淺談智慧校園服務(wù)平臺架構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

王蕊 遼寧建筑職業(yè)學(xué)院

基于信息技術(shù)的日益發(fā)展，對智慧校園平臺功能的要求逐漸加大。智慧校園可以實(shí)現(xiàn)高校務(wù)管理、校園文化建設(shè)和便捷的校園生活，其具有智能化、服務(wù)全面化、資源共享化等顯著特征。

1. 智慧校園服務(wù)平臺的需求分析

需求分析的任務(wù)是通過詳細(xì)地調(diào)查平臺要處理的對象，充分了解原校園信息化建設(shè)的狀況，明確不同用戶的各種需求，在此基礎(chǔ)之上確定新系統(tǒng)的功能。智慧校園服務(wù)平臺是為高校的師生服務(wù)的。在設(shè)計(jì)之前，確定用戶的角色、用戶的需求分析、功能性需求分析及非功能性需求分析。

1.1 用戶組和角色

用戶組是按照高校的機(jī)構(gòu)設(shè)置，把用戶組設(shè)為三級。一級用戶組為各學(xué)院、學(xué)生處、教務(wù)處、圖書館等一級管理部門，二級用戶組為一級管理部門的下屬組織，三級用戶組為個(gè)人用戶。

角色分為管理員和普通用戶。和用戶組相對應(yīng)的有一級、二級、三級管理員；普通用戶為學(xué)生、教師等實(shí)際操作者。

1.2 用戶需求分析

不同的用戶根據(jù)實(shí)際工作的需要對系統(tǒng)的需求不同。如：教師或?qū)W生在使用智慧校園系統(tǒng)平臺時(shí)，輸入用戶名和密碼一次便可以訪問所有的應(yīng)用；系統(tǒng)需要提供足夠大的網(wǎng)絡(luò)存儲空間服務(wù)，可以下載、上傳、共享教學(xué)文件。高校管理者得需求是系統(tǒng)的性價(jià)比，智慧校園平臺的資源整合、訪問控制等；

1.3 功能性需求分析

數(shù)據(jù)存儲的功能性需求包括數(shù)據(jù)的上傳下載，數(shù)據(jù)的刪除、復(fù)制、剪切、粘貼等基本操作，數(shù)據(jù)詳細(xì)信息的獲取、更改，數(shù)據(jù)共享及權(quán)限等。

數(shù)據(jù)計(jì)算的需求分析是指用戶只需要將計(jì)算任務(wù)上傳至服務(wù)器，由服務(wù)器執(zhí)行計(jì)算任務(wù)，返回計(jì)算的結(jié)果或狀態(tài)。

平臺上所有的Web 服務(wù)會隨著校園平臺的建設(shè)逐漸增多，需要集中管理。具體包括服務(wù)注冊、服務(wù)查詢、服務(wù)更新等。身份認(rèn)證統(tǒng)一由認(rèn)證服務(wù)器進(jìn)行身份識別。

1.4 非功能性需求分析

非功能性需求分析包括性能需求、可靠性需求、擴(kuò)展性需求、易用性需求等。

2. 智慧校園服務(wù)平臺架構(gòu)的設(shè)計(jì)

智慧校園服務(wù)平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)是：整合并共享高?，F(xiàn)有的校園信息化建設(shè)的軟、硬件資源，利用先進(jìn)的云計(jì)算功能，通過云計(jì)算提供的服務(wù)模式，進(jìn)行智慧校園服務(wù)平臺架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

2.1 設(shè)計(jì)的原則

智慧校園服務(wù)平臺架構(gòu)的設(shè)計(jì)基于先進(jìn)的云技術(shù)，采用主流的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，本著先進(jìn)性、實(shí)用性、健壯性、可擴(kuò)展性的原則，實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，極大程度滿足用戶的需求。

2.2 體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)

云計(jì)算提供的服務(wù)模式分為三類：軟件即服務(wù)（SaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）[2]。所以在進(jìn)行智慧校園服務(wù)平臺體系架構(gòu)劃分時(shí)，把整個(gè)體系架構(gòu)分為基礎(chǔ)層、平臺層、軟件層。如圖1所示。

圖1 智慧校園服務(wù)平臺體系架構(gòu)

