數(shù)字化校園建設淺析

查 偉

(湖北科技學院 網(wǎng)絡管理中心 ，湖北 咸寧 437100)

數(shù)字化校園建設淺析

查 偉

(湖北科技學院 網(wǎng)絡管理中心 ，湖北 咸寧 437100)

針對高校在建設數(shù)字校園中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象，做出了自己的思考，什么是數(shù)字化校園，數(shù)字化校園要建設什么內(nèi)容，建設數(shù)字化校園的過程中要用到什么技術，都進行了認真的說明，并給出了數(shù)字化校園建設六大模塊的基本框架和實施方法。通過設定數(shù)字化校園建設六大模塊，在實施方法上討論了規(guī)范、統(tǒng)一的信息系統(tǒng)標準。

數(shù)字化校園；數(shù)據(jù)庫；信息門戶；統(tǒng)一身份認證

中國的教育和科研計算機網(wǎng)絡現(xiàn)在已經(jīng)接入到2 000多所高校，校園網(wǎng)已經(jīng)是每所高校的必備設施，教育網(wǎng)在我國的高校建設中發(fā)揮了巨大的作用，它對高校的教學、科研、管理做出了很大的提升。但是隨著科技的進步，師生越來越不滿足校園網(wǎng)僅有的作用，現(xiàn)在的云計算、大數(shù)據(jù)這些概念也深入人心，在這個時候有人提出了數(shù)字化校園的概念。

什么是數(shù)字化校園？數(shù)字化校園是利用計算機科學技術、網(wǎng)絡通信技術來科學規(guī)范的管理，對校園網(wǎng)內(nèi)的教學、科研、管理等所有信息資源進行整合、集成進行全面的數(shù)字化，用以構成統(tǒng)一的用戶管理、統(tǒng)一的資源管理和統(tǒng)一的權限控制。也就是說數(shù)字化校園最核心的東西是對學校的科學管理。

現(xiàn)在擺在我們面前的就是數(shù)字化校園具體的建設內(nèi)容，需要購置什么設備，需要開發(fā)什么軟件，以下是數(shù)字校園的模型圖(見圖1)：

圖1 數(shù)字校園模型

一、數(shù)字校園基礎設施的建設

基礎設施建設包括網(wǎng)絡的布線，交換機、路由器、服務器集群、海量存儲、高性能計算機，還有安全設備，包括防火墻、認證服務器等。這些硬件設備，一般在建設校園網(wǎng)的時候，學校已經(jīng)有很大的投入，有了這些設備基本上已經(jīng)滿足DNS,DHCP,RADIUS,PROXY,VPN等服務，這個時候校園里的用戶可以上網(wǎng)瀏覽資料，如果有部門開發(fā)了自己的辦公系統(tǒng)也可以在上面運行，比如，人事系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、財務系統(tǒng)、教務系統(tǒng)等等，但是這些系統(tǒng)都是獨自運行，里面的數(shù)據(jù)是不共享的，就像是一個個的信息孤島，每個部門的數(shù)據(jù)都不一樣，這樣難免會造成一些錯誤，給學校的管理帶來很大的不便。

二、數(shù)據(jù)中心的建設

隨著云計算和虛擬化的推進，數(shù)據(jù)中心的建設進入了迅猛發(fā)展階段。基于虛擬化和云平臺的建設、數(shù)據(jù)中心機器整合成為數(shù)字校園建設的主要投資對象。數(shù)據(jù)中心硬件設備正沿著由物理的主從架構時代到虛擬化，最終到云形態(tài)的演進路線不斷發(fā)展。面對巨量數(shù)據(jù)處理的需求，傳統(tǒng)方式以前是以采購高性能的服務器與存儲設備來應對，也就是學?；ň拶Y購買小型機來應對海量的服務，但這些服務商卻反其道而行，改為使用相對低價的通用服務器硬件，運行這些廠商自行發(fā)展的分布式系統(tǒng)，將大量通用服務器和存貯設備組成加大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理叢集環(huán)境來處理網(wǎng)絡用戶發(fā)出的需求。這樣滿足了數(shù)據(jù)中心業(yè)務的需求，也保證了以前購買的硬件設備不至于浪費。

