“北大讲座网”技术选型

文/张亦工

讲座是开拓学生视野、把握学科发展、聆听不同学术观点的重要窗口。一个好的讲座可以引发学生思考，促进学生学术能力的发展，达到提高教学质量目的。“北大讲座网”（http://lectures.pku.edu.cn）始建于2008年底，经过一年多的技术探索和系统开发，于2009年底推出。用户遍及中国大部分省市，以及美国、欧洲等国家和地区。“北大讲座网”一经推出，就得到了全国不少院校的关注，其设计理念合理，技术方案先进，利用很少的人力高质量地完成了大规模的资源采集量，也得到了学校领导和教育部有关管理部门的认可。

需求分析和功能定位

北大以学术活跃、讲座众多而著称。在进行“北大讲座网”设计之初，我们走访了一些院系讲座负责教师和讲座协会的学生，发现北大讲座服务存在如下问题：1.讲座信息只在本院网站或邮箱发布，不利于跨学科交流；2.发布在院系网站上的讲座信息与其他信息混杂，不利于及时发现；3.以海报发布的讲座预告对于分散办公或不坐班的师生来说往往不能及时获知；4.部分院系会对讲座实况录像，但多以收藏为主；5.院系很少对拍摄的讲座视频加工，质量粗糙，难以二次利用。因此，建立“北大讲座网”，在全校范围内统整讲座信息发布，并提供讲座信息的检索查询服务，有助于提高讲座参与人数，促进学科之间的交流；以专业化的拍摄队伍采集讲座视频，可有效保证讲座拍摄质量。建立讲座视频点播平台，让北大讲座资源打破时空限制，为更多师生服务。

在需求分析的基础上对其进行可行性分析，提出若干条性能要求，包括：1.讲座预告信息要及时、准确和畅通，因此要允许并鼓励院系讲座负责教师或热心师生发布讲座信息；2.要能支持对于讲座信息的关键词检索，以提高讲座资源的利用率；3.讲座信息可添加院系图标，提高讲座信息分类的醒目性，体现院系的个性化；4.讲座视频编码流程自动化，自动添加预先准备的片头片尾，实现拍摄后一键上传；5.自动叠加水印，保护版权。

考虑到北大每日讲座数量多，而拍摄人力有限，因此，讲座视频加工流程的自动化和并发加工能力，成为技术选型的重点考虑因素。

工作流程和网络结构

“北大讲座网”系统由三部分组成，即讲座信息发布系统、视频编码加工系统和讲座资源存储管理系统。工作流程设计

“北大讲座网”的特色在于对相关的工作流进行了充分的分析和精心的设计，并用自主研发的软件系统支持讲座服务的全过程（北大讲座网系统工作流程见图1）。

1. 支持讲座信息发布工作流

北大讲座网的讲座信息主要有两个来源：一是讲座网派专人搜集并发布讲座预告信息，二是各院系信息管理员或师生主动发布讲座预告信息。为此，北大讲座网实现了与校内门户的统一认证。

为了提高讲座资源的利用率，我们定义了讲座资源的元数据结构，并有机地渗透于讲座信息发布模板中，包括：讲座标题、副标题、主讲人、讲座人简介、讲座简介、联系方式、讲座地点、讲座时间、所属部门（加星号的为必填项）。

北大讲座网支持对讲座信息的多种检索路径，如按照院系分类查询、提供全文搜索、按日期快速定位查询等。已经上线可以点播的讲座在该讲座信息发布页面会出现一个摄像机图标，提示可以点击观看该讲座录像。

2. 支持讲座视频拍摄工作流

目前北大讲座网有两个拍摄团队，分别来自现代教育技术中心和图书馆。为了更好地分工协作，我们开发了拍摄派单系统。拍摄人员可以根据已发布的讲座预告

表1讲座网MPEG-2视频标准

立体声信息认领打算拍摄的讲座，拍摄组负责教师也可以通过这个系统将某讲座拍摄任务分发给拍摄人员。

为了保证讲座的拍摄质量，讲座拍摄团队每个人都有一套装备，包括相关的软硬件，保证了开机即可工作，拍摄完成后须将拍摄的原始视频数据转为MPEG-2格式。

我们对于各种拍摄情况都有严格的规程，每周有定期的拍摄工作交流会，由有经验的教师进行点评。出勤人员拍摄完成后登录系统提交拍摄回执，回执信息包括拍摄状态、主讲人授权发布情况等。表1为北大讲座网现在采用的视频标准。

3. 发布讲座视频工作流

北大讲座网的发布系统是由现代教育技术中心搭建的基于苹果系统的Podcast Producer的Web发布平台。发布人员将转换的MPEG-2格式的视频文件提交给Web发布平台，并导入讲座信息数据（讲座标题、主讲人、简介、所属院系等），由事先编制在苹果系统里面的发布工作流将发布员提交的MEPG-2视频数据和资源信息提交到素材资源系统进行备份，同时将提交的MPEG-2视频数据按照定制的格式进行视频压缩编码，自动添加片头片尾和版权保护水印，最后自动提交到讲座发布资源系统，提供讲座的视频点播与查询服务。网络结构设计

