继续教育信息化平台硬件系统的构建与实践

王立达

(宁波大学成人教育学院，浙江宁波 315016)

继续教育信息化平台硬件系统的构建与实践

王立达

(宁波大学成人教育学院，浙江宁波 315016)

针对继续教育信息化平台建设中硬件系统的建设问题，通过对继续教育信息化平台建设应用规划和硬件系统构建原则的分析，以及对信息化平台硬件运行环境的设计与构建，提出了继续教育信息化平台硬件系统的建设方案。该方案为学生的网上远程学习、学校的各项日常工作信息化提供了保障。

继续教育;信息化平台;硬件系统

0 引言

进入21世纪，随着计算机技术、多媒体技术、通信技术的发展，特别是因特网和移动互联的迅猛发展，人类的社会活动发生了全面、深刻的变化，我国也确定了崭新的经济社会发展目标，高等教育的态势也发生了重大变化。这使服务于终身教育体系的、为提高国民素质、创建文明和谐社会发挥了积极作用的成人高等教育面临着严峻挑战［1］。新时期的成人高等教育模式已不是传统的面授、函授的教学方式，而是在传统基础上的远程课堂教学、课程网站教学、实训、利用教学资源自学、移动学习、在线互动教学等混合教学方式，是终身继续教育模式。信息化网络教学相比传统教学模式，更能培养并提高学生信息获取、分析、创新、利用和交流的能力;网络教学把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段［2］，为学生适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础，更能培养学生良好的信息素养，这已成为共识。因此，许多成人高校大力开展信息化建设，利用现有的通信和网络资源，结合教学管理和学生的实际需要，积极建设具有特色的网上学习、资源组织、教学管理的继续教育信息化平台。

继续教育信息化平台一般由信息化课程资源、软件应用系统和提供服务的硬件系统等组成。硬件系统是开展继续教育信息化的基础和保障，随着继续教育信息化建设的快速发展，使服务于教学和管理的各类应用越来越多。按照传统数据中心建设思路，为避免应用系统之间软件和硬件资源配置的冲突，每增加一个新需求、新应用，就需要有相应的硬件设备配套完善，硬件系统的结构会相应的复杂。如果信息化平台硬件系统构建不合理，就可能导致信息化网络教学平台建设过程中出现很多的问题，比如欠缺整体规划，投资不断加大，资源利用率低等［3］。因此，为成人继续教育量身打造的信息化平台，其硬件系统的构建尤为重要。笔者通过对信息化平台硬件运行环境的设计与构建，提出了继续教育信息化平台硬件系统的建设方案。

1 信息化平台硬件系统构建的依据

1.1 继续教育信息化平台建设的应用规划

根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要》(2010～2020年)、浙江省教育信息化“十二五”发展规划、宁波大学“十二五”发展规划等文件精神，我校要加快发展网络教育，建立继续教育网络课程体系和远程学习系统，为成人夜大和函授、培训项目学生服务。为此，我校立足宁波地方经济和社会的发展，结合当前实际工作需要启动了宁波大学继续教育信息化平台建设项目。建立一套适应学校组织机构、符合工作流程、支持学校管理方式、操作性能和数据需要、适合学生远程学习的继续教育信息化平台。一方面能实现成人教育招生、学籍、考务、财务和毕业等工作环节信息化;另一方面建设网络课程资源，能采用远程教育手段来辅助学生学习，提高学生的学习支持服务。

学校继续教育信息化平台建设初定规划：未来5年内课程存储量到达5 000门左右，满足最大5 000登录并发，能支持一个以课程学习为中心的开放式教学服务平台。继续教育信息化平台硬件系统的建设也围绕这个规划进行。

1.2 信息化平台硬件系统构建的原则

根据建设的规划和要求，明确息化平台硬件系统构建的原则。

规标性。信息标准是信息共享和利用的基础。加强平台标准体系建设，规范平台内各种信息的结构化标准，统一平台应用接口标准，建立和形成本系统的信息化标准体系。

先进性。注重与学校特色和实际情况相结合。在技术路线上，采用行业先进成熟的技术和国际标准体系架构，以实用性为前提，集成先进的硬件环境，使设计更加合理、更为先进。

安全性。在安全设计中全面考虑网络安全、数据安全和用户安全［4］。遵循系统及数据安全性的原则，采用高可靠性的产品和技术，充分考虑该系统运行的安全策略和机制，具有较强的容错能力和良好的数据恢复能力，保证系统安全、稳定、高效地运行。

扩充性。面对信息技术和未来用户数量可能的高速发展，系统的硬件设备和应用系统都具有非常好的扩充性及平滑升级的能力。在系统设计中保证了系统软硬件平台具有良好的鲁棒性［5］，支持系统规模的扩大和业务范围的扩展，能满足今后业务发展的需要，并能在不更改系统的软件结构和网络结构的前提下，方便地支持系统扩容。