運算、存儲、網(wǎng)絡三合一的超融合基礎架構結合了虛擬化、軟件定義化、叢集分布式架構于一身，可以標準化通用硬件構成的基本節(jié)點，建構出便于靈活擴展、完全依靠軟件驅(qū)動的IT環(huán)境。超融合架構使用存儲集群的分布式特性交付性能。數(shù)據(jù)高可靠是有效存儲服務的基礎，多重自我數(shù)據(jù)保護機制，包括數(shù)據(jù)多副本技術、智能的數(shù)據(jù)自愈功能等。多數(shù)超融合系統(tǒng)默認下對數(shù)據(jù)保存至少兩個副本。這種冗余存儲意味著集群的有效庫容是購買容量的一半。為了能靈活地調(diào)配資源，超融合架構采用了以虛擬機為核心、軟件定義式的資源運用形式，資源調(diào)派均不涉及底層實體硬件的組態(tài)設定調(diào)整，純粹以軟件定義方式來規(guī)劃與運用底層硬件資源，當控制虛擬機宕機后，IO路徑切換到其它控制虛擬機中，從而保持業(yè)務的連續(xù)性。在傳統(tǒng)的虛擬化架構中，虛擬機存儲在陣列中，這個平臺就只用于存儲，一般經(jīng)由一個專門的存儲網(wǎng)絡。保持存儲與計算的獨立能在一方發(fā)生問題時不牽連另一方。常見的操作挑戰(zhàn)源自于兩個獨立的團隊，大家相互不清楚對方的領域，兩個團隊該緊密合作。但在多數(shù)企業(yè)中這些團隊有沖突，在兩個團隊之間溝通配置請求與性能檢修復雜又緩慢。超融合的另一個益處在于管理的整合，虛擬化團隊將管理計算與超融合存儲。一般地，這對于曾經(jīng)虛擬化與存儲團隊各顧各來說有著積極意義。虛擬化團隊可以在需要的時候立即配置存儲，訪問他們所需的性能數(shù)據(jù)。虛擬化團隊必須學習存儲知識。多數(shù)超融合產(chǎn)品通過使用大量SSD提升性能，從而簡化了存儲管理。在桌面虛擬化的傳統(tǒng)部署方案中，隨著業(yè)務桌面的增加，性能會受限于存儲網(wǎng)絡。但是在分布式架構中，隨著擴展的節(jié)點增加，對外提供的性能也隨之增加。

數(shù)據(jù)庫可以說是數(shù)字校園的基石，如果數(shù)據(jù)庫開始時沒規(guī)劃好，等到數(shù)據(jù)海量時將會是一個災難，現(xiàn)在市面上用戶數(shù)量比較多的是甲骨文的ORACLE，IBM的DB2，還有SYBASE公司的SYBASE這三種數(shù)據(jù)庫，這三種數(shù)據(jù)庫都各有特點，他們都是第三代大型數(shù)據(jù)庫，他們都可以管理海量的數(shù)據(jù)。第三代數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生于20世紀80年代，它們都支持對象管理、數(shù)據(jù)管理和知識管理，并且對其它系統(tǒng)開放，它們都支持數(shù)據(jù)庫語言標準，標準網(wǎng)絡協(xié)議，有良好的可連接性、可移植性和互操作性。這些數(shù)據(jù)庫都支持多種數(shù)據(jù)模型，比如：面向?qū)ο蟮哪Ｐ汀㈥P系模型，并和諸多新技術相結合，比如：并行計算技術、分布處理技術、人工智能技術、模糊技術、多媒體技術。但是綜合考慮Oracle的數(shù)據(jù)庫更適合，它的市場占有率達到了48%，也就是說經(jīng)過了更多用戶的測試得到大家認可，它的處理速度極快、安全級別很高。更神奇的它支持快閃和完美的恢復，即便是硬件壞了，數(shù)據(jù)也可以恢復到故障發(fā)生前的1s。用幾個數(shù)據(jù)庫做負載的大型數(shù)據(jù)庫，它能在30s以內(nèi)做到故障恢復。

