繼續(xù)教育信息化平臺硬件系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)踐

王立達(dá)

(寧波大學(xué)成人教育學(xué)院，浙江寧波 315016)

繼續(xù)教育信息化平臺硬件系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)踐

王立達(dá)

(寧波大學(xué)成人教育學(xué)院，浙江寧波 315016)

針對繼續(xù)教育信息化平臺建設(shè)中硬件系統(tǒng)的建設(shè)問題，通過對繼續(xù)教育信息化平臺建設(shè)應(yīng)用規(guī)劃和硬件系統(tǒng)構(gòu)建原則的分析，以及對信息化平臺硬件運(yùn)行環(huán)境的設(shè)計(jì)與構(gòu)建，提出了繼續(xù)教育信息化平臺硬件系統(tǒng)的建設(shè)方案。該方案為學(xué)生的網(wǎng)上遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、學(xué)校的各項(xiàng)日常工作信息化提供了保障。

繼續(xù)教育;信息化平臺;硬件系統(tǒng)

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，特別是因特網(wǎng)和移動互聯(lián)的迅猛發(fā)展，人類的社會活動發(fā)生了全面、深刻的變化，我國也確定了嶄新的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展目標(biāo)，高等教育的態(tài)勢也發(fā)生了重大變化。這使服務(wù)于終身教育體系的、為提高國民素質(zhì)、創(chuàng)建文明和諧社會發(fā)揮了積極作用的成人高等教育面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)［1］。新時期的成人高等教育模式已不是傳統(tǒng)的面授、函授的教學(xué)方式，而是在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上的遠(yuǎn)程課堂教學(xué)、課程網(wǎng)站教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、利用教學(xué)資源自學(xué)、移動學(xué)習(xí)、在線互動教學(xué)等混合教學(xué)方式，是終身繼續(xù)教育模式。信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，更能培養(yǎng)并提高學(xué)生信息獲取、分析、創(chuàng)新、利用和交流的能力;網(wǎng)絡(luò)教學(xué)把信息技術(shù)作為支持終身學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的手段［2］，為學(xué)生適應(yīng)信息社會的學(xué)習(xí)、工作和生活打下必要的基礎(chǔ)，更能培養(yǎng)學(xué)生良好的信息素養(yǎng)，這已成為共識。因此，許多成人高校大力開展信息化建設(shè)，利用現(xiàn)有的通信和網(wǎng)絡(luò)資源，結(jié)合教學(xué)管理和學(xué)生的實(shí)際需要，積極建設(shè)具有特色的網(wǎng)上學(xué)習(xí)、資源組織、教學(xué)管理的繼續(xù)教育信息化平臺。

繼續(xù)教育信息化平臺一般由信息化課程資源、軟件應(yīng)用系統(tǒng)和提供服務(wù)的硬件系統(tǒng)等組成。硬件系統(tǒng)是開展繼續(xù)教育信息化的基礎(chǔ)和保障，隨著繼續(xù)教育信息化建設(shè)的快速發(fā)展，使服務(wù)于教學(xué)和管理的各類應(yīng)用越來越多。按照傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)思路，為避免應(yīng)用系統(tǒng)之間軟件和硬件資源配置的沖突，每增加一個新需求、新應(yīng)用，就需要有相應(yīng)的硬件設(shè)備配套完善，硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會相應(yīng)的復(fù)雜。如果信息化平臺硬件系統(tǒng)構(gòu)建不合理，就可能導(dǎo)致信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)過程中出現(xiàn)很多的問題，比如欠缺整體規(guī)劃，投資不斷加大，資源利用率低等［3］。因此，為成人繼續(xù)教育量身打造的信息化平臺，其硬件系統(tǒng)的構(gòu)建尤為重要。筆者通過對信息化平臺硬件運(yùn)行環(huán)境的設(shè)計(jì)與構(gòu)建，提出了繼續(xù)教育信息化平臺硬件系統(tǒng)的建設(shè)方案。

1 信息化平臺硬件系統(tǒng)構(gòu)建的依據(jù)

