淺析高校教務信息系統(tǒng)的云計算應用

李祎

（江漢大學教務處，湖北 武漢 430056）

近幾年伴隨著高校擴招，高校的辦學場地與資源都不同程度地出現(xiàn)緊張的情況。因此，通過高校教務信息系統(tǒng)這一信息化手段，將常規(guī)的、繁瑣的事務性工作通過信息系統(tǒng)加以管理，極大地提高了教務管理部門的工作效率，在高校的日常管理工作中發(fā)揮著重要的作用。但是在實際管理工作中，由于硬件部署與高校工作周期性的沖突，往往導致其性能不能有效發(fā)揮，或者出現(xiàn)資源極大浪費。而伴隨著云計算技術的發(fā)展，通過該技術來部署高校教務信息系統(tǒng)將有可能緩解這一矛盾，本文將從優(yōu)勢與不足兩個方面加以分析。

1 高校教務信息系統(tǒng)的特點

一般高校內常見的教務信息系統(tǒng)，其主要功能都相對一致，即管理著全校的各類教學資源與信息數(shù)據(jù)?？傮w來看，一般會具有以下幾類特點。

1.1 周期性

高校的教學管理活動往往具有明顯的周期特點，尤其是在學年制高校中，這一特點尤為突出。學校通常在學期初與學期末面臨業(yè)務需求高峰，例如課表編排、學生選課、期末考試與成績記載等。由于這些教務管理工作具有較強的時限性，因此這類教學信息數(shù)據(jù)的增量具有明顯的周期性。

1.2 數(shù)據(jù)量大

高校教務系統(tǒng)在使用過程中，會產(chǎn)生大量的過程數(shù)據(jù)。例如，每個學期都會生成大量的課表數(shù)據(jù)，而一旦開始學生選課，選課數(shù)據(jù)將在課表數(shù)據(jù)的基礎上，以指數(shù)方式遞增，再加上學期末產(chǎn)生的考務數(shù)據(jù)、成績數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)量非常驚人。以武漢市某市屬綜合性高校為例，從2007年開始引入某通用版本的教務管理系統(tǒng)，當時一年的數(shù)據(jù)庫大小不超過500M，而截止到2013年12月，其運行數(shù)據(jù)庫容量已經(jīng)超過了30G，平均年增長率達到79%。

1.3 負載不均衡

由于高校教務管理工作的周期性特點，使得在幾個大數(shù)據(jù)量業(yè)務的處理周期內，網(wǎng)絡流量需求與服務器硬件的負載非常不均衡。例如選課、排課、排考時，網(wǎng)絡流量與服務器壓力巨大，如果維護不當，服務停止或當機的情況都有可能發(fā)生。而在其他時間，普通業(yè)務的數(shù)據(jù)處理量，往往導致硬件資源過于空閑。

2 云計算的優(yōu)點

云計算是近幾年在IT領域的新興熱點技術，狹義來講，人們往往理解為云存儲和分布式計算。但如果從云計算的發(fā)展來看，實際上其概念的范疇要大得多：云存儲的前身是數(shù)據(jù)倉庫，分布式計算又與網(wǎng)格計算密不可分，再加上云計算發(fā)展的幾個層次：基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）和軟件即服務（SaaS），云計算家族可謂是枝繁葉茂。而由于云計算技術是建立在高速的網(wǎng)絡發(fā)展基礎之上，因此其功能特點也具有顯著的網(wǎng)絡特性。

2.1 分布性

云計算技術的發(fā)展離不開高速發(fā)展的網(wǎng)絡技術，分布式網(wǎng)絡（或稱為網(wǎng)狀網(wǎng)絡）的出現(xiàn)，最初是以解決網(wǎng)絡負載均衡問題與提高網(wǎng)絡的可靠性為目標，目前已成為了云計算技術應用的基礎技術之一。

2.2 透明性

云計算的服務實現(xiàn)是建立在分散的網(wǎng)絡之上，因此云計算技術通過建立虛擬機或中間層平臺等虛擬化手段來滿足對客戶的應用需求。這一過程對于客戶而言完全透明，換言之，客戶并不清楚也不需要知道云計算平臺的物理位置與分布架構，只需要獲取許可即可獲得服務。

2.3 易擴展性

云計算技術是將海量的資源予以分配，因此理論上可以瞬間實現(xiàn)客戶突然增加的業(yè)務需求。仍以武漢市某市屬綜合性高校為例，該校教務管理網(wǎng)站平時的訪問量不足100次/小時，但在選課季時，其訪問量可能會增加千倍，學校雖然事先通過臨時調配服務器和網(wǎng)絡負載設備來滿足激增的訪問需求，但維護工作量巨大，而且在該選課結束后，還要將臨時增加的硬件設備移除，維護人員苦不堪言。但如果該網(wǎng)站建立在云計算平臺上，那么事情就簡單得多，用戶僅需要事先租用所需的硬件和網(wǎng)絡資源，就可以立即實現(xiàn)該網(wǎng)站負載性能的擴展。而使用完畢，只需結束租期即可完成硬件資源的釋放。

2.4 易維護性

云計算的硬件架構與用戶無關，因此對于網(wǎng)絡、硬件和軟件配置方面，用戶完全不需要參與。維護人員所有的維護工作僅限于在云計算平臺上的應用程序層面，因此維護工作量相比傳統(tǒng)配置而言非常少，甚至對維護人員的需求量也大幅降低。

2.5 經(jīng)濟性

由于云計算技術的易擴展性，因此對其租用費用的計算更加靈活，其經(jīng)濟性也非常明顯。仍以上述的高校為例，當該校進入學生選課季時，3臺服務器滿負載運行仍無法滿足性能需求，但一旦選課結束，服務器的性能又明顯過剩。因此，如果租用云計算服務，在忙時只需要租用更多的計算服務，在閑時則租用較少的計算服務即可。這可以通過下面的簡單算式來反映實際使用費用的區(qū)別，假設：

