區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心的建設*——以深圳市寶安區(qū)教育云服務數(shù)據(jù)中心建設為例

肖春光

（廣東省深圳市寶安區(qū)教育科學研究培訓中心，廣東深圳 518101）

一、建設區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心的意義

2013年，國家出臺了《國家教育管理信息系統(tǒng)建設總體方案》和《省級教育數(shù)據(jù)中心建設指南》。北京、上海、江蘇等省市也出臺了相應的政策支持教育云的發(fā)展，廣東省人民政府辦公廳《關于加快推進我省云計算發(fā)展的意見》（粵府辦[2012]84 號）把建設教育云確定為七大重點示范應用項目之一，《廣東省教育信息化發(fā)展“十二五”規(guī)劃》也把教育云建設確定為五大行動計劃之一，深圳市和寶安區(qū)等多個城市及地區(qū)均把教育云納入十二五發(fā)展規(guī)劃的重點推進工作。政府的重視給區(qū)域教育云數(shù)據(jù)中心建設的發(fā)展帶來廣闊的前景。

很多地區(qū)已建成教育寬帶城域網(wǎng)，高標準實現(xiàn)了“寬帶網(wǎng)絡校校通”和“優(yōu)質資源班班通”，但同時也出現(xiàn)了重復建設、資源貧富懸殊、“學習空間個性化人人通”難于普及等問題。國家“十二五”期間重點推進“三通兩平臺”和“兩級建設、五級應用”平臺推進體系建設都對區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心建設提出了迫切的需求。統(tǒng)一規(guī)劃建設區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心，打破并超越孤立數(shù)字校園的分散建設模式，節(jié)約分散建設模式下的巨額建設及運維成本，通過區(qū)域教育信息化頂層設計整體推進的策略和資源集約化使用和治理的云計算和云服務等先進技術手段，提高區(qū)域教育云服務平臺的容錯性、伸縮性和動態(tài)性，從而保障和提升平臺的整體服務質量及水平，為區(qū)域教育用戶提供優(yōu)質、個性化的綜合信息服務，避免了多級重復建設。

二、區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心的定義

“云服務”是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關服務的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴展且經(jīng)常是虛擬化的資源[1]?！皡^(qū)域教育云服務”是指通過區(qū)域教育信息化頂層設計整體推進的策略和資源集約化使用和治理等云計算的關鍵技術，將現(xiàn)有的信息化教育資源、教育應用和基礎設施整合、集成為一個巨大的虛擬資源池，向區(qū)域內(nèi)各級各類學校、師生、民眾提供云服務。“區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心”是面向區(qū)域教育云服務平臺的載體，用戶申請的各項云服務均通過區(qū)域云服務數(shù)據(jù)中心來提供，各種云資源均由區(qū)域云服務數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一調(diào)度和分配[2]。因此，區(qū)域教育云服務平臺的建設應以區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心為支撐，把建立教育云服務數(shù)據(jù)中心作為平臺建設工作的重點，從而保證云服務的有效供給。

三、區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心的技術架構

區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心的建設遵循“資源集約化使用和治理”的云計算核心本質，采用“1+N”彈性云架構、云服務架構、WOA 架構、OGSA 架構、背景感知計算、內(nèi)容聚合計算、展現(xiàn)配件渲染計算、OLAM 等技術，確保平臺高可用、高擴展、高安全、高性能，并能科學地構造智能化、體系化、網(wǎng)格化的教育服務云。各專業(yè)化應用服務可隨時被云化、推送到云端；未來還可為全區(qū)學生提供專業(yè)化“云到端”的“電子書包”云服務，按照標準體系、隨需擴展，實現(xiàn)真正的彈性化。

深圳市寶安區(qū)于2009年建設寶安教育云服務平臺的同時新建了區(qū)教育云服務數(shù)據(jù)中心，涵蓋了基礎設施、公共軟件平臺、信息安全、技術服務與運行、維護體系等各方面的設計和建設，建設的范圍與內(nèi)容與2013年頒發(fā)的《省級教育數(shù)據(jù)中心建設指南》的指導表基本吻合[3]，本文通過實例驗證了《省級教育數(shù)據(jù)中心建設指南》在基礎教育領域推進區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心建設過程的指導性和實操性，基礎教育領域區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心的建設可依該指南為藍本，根據(jù)實際規(guī)模的大小及應用服務保障的需求級別進行整體規(guī)劃及分期建設。

