǒng)的使用進行規(guī)劃，盡可能提高系統(tǒng)的使用效益，如何對教學軟件系統(tǒng)進行備份，防止教學過程中災難性事件的發(fā)生，成為系統(tǒng)維護人員的重要任務。

一、教學服務系統(tǒng)及其特點

我們把安裝有教學軟件的服務器及其上的操作系統(tǒng)稱為教學服務系統(tǒng)。由于預算和經(jīng)費使用等方面的限制，目前各高等院校購買的用于教學的服務器多是基于X86架構(gòu)的入門級或中低端PC服務器。由于這類服務器的產(chǎn)品銷售價格低，生產(chǎn)廠商為了保證產(chǎn)品利潤，降低生產(chǎn)制造成本，在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、制造、測試、售后服務各個環(huán)節(jié)上的投入都比不上高端產(chǎn)品。在服務器運行的可靠性和穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)也差強人意，有些服務器在剛剛超過保修期，甚至在保修期間內(nèi)就會出現(xiàn)各種各樣的硬件問題。

此類服務器所安裝的操作系統(tǒng)多數(shù)是Windows Server系列。相對來說，該類操作系統(tǒng)漏洞較多，使用廣泛，專門針對該類操作系統(tǒng)的病毒和木馬較多，易受攻擊，安全性較低，在關(guān)鍵性應用方面的表現(xiàn)不能令人滿意。

教學應用軟件系統(tǒng)開發(fā)商所采用的技術(shù)多數(shù)是基于Windows平臺的.net技術(shù)，數(shù)據(jù)庫使用的多是微軟公司的SQL Server，該類技術(shù)的特點是重視開發(fā)人員的開發(fā)效率，對最終用戶的系統(tǒng)安全性考慮較少，因而開發(fā)出來的軟件應用系統(tǒng)安全性不好。

在相關(guān)人力資源方面，由于當前高等學校內(nèi)的人事制度和收入分配制度對實驗技術(shù)人員的政策方面存在的現(xiàn)實問題和社會對該類人才的巨大需求，技術(shù)水平高的人才很難留在教學實驗中心工作，造成現(xiàn)在各高校教學實驗中心的系統(tǒng)維護人員的技術(shù)水平參差不齊。許多教學實驗中心的系統(tǒng)維護人員對發(fā)生系統(tǒng)級的災難性事故的嚴重性準備不足或沒有準備，或者即使發(fā)生了該類故障也沒有能力解決。

總之，高等院校內(nèi)的教學服務系統(tǒng)的特點是容易出現(xiàn)系統(tǒng)故障，操作系統(tǒng)平臺本身和教學應用軟件開發(fā)使用的系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)不安全，系統(tǒng)維護人員技術(shù)水平不高，不能完全勝任系統(tǒng)管理工作的需要。

二、高等院校對教學服務系統(tǒng)的要求

高等院校的教學工作具有嚴肅性強、連續(xù)性強、計劃性強的特點。高等院校所從事的知識傳授工作是嚴肅的，為了完成任務，高校的課程教學安排時間緊，教學計劃可執(zhí)行性強，教學課程設(shè)置連續(xù)性強、時段性強、邏輯性強，教學服務系統(tǒng)不允許出現(xiàn)服務連接不上或意外當機等干擾正常教學工作的情況。

教學內(nèi)容的豐富性和教學時間的緊迫性。互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使得知識的傳播速度大大加快，各門課程的教學內(nèi)容也比以前更加豐富得多了，許多課程的教學學時數(shù)卻比以往減少了，任課教師需要在更短的時間內(nèi)給學生傳授更多的知識。依賴于教學服務系統(tǒng)的課堂教學對系統(tǒng)穩(wěn)定性提出了更高的要求。

教師對教學服務系統(tǒng)的依賴性越來越強。越來越多的教師不僅要通過教學服務系統(tǒng)完成課堂教學過程，課后的問題答疑和作業(yè)布置也通過教學服務系統(tǒng)來完成，甚至有的教師通過教學系統(tǒng)給學生評定成績，把原來許多耗時的手工工作借助教學應用軟件來替代，而把更多的時間和精力放到教學內(nèi)容的組織和教學過程環(huán)節(jié)的設(shè)計上。教學過程越來越離不開教學服務系統(tǒng)的支持。

教學管理的嚴格性。高等院校對教學過程的管理都很嚴格。有的高校還制定了相應的教學事故等級認定處理條例,對教師的出勤、上課、監(jiān)考等教學過程進行嚴格管理,不允許在教學過程中出現(xiàn)問題。如何確保教學服務系統(tǒng)的正常運行,把系統(tǒng)運行問題出現(xiàn)的概率減小到最低程度,是對系統(tǒng)維護人員的重大挑戰(zhàn)。

三、教學服務系統(tǒng)備份方案

高等院校教學特點和教學過程對教學服務系統(tǒng)的嚴格要求，決定了它必須要有良好的使用備份方案。根據(jù)多年的教學服務系統(tǒng)使用維護工作經(jīng)驗，從目前高等學校的教學基礎(chǔ)設(shè)施實際情況看，備份方案主要有以下3種。