2.3 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在確定采用云架構(gòu)后,DSCP、WSAP、UAP等服務(wù)，需要不同的底層硬件支撐，統(tǒng)一由云技術(shù)將基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化而提供。云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的架構(gòu)可以分為公有云、私有云和混合云三類。出于對數(shù)據(jù)安全的考慮，智慧校園服務(wù)平臺采用私有云。所謂的私有云就是將云基礎(chǔ)設(shè)施與相應(yīng)的軟、硬件資源在校園內(nèi)部防火墻內(nèi)建立，僅供內(nèi)部人員使用。同時(shí)提供外部訪問的方式。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.4 平臺開發(fā)環(huán)境及群集部署

智慧校園服務(wù)平臺使用八臺通用計(jì)算機(jī)組建小型的Hadoop[3]集群來搭建云計(jì)算環(huán)境。Hadoop 是云計(jì)算中比較熱門的技術(shù)，專門用來設(shè)計(jì)處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的計(jì)算框架，它可以為應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)處理的接口，穩(wěn)定、可靠，通過接口，開發(fā)者不需要關(guān)系底層框架的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。部署Hadoop需要在Linux 系統(tǒng)上，所以選擇作為開發(fā)環(huán)境，Java作為開發(fā)語言，云計(jì)算集群部署如下：

(1)節(jié)點(diǎn)配置

設(shè)置八臺節(jié)點(diǎn)的IP地址，將第一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為主節(jié)點(diǎn)NameNode，其他七個(gè)節(jié)點(diǎn)為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)DataNode。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上安裝UbuntuLinux 12.04系統(tǒng)，之后在其上建立Hadoop用戶賬戶，并在NameNode集群節(jié)點(diǎn)上安裝hadoop-1.0.4。

(2)NameNode 和 DataNode 配置

修改每臺計(jì)算機(jī)的hosts 文件。

圖2 基于云計(jì)算的智慧校園服務(wù)平臺拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

(3)SSH 免密碼遠(yuǎn)程登錄配置

Hadoop 集群中各個(gè)節(jié)點(diǎn)彼此之間進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，訪問時(shí)要進(jìn)行安全性驗(yàn)證，換句話說就是要進(jìn)行遠(yuǎn)程安全登錄，是使用SSH通過密鑰和加密、解密的方法來實(shí)現(xiàn)的。為了避免每次訪問都要驗(yàn)證，節(jié)省時(shí)間，配置SSH免密碼遠(yuǎn)程接入，在NameNode節(jié)點(diǎn)上生成公鑰，之后將公鑰復(fù)制到其它的DataNode。如果首次接入成功后，以后的訪問就無需密碼驗(yàn)證。

(4)Hadoop 集群配置

配置Hadoop核心文件，包括 core-site.xml、HDFS、hdfssite.xml、MapReduce、mapred-site.xml。配置core-site.xml如下：

(5)Hadoop 主從設(shè)置

修改文件masters，設(shè)置SmartCampus-01為主節(jié)點(diǎn)：修改文件slaves，設(shè)置其他節(jié)點(diǎn)為從節(jié)點(diǎn)，之后將masters和slaves文件復(fù)制到其它的DataNode中。

2.5 數(shù)據(jù)存儲服務(wù)的實(shí)現(xiàn)

智慧校園平臺的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)主要是指文件的上傳和下載。對于智慧校園平臺用戶來說上傳是把本地文件傳到HDFS 集群，文件存儲在代理用戶的地址下，文件的上傳和下載都是通過業(yè)務(wù)層來調(diào)用持久層的方法來實(shí)現(xiàn)。上傳的操作是由DfsProxy類的copyFromLocal()來實(shí)現(xiàn)，下載的操作是通過DfsProxy類中的getFileStream(String uri)來實(shí)現(xiàn)。

2.6 WSAP 服務(wù)統(tǒng)一訪問平臺的實(shí)現(xiàn)

服務(wù)注冊是通過IServiceRegister接口中的registerService()方法來實(shí)現(xiàn)的，在用戶提交的模板信息中，通過ServiceUtil檢查服務(wù)地址是否存在，通過校驗(yàn)后，調(diào)用持久層的save()方法來實(shí)現(xiàn)服務(wù)注冊。

服務(wù)更新是通過IServiceUpdate接口中的updateService()和cancelService()方法來實(shí)現(xiàn)的。

結(jié)束語：在進(jìn)行智慧校園服務(wù)平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要通過數(shù)據(jù)分析，挖掘有用信息，通過決策優(yōu)化，為用戶提供智能、人性化的服務(wù)，要充分考慮院校自身資源利用，把教學(xué)資源進(jìn)行整合，合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，發(fā)揮其最大的能效。