寶安區(qū)教育云服務數(shù)據(jù)中心的總體技術路線：

1.“1+N”彈性云架構技術，即一個云聚合中間件平臺、N 種信息資源。云計算的核心本質為資源聚合，而且是大量復雜資源的整合及聚合，其資源聚合過程就是一個資源抽象、概括、類化的過程，云端用戶看到的就是良好的服務，對于后面復雜資源的聚合過程，云端用戶沒有必要知道，它主要是由“云聚合中間件”完成。

2.云服務架構技術，即為云端可尋址的服務生成、共享、編目和治理機制，實現(xiàn)各類資源的服務化封裝，確保教育云平臺具有極強的松耦合和可組合性，便于系統(tǒng)可以無限擴展、隨需重組。全面支持JavaEE 應用、.net應用、移動應用、流媒體應用、郵件系統(tǒng)、短信彩信平臺等異構系統(tǒng)的整合及聚合，真正實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨機構、跨體系的整合、聚合和應用。

3.WOA 架構技術，即為面向Web、面向WAN、第二代SOA 架構技術，它汲取了B/S 結構、RIA 架構和SOA 架構的核心優(yōu)勢，并為教育云平臺的云端用戶提供了良好的操作體驗，確保教育云平臺具有協(xié)同性、可重用性、可組合性、服務可尋址性、適應性、自治性、松耦合等先進特性。

4.背景感知計算技術，即能夠感知用戶背景，主動為其提供最合適的定制內(nèi)容、產(chǎn)品或服務，采用背景感知計算技術自動感知各個教育用戶群體的操作習慣，實現(xiàn)不同用戶登錄到教育云平臺后，所看到的個人桌面和常用功能完全不一樣，為角色不同的各級教育用戶提供良好的操作體驗。

5.內(nèi)容聚合計算技術，采用內(nèi)容聚合計算(Content Mashup Computing)技術，即能夠聚合各教育子系統(tǒng)的各種信息資源，如：常用功能聚合、待辦任務聚合、子系統(tǒng)報表聚合、子系統(tǒng)消息聚合、子系統(tǒng)日志聚合，改被動為主動，打破以往的“人找信息、人找任務”的應用模式，創(chuàng)新“信息找人、任務找人”的教育應用新模式。

6.OLAM 技術，即在線分析挖掘技術，融合了OLAP和Data Mining 技術，能夠針對數(shù)據(jù)集市中的各類面向主題的數(shù)據(jù)集，通過配置自動生成各類數(shù)據(jù)魔方(Cube)，以快速形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)魔方池，提供面向主題的展現(xiàn)圖表，確保教育云平臺不僅擁有實時的業(yè)務運行頂層監(jiān)控功能，而且擁有在線分析挖掘功能，能夠有效模擬、預測未來的業(yè)務發(fā)展趨勢，為管理決策、宏觀調(diào)控提供依據(jù)。

7.OGSA 架構技術，即網(wǎng)格服務架構技術，以多個站類、多級站點和多種頻道為三維架構模型，同時支持虛擬化網(wǎng)格式的站群部署、物理化網(wǎng)格式的站群部署兩種部署模式，構建教育門戶網(wǎng)站群，為社會公眾、學生家長提供家?；臃?、教育信息服務。

8.4W訪問控制技術，即從Who、When、Where、What 四個維度進行細粒度訪問行為控制，云端用戶在不同的時間、在教育公共云及教育專有云中所擁有的資源訪問權限是不同的、所擁有的虛擬化個人桌面內(nèi)容是不同的。

9.Hyper-V 虛擬化技術，即采用微軟Windows Server Hyper-V、Virtual Machine Manager 及Self-Service Portal 構建了虛擬化生態(tài)服務器平臺，在單一物理服務器虛擬成數(shù)個獨立的邏輯服務器，按需動態(tài)設置CPU 個數(shù)、虛擬機內(nèi)存、虛擬硬盤大小，支持動態(tài)遷移、故障轉移集群和群集共享卷。

10.IaaS、PaaS、SaaS 動態(tài)融合技術，動態(tài)融合IaaS 層的NOSQL 云盤存儲服務、PaaS 層的共享交換服務及信息資源池的創(chuàng)建與管理服務、SaaS 層的各種專業(yè)化的應用服務及網(wǎng)絡化的信息服務，以形成面向11 類教育用戶群體的綜合云服務體系。