再接下來就要考慮買多大的數(shù)據(jù)庫了，ORACLE公司賣的數(shù)據(jù)庫是按用戶數(shù)來賣的，數(shù)據(jù)庫用戶數(shù)的計算方式是，標準版的用戶數(shù)等于服務器的CPU數(shù)乘上10用戶數(shù)，企業(yè)版的用戶數(shù)等于服務器的CPU數(shù)乘上25用戶數(shù)。學校應該根據(jù)學校數(shù)據(jù)的發(fā)展情況來訂購，一般保留足夠的冗余，不至于要經(jīng)常的加大數(shù)據(jù)庫，也不應該超規(guī)模的購買，造成不必要的浪費。

三、中間件平臺的建設

中間件其實是一種獨立的系統(tǒng)軟件或者是特殊的服務程序，它存在于操作系統(tǒng)和應用軟件之間，分布式應用軟件借助這種軟件在不同的技術之間聯(lián)絡通信共享資源。它有著如下特點：滿足大量應用的需要、它能運行多種硬件和OS平臺、支持分布式計算、提供跨網(wǎng)絡、跨硬件設備、跨OS平臺的應用服務，或者交互服務的功能，它還支持標準的協(xié)議和接口。

現(xiàn)在市面上有多種的中間件產(chǎn)品，如BEA公司的tuxedo，IBM公司的weblogic，oracle、sun和ms也開發(fā)有自己的中間件產(chǎn)品，有的人認為ORACLE的數(shù)據(jù)庫，該用ORACLE的中間件比較好，但是通過用戶反應，WEBLOGIC的中間件比較好用， 如果實力允許的話，自己開發(fā)好用的中間件也未償不可。

中間件在數(shù)字校園的建設中是必須要的，因為我們在建設校園網(wǎng)的初期，已經(jīng)開發(fā)了大量的應用，如果把這些系統(tǒng)推倒重來的話，就會造成極大的浪費，比如，有的軟件是C語言寫的，有的是JAVA寫的，有的是用MYSQL的數(shù)據(jù)庫，有的是用ACCESS數(shù)據(jù)庫，有了中間件，對于我們再開發(fā)新的應用要簡單得多。

四、核心應用系統(tǒng)的建設

在高校里核心應用主要包括辦公OA、財務管理軟件、科研管理軟件、人事管理軟件、招生就業(yè)軟件、一卡通、圖書管理軟件、教學管理軟件，資產(chǎn)管理軟件、學生迎新管理軟件等等。這些系統(tǒng)以前有開發(fā)了的，有的還沒開發(fā)的，這些系統(tǒng)只能算是一個個的信息孤島，有了這些我覺得還不能算是數(shù)字校園。

數(shù)字校園是信息技術與學校教育的深度融合，時間和空間維度不斷拓展，人才培養(yǎng)模式和科研組織模式深入創(chuàng)新，管理與服務高度信息化，建設目標就是建設面向人才培養(yǎng)、科學研究、校務管理、社會服務、基礎設施、云服務平臺、信息資源等的信息技術服務體系。為達到這個目標我們需要建設虛擬學習社區(qū)、網(wǎng)絡教學平臺、虛擬實驗平臺、師生交流平臺、教學評價平臺,實驗室開放管理平臺、多媒體教室、辦公自動化、人事、財務、資產(chǎn)等幾大協(xié)同工作平臺,新一代校園安防系統(tǒng)、校園能源監(jiān)控系統(tǒng)、虛擬化服務器群和存儲群,桌面與應用虛擬化平臺，高性能科研計算的云服務,內(nèi)容管理和信息發(fā)布云服務平臺,面向用戶的個性化信息服務平臺,安全方便快速的云服務平臺，為全校師生員工和社會大眾提供大眾化和個性化的信息服務,提供公共數(shù)據(jù)庫資源、數(shù)字圖書館、教學資源、數(shù)字檔案館、數(shù)字博物館,校園地理信息系統(tǒng)資源。