目前北大讲座网依托现有校园网架构，以CERNET为应用扩展，分布结构如图2所示。

服务器采用苹果公司的Xserver机架式服务器，具体配置为一颗四核Xeon CPU (每个CPU主频为3.0GHZ)，内存为12GB，硬盘2×146GB，双千兆以太网卡，QLogic 4GB光纤通道卡（用于连接SAN存储系统），集成RAID 1，双电源冗余。

根据不同需求建立了两套存储系统，对于MPEG-4资源采用基于光纤通道的SAN存储系统，并且通过XSAN系统使多台服务器可以共享读写访问，以满足高速、高并发量的访问需求。对于要求高质量视频信息作为素材保存的MPEG-2采用iSCSI存储解决方案，该方案在得到大容量存储空间的同时因采用基于以太网传输的iSCSI技术，可以很方便地与其他媒体资源管理系统共享资源。

为了提高系统安全，将数据库服务器、编码服务器放置在基于以太网LAN后端网络（不直接与外网相连），编码时只须通过Web服务器提交编码需求，该服务器通过Xgrid控制器分派工作流任务给编码服务器集群，同时通过文件系统将需要编码的原始文件提交给编码服务器。编辑完成后，编码服务器将原始的MPEG-2素材文件通过以太网LAN备份到iSCSI存储，同时将编辑好的MPEG-4文件通过光纤网络写入到XSAN存储，并提交该视频文件的相关元数据和链接地址给数据库服务器，以便于Web服务器和流媒体服务器发布讲座信息和讲座视频。

软件环境方面，操作系统采用Mac OS X Server Version 10.6 Snow Leopard，iSCSI服务器由rPath Linux驱动的Openfiler搭建，Web服务器采用Apache 2.2.11，数据服务器采用MySQL 5.0.24。

图1 系统工作流程

图2 系统网络结构

图3 前端网站功能模块

系统结构组成

北大讲座网系统主要由三大子系统构成。前端网站

图4 前端业务平台功能模块

图5 后台管理系统功能模块

图6 北大讲座网日访问量分布

前端网站主要是提供给普通用户查询讲座预告信息、订阅下载与观看讲座视频信息、申请讲座录像服务、下载常用软件、使用IAAA统一认证账号发布讲座预告信息（须审核）等，如图3所示。讲座预告和讲座视频按院系划分并支持关键字全文搜索，用户可以很方便地找到自己需要的内容，点击讲座网首页日历中的日期，可以得到当天讲座预告，同时用户可以通过RSS订阅讲座视频。前台业务处理子系统

该系统主要提供给院系信息发布员、讲座拍摄单位发布讲座预告、首页幻灯片、讲座视频等信息，另外提供讲座拍摄单位讲座派单功能和一定的用户管理功能等（见图4）。后台管理子系统

后台管理提供给系统管理员设置系统运行的基本参数，如数据库地址、用户名、密码、网站基本信息、数据库备份与恢复等功能（见图5）。

应用情况

“北大讲座网”是一个讲座资源服务平台，实现了讲座预告信息、讲座录制、编码和发布过程的整合，其突出特点是视频发布过程简单，自动化程度高，服务完善。

具体说来，解决了以下问题：

1. 为大学各部门提供了一个统一的讲座信息和讲座资源的发布平台。方便师生了解全校讲座预告信息，可访问和查询讲座资源。通过认证的注册用户还可以自主发布讲座信息和讲座资源；

2. 为讲座拍摄单位提供讲座拍摄信息，并完成讲座拍摄任务分配、拍摄状态监控、讲座视音频自动编码转码、添加片头片尾和版权保护水印，以及讲座原始素材的自动备份管理和流媒体自动发布共享等。

目前，北大师生在校内无须注册就能在PC、iPod和移动电话等设备上观看、订阅讲座资源。在校外，只有讲座人同意开放的讲座资源才能被点播，以讲座视频介绍中是否有“锁”图标区分。

北大讲座网开通至今拥有近40万用户，截至2012年6月，除假期外的日平均点击率约5000PV，最高达8039PV。在学期中段，每日讲座预告发布数量平均可达15~20个，视频可达5~7个。现有讲座视频包含众多国内外、校内外知名人士的讲座，如诺贝尔奖获得者讲座10余场。也记录了一些系列讲座，如前沿交叉学科研究院的“跨学科学术交流讲座”，环境科学与工程学院的“环境科学与工程前沿”，就业指导中心的“职场北大人”系列讲座等。

图6为北大讲座网自2009年6月至2012年6月的日访问量分布，从中看出讲座网的发展历程及各学期访问量逐年上升的情况。

北大讲座网秉承将教育作为公益事业的原则，免费向公众开放。自运行以来已获得越来越多校内师生的知晓与认可：有一些固定使用的群体纷纷反映北大讲座网实用、高效，正是他们所需。北大讲座网将继续升级系统、更新设备、增加更多服务，包括与其他院校合作研究讲座资源的共建共享，对社会开放，以展现北大的社会责任感，支持“服务社会、回馈社会、促进知识的传播和发展”的理念。