1.1 繼續(xù)教育信息化平臺建設(shè)的應(yīng)用規(guī)劃

根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》(2010～2020年)、浙江省教育信息化“十二五”發(fā)展規(guī)劃、寧波大學(xué)“十二五”發(fā)展規(guī)劃等文件精神，我校要加快發(fā)展網(wǎng)絡(luò)教育，建立繼續(xù)教育網(wǎng)絡(luò)課程體系和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)系統(tǒng)，為成人夜大和函授、培訓(xùn)項(xiàng)目學(xué)生服務(wù)。為此，我校立足寧波地方經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，結(jié)合當(dāng)前實(shí)際工作需要啟動了寧波大學(xué)繼續(xù)教育信息化平臺建設(shè)項(xiàng)目。建立一套適應(yīng)學(xué)校組織機(jī)構(gòu)、符合工作流程、支持學(xué)校管理方式、操作性能和數(shù)據(jù)需要、適合學(xué)生遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的繼續(xù)教育信息化平臺。一方面能實(shí)現(xiàn)成人教育招生、學(xué)籍、考務(wù)、財(cái)務(wù)和畢業(yè)等工作環(huán)節(jié)信息化;另一方面建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程資源，能采用遠(yuǎn)程教育手段來輔助學(xué)生學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)支持服務(wù)。

學(xué)校繼續(xù)教育信息化平臺建設(shè)初定規(guī)劃：未來5年內(nèi)課程存儲量到達(dá)5 000門左右，滿足最大5 000登錄并發(fā)，能支持一個以課程學(xué)習(xí)為中心的開放式教學(xué)服務(wù)平臺。繼續(xù)教育信息化平臺硬件系統(tǒng)的建設(shè)也圍繞這個規(guī)劃進(jìn)行。

1.2 信息化平臺硬件系統(tǒng)構(gòu)建的原則

根據(jù)建設(shè)的規(guī)劃和要求，明確息化平臺硬件系統(tǒng)構(gòu)建的原則。

規(guī)標(biāo)性。信息標(biāo)準(zhǔn)是信息共享和利用的基礎(chǔ)。加強(qiáng)平臺標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，規(guī)范平臺內(nèi)各種信息的結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一平臺應(yīng)用接口標(biāo)準(zhǔn)，建立和形成本系統(tǒng)的信息化標(biāo)準(zhǔn)體系。

先進(jìn)性。注重與學(xué)校特色和實(shí)際情況相結(jié)合。在技術(shù)路線上，采用行業(yè)先進(jìn)成熟的技術(shù)和國際標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)，以實(shí)用性為前提，集成先進(jìn)的硬件環(huán)境，使設(shè)計(jì)更加合理、更為先進(jìn)。

安全性。在安全設(shè)計(jì)中全面考慮網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全和用戶安全［4］。遵循系統(tǒng)及數(shù)據(jù)安全性的原則，采用高可靠性的產(chǎn)品和技術(shù)，充分考慮該系統(tǒng)運(yùn)行的安全策略和機(jī)制，具有較強(qiáng)的容錯能力和良好的數(shù)據(jù)恢復(fù)能力，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。

擴(kuò)充性。面對信息技術(shù)和未來用戶數(shù)量可能的高速發(fā)展，系統(tǒng)的硬件設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)都具有非常好的擴(kuò)充性及平滑升級的能力。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中保證了系統(tǒng)軟硬件平臺具有良好的魯棒性［5］，支持系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和業(yè)務(wù)范圍的擴(kuò)展，能滿足今后業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，并能在不更改系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的前提下，方便地支持系統(tǒng)擴(kuò)容。

穩(wěn)定性。一般穩(wěn)定性包括系統(tǒng)的正確性和健壯性兩方面，要求系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行時具有系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)的使用并發(fā)性強(qiáng)等特性。因此，一方面系統(tǒng)需在上線前進(jìn)行反復(fù)測試，把錯誤減少到最小程度，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn);另一方面，系統(tǒng)具有足夠的健壯性［6］，在發(fā)生意外情況下，監(jiān)控系統(tǒng)及平臺本身能很好地處理并給出錯誤提示，并能得到及時的恢復(fù)，減少不必要的損失。