四、寶安區(qū)教育云服務數(shù)據(jù)中心的創(chuàng)新及應用成效

寶安區(qū)教育云服務數(shù)據(jù)中心的核心優(yōu)勢和創(chuàng)新水平如下：

1.打造“一個平臺”，全面利用“1+N”彈性云架構、云服務架構、WOA 架構、OGSA 架構、背景感知計算、內(nèi)容聚合計算、OLAM 分析挖掘等技術整合及聚合所有教育信息資源，包括：教育電子政務、虛擬數(shù)字校園、網(wǎng)絡社區(qū)服務，是業(yè)界領先的教育云平臺解決方案。

2.提供“兩類云服務”，即教育專用云服務、社會公共云服務；為教育管理人員、教育科研人員、學校管理人員、教師、學生等云端用戶提供全面的辦公服務、溝通服務、云盤服務、管理服務、決策服務、教研服務、教學服務、學習服務等；為學生家長、社會公眾提供即時的家校互動服務、教育信息服務等。

3.構建“三個一站式”，即一站式登錄、一站式管理、一站式服務，將接入教育云平臺的所有子系統(tǒng)的單點認證、訪問控制、系統(tǒng)管理、云端服務進行一站式提供，使云端用戶所得到的服務更加便捷、體驗更加良好。

4.確保“四大通”，即身份通、數(shù)據(jù)通、應用通、門戶通，使區(qū)域化的教育綜合云服務中心得以順利建成，它們既相對獨立，又能關聯(lián)互動；使區(qū)域化的數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享、服務共享、多級協(xié)同、覆蓋大教育體系得以實現(xiàn)。

5.遵照“五大化”，即平臺化、系統(tǒng)化、服務化、標準化、個性化的建設指導方針，采用從應用基礎平臺的平臺化、系統(tǒng)化，到云資源（數(shù)據(jù)資源、應用資源）的服務化、標準化，再到云端用戶享受服務的個性化等多位一體的頂層設計。

6.實現(xiàn)“六統(tǒng)一”，即統(tǒng)一身份認證機制、統(tǒng)一訪問控制機制、統(tǒng)一資源聚合機制、統(tǒng)一資源共享機制、統(tǒng)一門戶管理機制、統(tǒng)一頂層監(jiān)控機制，使得面向區(qū)域化的教育綜合云服務體系不僅能夠建立起來，而且能夠滿足未來不斷發(fā)展的教育信息化需求。

7.開辟“七大”創(chuàng)新

(1)創(chuàng)新了“以用戶為導向”的建設模式，順應了教育轉型中教育多元化和個性化的需求，符合區(qū)域教育信息化科學發(fā)展的趨勢；

(2)創(chuàng)新了信息化支撐教育公平的模式，該平臺全面支撐區(qū)域內(nèi)所有公辦教育、民辦教育、社區(qū)教育、成人職業(yè)教育、家庭教育等大教育體系，有力促進了區(qū)域教育的均衡和公平發(fā)展，提高了教育信息化的經(jīng)濟效益和社會效益；

(3)創(chuàng)新了三級協(xié)同工作模式，該平臺建設覆蓋“區(qū)/街道/學校（社區(qū)）”三級教育管理體系，實現(xiàn)了“自上而下”和“自下而上”的信息資源流通和協(xié)同工作，提高了資源利用效率和工作效果；

(4)創(chuàng)新了信息資源共建模式，該平臺順應信息時代的潮流，站在“主動貢獻取代被動消費”革命的最前沿，抓住用戶對象“樂于為內(nèi)容作建設和評估，使用數(shù)字媒介表達自己的觀點”的特點，鼓勵師生主動貢獻優(yōu)質資源；

(5)創(chuàng)新了信息資源應用模式，實現(xiàn)了“信息找人、任務找人”，提升了電子業(yè)務的智慧能力；

(6)創(chuàng)新了內(nèi)部資源和外部資源有機整合的機制，在該平臺中，整合了微軟Live@EDU、寶安區(qū)數(shù)字圖書館資源等一些公益性的免費優(yōu)質資源和工具平臺，實現(xiàn)了互動雙贏的目的；