為了滿足忙時（選課季）激增千倍的性能需求，需要10臺服務器和1臺負載均衡設備，而閑時（非選課季）僅需要1臺服務器；每臺服務器的價格為1萬元，負載均衡設備的價格為10萬元，使用年限為5年；租用1臺服務器的月租金為285元（按2014年2月百度推廣中的某云計算提供商的租金計算，租用平臺的配置為：CPU：2Core，內存：2G，磁盤：100G，鏈路：4線BGP，帶寬：5M）。

（1）傳統(tǒng)的硬件配置方案，其5年的使用費用為硬件采購的全部費用，即1萬元*10臺+10萬元=20萬元。

（2）假設忙時在全年占據(jù)6個月時間，閑時在全年占據(jù)6個月時間，那么在忙時租用10臺服務器服務，閑時租用1臺服務器服務，則租用云計算應用5年的費用為：（0.028 5萬元*10臺*6月+0.028 5萬元*6月）*5年=9.4萬元，比傳統(tǒng)配置下的費用下降53%。

（3）實際上，高校的忙時業(yè)務需求，除掉約占2個月的選課季外，再加上課表編排、考試安排與成績記載等業(yè)務，在全年一般只占用4個月左右的時間，所以上式可以稍加修改為：（0.028 5*10*4+0.028 5*8）*5=6.84萬元。此時，租用云計算應用的費用比2.5.2下降27%，且只占到傳統(tǒng)配置下費用的34%，經(jīng)濟性顯得非常驚人。

3 高校教務信息系統(tǒng)采用云計算應用可能遇到的問題

在高校教務信息系統(tǒng)采用云計算應用時，仍有可能遇到一些問題。云計算應用雖然解決了物理存儲與服務器管理的難題，但是由于其存儲物理位置的分散性，使得云計算服務的可靠性與數(shù)據(jù)安全成為不容忽視的影響因素。

3.1 服務的可靠性

由于數(shù)據(jù)的存儲轉移到了云計算空間，因此云計算服務商的實力與可靠性成為了制約數(shù)據(jù)庫性能的首要因素之一，例如2013年3月，著名的谷歌云服務Google Drive就曾出現(xiàn)了17小時的故障，從18日開始，很多用戶在試圖訪問其Drive文檔和文件時，出現(xiàn)加載緩慢或者超時的情況，這大約持續(xù)了約三小時。一天后，第二次Google Drive中斷讓一些用戶在約兩小時內無法訪問該服務。這兩天后，Google Drive再次停機12小時。實際上，關于云計算服務的故障案例，甚至可以追溯到2009年。

因此，必須要考慮對云計算服務商進行必要的評估和選擇，另外應建立基本的備用方案。

3.2 數(shù)據(jù)的安全

云計算服務商通過硬件或軟件來實現(xiàn)物理磁盤的邏輯化，雖然對用戶而言，其物理存儲的地址及其維護是透明的，無需用戶關注。但也因此，用戶無法知道自己的數(shù)據(jù)到底儲存在什么地方，其安全性無法得到評估。如果同一物理介質出現(xiàn)了故障，那么在其上建立的邏輯磁盤顯然難以獨善其身，另外還有由于系統(tǒng)漏洞導致的安全問題等，這些情況所造成的破壞影響，就已經(jīng)超出了客戶所能控制的范圍。

3.3 網(wǎng)絡開銷的影響

由于所有的數(shù)據(jù)和服務都將由異地的云計算服務商提供，那么必然導致所有的訪問都將產(chǎn)生出口流量。這對于普通個體用戶而言，似乎無關緊要，但對于業(yè)務高度集中的高校管理部門而言，這種訪問都必須經(jīng)過高校網(wǎng)絡出口的路由轉換。而出口帶寬往往由于租用費用的原因，顯得非常的珍貴，所以網(wǎng)絡開銷也將成為云計算應用的制約因素之一。

4 結語

由此可見，如果高校的辦學規(guī)模不大，應用功能相對簡單，業(yè)務負載壓力較輕，那么選擇傳統(tǒng)的硬件配置更有利于成本的控制，其維護管理壓力也不大。但如果高校面臨諸如從學分制向學年制轉軌等重大變革時，那么選擇云計算應用，相比傳統(tǒng)硬件配置架構會更加靈活和方便，資源的利用率也更高。所以，從總體的趨勢來看，選擇云計算應用至少在當前具有相當誘人的優(yōu)勢，而隨著云技術本身的不斷完善，相信后續(xù)的云計算服務也會更加合理和可靠。

[1][英]ViktorMayer-Schonberger、Kenneth Cukier,盛楊燕、周濤譯.大數(shù)據(jù)時代生活、工作與思維的大變革[M].浙江：浙江人民出版社，2012.

[2][美]Martin Klubeck,吳海星譯.量化大數(shù)據(jù)時代的企業(yè)管理[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[3]吳鵬，楊麗.“大數(shù)據(jù)”背景下的分布式數(shù)據(jù)倉庫探討[J].互聯(lián)網(wǎng)天地，2013，6.

[4]張春輝，馬笑峰,曾志嶸，文民剛.高校教務管理系統(tǒng)設計新理念[J].大學教育，2013，6.

[5]李興.高校教務信息管理系統(tǒng)的設計、問題與改進對策[J].福建電腦，2012,12.

[6]王枝梅.校園網(wǎng)絡信息系統(tǒng)案例現(xiàn)狀及防范[J].包頭醫(yī)學院學報，2012,28（2）.