開放性。為適應(yīng)將來業(yè)務(wù)和技術(shù)發(fā)展的需求，系統(tǒng)建設(shè)本身具有較強(qiáng)的開放性，要求系統(tǒng)基于面向服務(wù)的理念構(gòu)建，將底層的接入與業(yè)務(wù)的處理分離，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的封裝、重用，在增加新業(yè)務(wù)時無需更改系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［7］。除具有標(biāo)準(zhǔn)的開放式技術(shù)接口外，同時易于被異構(gòu)系統(tǒng)所引用集成，能完成與現(xiàn)有具有標(biāo)準(zhǔn)接口的系統(tǒng)完全對接，充分利用已有服務(wù)為未來新業(yè)務(wù)拓展。

2 信息化平臺硬件系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1 信息化平臺硬件運(yùn)行環(huán)境的設(shè)計(jì)

為了構(gòu)建一個面向成人學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)課程的服務(wù)平臺，必須通過多種技術(shù)融合把各種課程資源放置到學(xué)校內(nèi)部資源池并允許獲得認(rèn)證的用戶訪問，用科學(xué)規(guī)范的管理對這些課程資源進(jìn)行整合和集成，并構(gòu)成統(tǒng)一的用戶認(rèn)證及管理、統(tǒng)一的資源管理和統(tǒng)一的權(quán)限控制［8］，使平臺有效集成并達(dá)到性能要求：安全，可靠，穩(wěn)定，易擴(kuò)展。對硬件系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境設(shè)計(jì)如下：由于各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)采用J2EE多層B/S結(jié)構(gòu)［9］，所以子系統(tǒng)服務(wù)器端采用Web服務(wù)器/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)服務(wù)器3層結(jié)構(gòu)，采用Java技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

2.2 服務(wù)器應(yīng)用功能劃分

信息化平臺硬件系統(tǒng)的構(gòu)建關(guān)鍵在于服務(wù)器的選擇與集成。從未來在線并發(fā)用戶的規(guī)模及系統(tǒng)的并發(fā)承載能力與容錯性及可靠性出發(fā)，按照服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建的原則和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)的應(yīng)用規(guī)劃，服務(wù)器按用途分為Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、其他應(yīng)用服務(wù)器、備份服務(wù)器和存儲。按照表1進(jìn)行應(yīng)用場景劃分服務(wù)器的部署及功能，以確保系統(tǒng)未來在線用戶滿足測量時可靠的接入與反應(yīng)。

表1 服務(wù)器應(yīng)用功能劃分Tab.1 Server application functional division

2.3 存儲的配置

根據(jù)應(yīng)用需求，將15塊600 GByte、15 000 r/min高速硬盤和15塊1 TByte Near-line Serial Attached SCSI(Small Computer System Interface)大容量硬盤配置RAID5或更高的容錯級別并劃分成幾個大規(guī)格的NAS(Network Attached Storage)文件存放盤及邏輯單元，然后根據(jù)實(shí)際需求滿足網(wǎng)絡(luò)附屬存儲、internet SCSI和Common Internet File System以及網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS：Network File System)等傳輸協(xié)議，將其按照一定權(quán)限和符合特定的一種或多種文件傳輸協(xié)議共享給各個服務(wù)器，以滿足軟件平臺的數(shù)據(jù)交換能力。目前考慮600 GByte的硬盤按照7+7+1節(jié)省方式劃分兩個高速盤，15塊1 TByte SATAII盤劃分成6+6+3節(jié)省方式的大容量盤。4個盤既滿足高清課件存放的需求又滿足標(biāo)清課件存放的需求，還能滿足系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫備份的需求，且預(yù)留的第4個盤可以跟據(jù)未來的課件和數(shù)據(jù)的擴(kuò)展隨時擴(kuò)容使用。