五、統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)建設

我國的高?；疽呀?jīng)完成了自己的網(wǎng)絡基礎建設，并已完成了基本的應用系統(tǒng)，比如：辦公系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、教務系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、財務系統(tǒng)、招生就業(yè)系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)是為了方便老師查詢，把局域網(wǎng)或者單機版的系統(tǒng)移植到了Internet中，為了查詢這些數(shù)據(jù)，學生老師要在每個系統(tǒng)中注冊用戶名和密碼，這樣無形中增加了用戶的登錄次數(shù)，也加大了管理員的管理難度。其次，各個系統(tǒng)的身份認證機制不同，大大增加了網(wǎng)絡信息安全隱患，使得整體的安全性降低，從而加大了安全風險，這樣對開發(fā)統(tǒng)一的身份認證系統(tǒng)很有必要。

縱觀現(xiàn)在的統(tǒng)一身份認證技術，參考國內(nèi)外數(shù)字化校園建設經(jīng)驗，采用對基于門戶系統(tǒng)的LDAP技術和CAS協(xié)議的認證系統(tǒng)比較好，它能確保單點登錄，流程簡潔可靠，并將學校內(nèi)部外部的網(wǎng)絡資源有機連接一體，能使原本單一的服務轉(zhuǎn)向多元化的服務。

六、信息門戶系統(tǒng)的建設

校園信息門戶是校園網(wǎng)集成校內(nèi)各類信息集中和發(fā)布的平臺，它位于各類應用之上，是數(shù)字化校園的窗口，它以瀏覽器的方式向用戶展現(xiàn)數(shù)字化校園的各種應用信息，能有效地整合各類應用信息之間的縫隙，并且還能提供許多有價值的功能，例如：安全性、檢索、個性化等等。門戶網(wǎng)站的主要內(nèi)容包括：信息的集中及發(fā)布、一次性登錄、內(nèi)容定制、個性化服務、消除內(nèi)部用戶內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)間的界限等等。(見圖2)

圖2 校園信息門戶示意圖

高校的信息門戶不只是信息發(fā)布平臺，而是要整合校內(nèi)資訊，將校內(nèi)的資訊一網(wǎng)打盡，師生還可自行訂閱自己喜歡的信息內(nèi)容，并且可以做到查成績、查工資、查校園卡余額、查會議通知、查圖書、查車次等等，還要能閱讀，看報紙、看電視、聽音樂、讀期刊、聽講座。信息平臺還要能提供溝通的手段，包括郵件、留言薄、聊天室、討論版、短信等。

數(shù)字校園信息門戶要用到 PORTAL SERVER技術，它分為三個部分，PORTAL,PORTLET和PORTLET容器，它是整個PORTAL系統(tǒng)的運行支撐環(huán)境。(見圖3)

圖3 PORTAL的體系結構圖

高校信息化建設已經(jīng)進入到跨業(yè)務領域信息共享、到了建立全校統(tǒng)一集成的信息系統(tǒng)階段，建設的目標是實現(xiàn)整個學校的信息系統(tǒng)集成、信息共享與工作協(xié)同。因此，將眾多的信息系統(tǒng)整合，并把系統(tǒng)中大量的信息進行科學、規(guī)范的定義和分類，使信息有序的流通才能保證信息的一致性

和權威性，這樣才能發(fā)揮數(shù)字校園的綜合效益。此外，高校間應該共享數(shù)據(jù)，高校信息化建設也需要制定統(tǒng)一的高校管理標準。有了統(tǒng)一的信息標準，高校在建設數(shù)字校園的數(shù)據(jù)建模、加工處理、信息采集、數(shù)據(jù)交換的過程中也就有了統(tǒng)一的規(guī)范，最大限度地實現(xiàn)資源共享。建設數(shù)字化校園是個復雜而艱辛的過程，學校領導的決心和意志是不可缺的因素，有了上下一心的團體，數(shù)字校園將會建設得非常美好。

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2095-4654(2016)12-0071-04

2016-09-22

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