(7)創(chuàng)新了教育公共服務模式，內(nèi)網(wǎng)門戶網(wǎng)站為教育系統(tǒng)內(nèi)用戶提供服務，外網(wǎng)門戶網(wǎng)站按照電子政務公開的要求，為廣大市民提供了豐富的便民服務項目，從而提升了教育信息化為社會信息化服務的能力(如圖1)。

圖1 寶安教育云服務平臺框架圖

寶安教育云平臺于2011年9月29 日正式開通運行，是一個典型的IaaS、PaaS 及SaaS 融匯一體的綜合云服務平臺。平臺成功實現(xiàn)了傳統(tǒng)數(shù)字化校園從孤立、物理、實體化建設向區(qū)域、虛擬、云化建設的轉型，建成了區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心，統(tǒng)一為全區(qū)提供公共的教育信息化云服務。平臺采用了“1+N”彈性云架構、云服務、WOA 架構、OGSA 架構、背景感知計算、內(nèi)容聚合計算、展現(xiàn)配件渲染計算、OLAM 等技術，實現(xiàn)了從IaaS、PaaS、SaaS 三個層面的虛擬化、彈性化、服務化，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)標準、應用標準、共享標準、安全標準、使用標準、運維標準等標準規(guī)范體系，有效聚合了20 多個IT 系統(tǒng)的應用資源及數(shù)據(jù)資源。通過服務器虛擬集群、存儲、負載均衡、防火墻等核心設備集中部署在全區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃建設的教育云服務數(shù)據(jù)中心，全區(qū)11 類用戶均有各自的個性化虛擬桌面門戶（人人有個性化工作桌面）。教育局、督導室、教科培中心、6 個街道教育辦、6 個街道教研中心、340 多所學校都能均等擁有各自的功能強大且可自定義的虛擬化數(shù)字平臺網(wǎng)站功能（校校為虛擬化數(shù)字校園），惠及全區(qū)教育管理人員、教育科研人員、師生及家長50 余萬人，率先在我國基礎教育領域取得了典型的云計算技術的應用效果，榮獲了“2011 中國城市信息化成果應用獎”的殊榮，提升了區(qū)域教育現(xiàn)代化水平。

五、區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心的發(fā)展展望

區(qū)域教育云服務數(shù)據(jù)中心建設的宗旨是提供豐富、優(yōu)質的教育云服務。十二五期間，寶安區(qū)將繼續(xù)在現(xiàn)有教育云服務平臺的基礎上，通過暢通渠道及引進企業(yè)等源頭活水方式，充分應用云計算技術，有效完成與深圳教育云(鵬云、中國習網(wǎng))、微軟教育云、省部級教育資源云等各類教育資源、完成與市大學城圖書館、區(qū)圖書館等第三方社會資源的深度融合，實現(xiàn)寶安教育云服務平臺各項應用的全面拓展和云間資源直通。通過試點建設3-5 所智慧校園，由智慧校園擔當試驗田先鋒，牢牢把握信息技術與教育教學深度融合的核心理念，通過教育信息化推動教育教學的改革，由試點的學校繼續(xù)探索適合區(qū)內(nèi)學校教育、教學、科研、管理、資源、績效分析等方面的特色及亮點應用，依托已有的教育云服務平臺不斷把智慧校園試點成功的應用及特色亮點通過平臺接口云化，推廣覆蓋全區(qū)所有公、民辦學校、幼兒園，點面結合，不斷優(yōu)化實現(xiàn)“三通兩平臺”，挖掘平臺的新鮮應用供給。強化用戶使用體驗，尤其是資源應用與用戶智能背景的智能感知關聯(lián)，全面實現(xiàn)“人人通”。通過區(qū)域推進的信息化手段嘗試解決非戶籍人口嚴重倒掛、邊遠落后地區(qū)的信息化教育資源不公等問題，讓廣大邊遠落后地區(qū)的學校、幼兒園及外來工子弟平等享有政府主導的教育資源，提高教育質量，有效促進區(qū)域教育現(xiàn)代化的優(yōu)質均衡發(fā)展。

[1]黃明燕，蔡祖銳.云計算教育應用研究綜述[J].軟件導刊-教育技術，2014，01：6-10.

[2]李聰.服務器_網(wǎng)絡_存儲虛擬化技術在數(shù)據(jù)中心的應用研究[D].天津大學，2009，05：1-72.

[3]省級教育數(shù)據(jù)中心建設指南.教育部教育信息化推進辦公室，2013，04：1-61.