2.4 服務(wù)器應(yīng)用的構(gòu)建

目前用戶的IT基礎(chǔ)架構(gòu)中應(yīng)用服務(wù)器大約為21臺，用戶的應(yīng)用系統(tǒng)包括 Oracle數(shù)據(jù)庫，SQL(Structured Query Language)數(shù)據(jù)庫，遠(yuǎn)程教學(xué)應(yīng)用以及各類郵件、辦公自動化等文件類的應(yīng)用。出于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性考慮及隨著學(xué)生注冊人數(shù)和并發(fā)人數(shù)發(fā)展的需要，服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)采用集群的方法(見圖1)，即Web服務(wù)器采用2臺以上，前端有一臺負(fù)載均衡的服務(wù)器根據(jù)各個Web服務(wù)器的負(fù)載均衡地分配訪問量;而存儲器與各臺Web服務(wù)器相連接，用戶上傳的文件與網(wǎng)絡(luò)課程資源都存放在存儲器上;多臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過Oracle自帶的集群功能達(dá)到集群的目的;此結(jié)構(gòu)無論是Web服務(wù)器還是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，可擴(kuò)展性都好，可以在以后需要時另外添加，以適應(yīng)不斷增加的負(fù)載。

圖1 服務(wù)器系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)Fig.1 Server system integration structure

3 信息化平臺硬件系統(tǒng)的實(shí)踐

基于信息化平臺建設(shè)的應(yīng)用規(guī)劃及考慮整個應(yīng)用實(shí)際環(huán)境情況，提出了硬件系統(tǒng)解決方案，系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D2所示。

圖2 信息化平臺硬件系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)銯ig.2 Architecture diagram of information platform hardware system

服務(wù)器系統(tǒng)全部選用聯(lián)想2U或4U機(jī)架式服務(wù)器，3個Intel千兆網(wǎng)卡，支持iSCSI連接，支持虛擬化技術(shù);服務(wù)器采用冗余鏈路互聯(lián)，主干數(shù)據(jù)從存儲到數(shù)據(jù)交換機(jī)采用主備方式(配合NAS協(xié)議為主)的冗余萬兆鏈路，數(shù)據(jù)交換機(jī)到各種門戶、數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用服務(wù)器采用雙網(wǎng)卡、雙鏈路的千兆互聯(lián)，服務(wù)器上2塊在線網(wǎng)卡采用主備模式+互為負(fù)載均衡應(yīng)用交換，其余一塊網(wǎng)卡做Standby狀態(tài)。兩臺數(shù)據(jù)交換機(jī)的千兆光口通過尾纖連接至核心交換機(jī)上的千兆光口上形成雙交換Internet互通，對數(shù)據(jù)交換機(jī)可以采用端口控制及Access Control List列表控制方式對服務(wù)器進(jìn)行外網(wǎng)訪問控制。所有的服務(wù)器、交換機(jī)、存儲之間的連接全部保存冗余鏈路，保證絕對不會因單物理連接損壞而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)的斷路，雙機(jī)或多機(jī)熱備以防范單機(jī)故障。

交換機(jī)采用兩臺萬兆上行千兆互聯(lián)的3層增強(qiáng)型交換機(jī)，選擇華為H3C S5500-28C-EI。交換機(jī)的萬兆端口各連接到存儲的每個控制器的萬兆端口，互為主備兼顧雙活模式的IPSAN(Storage Area Network)及iSCSI協(xié)議數(shù)據(jù)交換。千兆端口雙鏈路互聯(lián)至各服務(wù)器，每臺服務(wù)器配備有3塊以上千兆網(wǎng)卡，其中兩塊千兆網(wǎng)卡連接到交換機(jī)做主備及負(fù)載均衡，一塊網(wǎng)卡或串口線與其余同應(yīng)用服務(wù)器做雙機(jī)熱備或多機(jī)集群。

存儲系統(tǒng)選用EMC(Electromagetic Compatibility)存儲，EMC作為國際一流的存儲廠商，其完善的功能及技術(shù)支持保證了本平臺數(shù)據(jù)存取的速度、數(shù)據(jù)存放的可靠性。本次網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺多以學(xué)生在線遠(yuǎn)程訪問課程資源及教學(xué)互動環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)交換為主。本次存儲配置的方式以文件讀取NAS為主，兼顧非塊狀性數(shù)據(jù)交換IPSAN(通過IP網(wǎng)絡(luò)，將SCSI區(qū)塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)封包的一種傳輸標(biāo)準(zhǔn))完全性存儲。學(xué)校課件的類型按視頻分類可以分為微課程、標(biāo)清課件、準(zhǔn)高清和高清課程，容量上滿足5年內(nèi)課程存儲量達(dá)到5 000門左右。存儲的凈容量選取20 TByte左右，由于高清課程的壓縮率比和文件較大，所以采用15 000 r/min的高速硬盤做RAID5存放高清課件。采用高速的NLSAS 7.2 kG的硬盤做RAID5存放標(biāo)清等課件，同時在兩組RAID里各保留1個或以上的HOTSPARE盤作為備份熱替用，即使每組同時壞掉兩個硬盤，也不會導(dǎo)致任何數(shù)據(jù)丟失。