第一種我們稱為分散式教學服務系統(tǒng)備份方案,也稱孤島式教學服務系統(tǒng)備份方案。在一臺服務器上只安裝一個教學應用軟件,我們稱這臺服務器為主服務器。同時把教學應用軟件安裝在另外一臺服務器上以做應急之需,作為備份方案,我們把這臺服務器稱為備份服務器。當主服務器由于硬件故障或者由于感染了病毒和木馬等原因?qū)е孪到y(tǒng)出現(xiàn)問題不能或不宜繼續(xù)使用時,備份服務器可在最短的時間內(nèi)繼續(xù)主服務器的工作,不會影響到教學過程的正常進行。而且,由于系統(tǒng)中所安裝的教學應用軟件數(shù)量較少,主服務器的系統(tǒng)維護或者重新安裝所花費的時間也很少,維護成本低。這個方案的缺點是每臺主服務器需同時配備一臺備份服務器,硬件投入成本偏高。這種備份方案適用于教學應用軟件資源較少而硬件資源豐富的環(huán)境。

第二種我們稱為集中式教學服務系統(tǒng)備份方案。在一臺服務器上安裝多個教學應用軟件，作為主服務器使用。同時，把多個相同的教學應用軟件安裝在另外一臺服務器上，作為備份服務器使用。這種模式的優(yōu)點是大大減少了對硬件設(shè)備即服務器數(shù)量的需求，對硬件設(shè)備的投入大大減少，硬件成本降低。缺點是技術(shù)維護難度大。因為現(xiàn)在的教學應用軟件生產(chǎn)商出于對知識產(chǎn)權(quán)保護的需要，都要采取各種技術(shù)手段對軟件進行加密，系統(tǒng)多了，就可能存在各種潛在的系統(tǒng)沖突問題。當一個系統(tǒng)出現(xiàn)問題進行維護時，必須考慮到其它的系統(tǒng)是否會受影響。這個備份方案中數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也是一個必須要關(guān)注的問題。現(xiàn)在大多數(shù)教學應用軟件都用到數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，當在一臺服務器上安裝多個使用同一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的教學應用軟件時，對系統(tǒng)維護人員的技術(shù)水平提出了更高的要求。如果服務器硬件系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不只是操作系統(tǒng)需要重新安裝，打各種各樣的補丁，所有的教學應用軟件也都要重新安裝調(diào)試，所需的工作量很大，維護成本很高。這種教學服務系統(tǒng)備份方案適用于服務器數(shù)量較少、教學應用軟件數(shù)量較多的環(huán)境。

第三種我們稱為混合式教學服務系統(tǒng)備份方案，就是綜合考慮上述2種備份方案的特點一起使用。對于重要的或需要2臺服務器運行的教學應用軟件系統(tǒng)采用分散式服務器備份方案。這類系統(tǒng)往往要求將系統(tǒng)當機時間減少到最少，以保證系統(tǒng)長時間不間斷運行，雖然占用較多的硬件設(shè)備資源，但是卻為系統(tǒng)運行提供了更多的可靠性、穩(wěn)定性、運行時間保障和更少的系統(tǒng)維護時間。對于占用系統(tǒng)資源較少的可安裝到同一臺服務器上的教學應用軟件，可以采用集中式教學服務系統(tǒng)備份方案。這樣可以大大減少所需要的服務器數(shù)量，又能同時給多門課程提供教學服務支持。這種備份方案適用于服務器數(shù)量較多，教學應用軟件數(shù)量也多的環(huán)境。

四、發(fā)展趨勢

從目前計算機技術(shù)發(fā)展趨勢看，利用軟件技術(shù)進行服務器系統(tǒng)備份從而節(jié)省成本是一個方向。目前比較流行的方式有2種，一種是引入虛擬化技術(shù)進行系統(tǒng)備份，另外一種是采用系統(tǒng)備份管理軟件進行系統(tǒng)備份。采用虛擬化技術(shù)主要是指利用VMware等專用軟件系統(tǒng)在1臺服務器上安裝多個操作系統(tǒng)，一個教學軟件安裝在1個操作系統(tǒng)中，而這個操作系統(tǒng)及其上安裝的軟件系統(tǒng)在整個虛擬化系統(tǒng)中只是一個文件。當一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以通過重定向到原來的備份文件進行快速恢復。采用系統(tǒng)備份管理軟件進行備份，其原理和操作類似于PC機上常用的Ghost技術(shù)，即通過IBM Tivoli等系統(tǒng)管理軟件將其它服務器系統(tǒng)進行整機備份，因為服務器系統(tǒng)的文件比PC機上的大得多，這種備份方案必須要配備相應的磁盤存儲系統(tǒng)或磁盤陣列，而且其管理過程對系統(tǒng)維護人員的技能要求也更高。

五、結(jié)束語

選擇哪種方式的教學軟件服務備份方案，要根據(jù)具體情況，充分考慮已有的軟件和硬件情況，以及將來教學科研工作的發(fā)展需要，并與當前的計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢緊密相聯(lián)，進行選擇，以達到教學需要滿足與經(jīng)濟性之間的平衡為基本原則。

[1]孟靜.操作系統(tǒng)教程—原理與實例分析(第2版)[M].北京：高等教育出版社，2006

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[3]冷罡華.Ubuntu Server最佳方案[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009

Studies on backup solution of teaching service system

Tian Weixian
Beijing university of technology, Beijing, 100124, China

To avoid the system collapse and disaster during teaching activities, labs of university schools should make backup and recover plan on teaching service systems. This paper discussed three backup solutions of teaching service systems, including distributed backup solution, centralized backup solution and mixed backup solution. Furthermore, some basic principles of choosing backup solutions are given at the end.

teaching service system; backup solution; demands of teaching systems

2010-05-06

田偉先，本科，助理研究員。