以上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器均和存儲進(jìn)行雙鏈路主備鏈接，通過備份軟件進(jìn)行三級安全備份保護(hù)。讀寫分離服務(wù)器原則上不需要和存儲連接，考慮備份的必要性也一樣以數(shù)據(jù)庫與存儲的連接方式與存儲互聯(lián)，由networker備份系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份及恢復(fù)策略避免因集群損壞而導(dǎo)致的系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失。采用一套EMC NetWorker備份軟件和一臺專用備份服務(wù)器，將前端應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)備份到EMC的存儲器上，從而實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)保護(hù);對整個IT基礎(chǔ)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不做任何更改，并將EMC的存儲最大限度利用起來;同時NetWorker基于容量收費(fèi)的模式，考慮到將來的擴(kuò)展的需求，在用戶業(yè)務(wù)增長，需要增加備份客戶端時，不需要再額外購買許可，可以最大限度保護(hù)用戶的投資。備份服務(wù)器的Nagios+Cacti架構(gòu)可以針對網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的全面監(jiān)控解決方案，可以監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、中間件和數(shù)據(jù)庫等，也可以通過插件方便地定制化用戶監(jiān)控內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展［10］。在實(shí)際應(yīng)用中，Nagios+Cacti網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方案具有強(qiáng)大的運(yùn)行維護(hù)監(jiān)控能力和強(qiáng)大的運(yùn)行維護(hù)服務(wù)容量，支持服務(wù)模塊的即插即用，支持多種客戶瑞，能很好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的監(jiān)控管理。

4 結(jié) 語

通過對繼續(xù)教育信息化平臺的構(gòu)思設(shè)想以及征求遠(yuǎn)程應(yīng)用系統(tǒng)軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)的建議，此硬件系統(tǒng)完整的構(gòu)建方案最終予以確定并實(shí)施。實(shí)施后整體的架構(gòu)描述如下：網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)采用應(yīng)用數(shù)據(jù)、內(nèi)部服務(wù)與外部服務(wù)分離的原則，應(yīng)用系統(tǒng)Web服務(wù)器布署在防火墻的DMZ(Demilitarized Zone)?；饏^(qū)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、內(nèi)部辦公服務(wù)器等布署在防火墻的非軍事區(qū)，嚴(yán)格設(shè)計(jì)訪問規(guī)則，并配備入侵檢測系統(tǒng)，以確保系統(tǒng)的安全。通過測試和運(yùn)行，符合信息化平臺硬件系統(tǒng)構(gòu)建的原則，達(dá)到了預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)，為學(xué)生的網(wǎng)上遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、學(xué)校的各項(xiàng)日常工作的信息化提供了條件。

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Formation and Practice about Hardware System of Continuing Education Information Platform

WANG Lida

(College of Adult Education，Ningbo University，Ningbo 315016，China)

To solve the problem of the construction of continuing education information platform in hardware system，based on the analysis of the construction of continuing education information platform in application planning and the principles of constructing hardware systems，design and construction of information platform runtime environment，we proposed the construction scheme of hardware system of continuing education information platform.It can provide protection for the students'online learning and school's information work.

continuing education;information platform;hardware system

TP393

A

1671-5896(2014)03-0328-05

2013-11-20

浙江省2013年教育科學(xué)規(guī)劃課題基金資助項(xiàng)目(SCG091)

王立達(dá)(1967— )，男，浙江寧波人，寧波大學(xué)實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事實(shí)驗(yàn)技術(shù)、教育技術(shù)研究，(Tel)86-574-87220025(E-mail)wanglida@nbu.edu.cn。

劉俏亮)