稳定性。一般稳定性包括系统的正确性和健壮性两方面，要求系统在网络环境下运行时具有系统管理的数据量大、数据的使用并发性强等特性。因此，一方面系统需在上线前进行反复测试，把错误减少到最小程度，保证系统的正常运转;另一方面，系统具有足够的健壮性［6］，在发生意外情况下，监控系统及平台本身能很好地处理并给出错误提示，并能得到及时的恢复，减少不必要的损失。

开放性。为适应将来业务和技术发展的需求，系统建设本身具有较强的开放性，要求系统基于面向服务的理念构建，将底层的接入与业务的处理分离，实现服务的封装、重用，在增加新业务时无需更改系统的软件结构和网络结构［7］。除具有标准的开放式技术接口外，同时易于被异构系统所引用集成，能完成与现有具有标准接口的系统完全对接，充分利用已有服务为未来新业务拓展。

2 信息化平台硬件系统的构建

2.1 信息化平台硬件运行环境的设计

为了构建一个面向成人学生系统学习课程的服务平台，必须通过多种技术融合把各种课程资源放置到学校内部资源池并允许获得认证的用户访问，用科学规范的管理对这些课程资源进行整合和集成，并构成统一的用户认证及管理、统一的资源管理和统一的权限控制［8］，使平台有效集成并达到性能要求：安全，可靠，稳定，易扩展。对硬件系统的运行环境设计如下：由于各业务子系统采用J2EE多层B/S结构［9］，所以子系统服务器端采用Web服务器/应用服务器/数据服务器3层结构，采用Java技术实现。

2.2 服务器应用功能划分

信息化平台硬件系统的构建关键在于服务器的选择与集成。从未来在线并发用户的规模及系统的并发承载能力与容错性及可靠性出发，按照服务器应用系统构建的原则和网络教学平台建设的应用规划，服务器按用途分为Web服务器、数据库服务器、流媒体服务器、其他应用服务器、备份服务器和存储。按照表1进行应用场景划分服务器的部署及功能，以确保系统未来在线用户满足测量时可靠的接入与反应。

表1 服务器应用功能划分Tab.1 Server application functional division

2.3 存储的配置

根据应用需求，将15块600 GByte、15 000 r/min高速硬盘和15块1 TByte Near-line Serial Attached SCSI(Small Computer System Interface)大容量硬盘配置RAID5或更高的容错级别并划分成几个大规格的NAS(Network Attached Storage)文件存放盘及逻辑单元，然后根据实际需求满足网络附属存储、internet SCSI和Common Internet File System以及网络文件系统(NFS：Network File System)等传输协议，将其按照一定权限和符合特定的一种或多种文件传输协议共享给各个服务器，以满足软件平台的数据交换能力。目前考虑600 GByte的硬盘按照7+7+1节省方式划分两个高速盘，15块1 TByte SATAII盘划分成6+6+3节省方式的大容量盘。4个盘既满足高清课件存放的需求又满足标清课件存放的需求，还能满足系统及数据库备份的需求，且预留的第4个盘可以跟据未来的课件和数据的扩展随时扩容使用。

2.4 服务器应用的构建

目前用户的IT基础架构中应用服务器大约为21台，用户的应用系统包括 Oracle数据库，SQL(Structured Query Language)数据库，远程教学应用以及各类邮件、办公自动化等文件类的应用。出于系统数据的安全性考虑及随着学生注册人数和并发人数发展的需要，服务器应用系统采用集群的方法(见图1)，即Web服务器采用2台以上，前端有一台负载均衡的服务器根据各个Web服务器的负载均衡地分配访问量;而存储器与各台Web服务器相连接，用户上传的文件与网络课程资源都存放在存储器上;多台数据库服务器通过Oracle自带的集群功能达到集群的目的;此结构无论是Web服务器还是数据库服务器，可扩展性都好，可以在以后需要时另外添加，以适应不断增加的负载。

图1 服务器系统集成结构Fig.1 Server system integration structure

3 信息化平台硬件系统的实践

基于信息化平台建设的应用规划及考虑整个应用实际环境情况，提出了硬件系统解决方案，系统拓扑如图2所示。

图2 信息化平台硬件系统架构拓扑Fig.2 Architecture diagram of information platform hardware system

服务器系统全部选用联想2U或4U机架式服务器，3个Intel千兆网卡，支持iSCSI连接，支持虚拟化技术;服务器采用冗余链路互联，主干数据从存储到数据交换机采用主备方式(配合NAS协议为主)的冗余万兆链路，数据交换机到各种门户、数据库及应用服务器采用双网卡、双链路的千兆互联，服务器上2块在线网卡采用主备模式+互为负载均衡应用交换，其余一块网卡做Standby状态。两台数据交换机的千兆光口通过尾纤连接至核心交换机上的千兆光口上形成双交换Internet互通，对数据交换机可以采用端口控制及Access Control List列表控制方式对服务器进行外网访问控制。所有的服务器、交换机、存储之间的连接全部保存冗余链路，保证绝对不会因单物理连接损坏而导致网络及数据的断路，双机或多机热备以防范单机故障。

交换机采用两台万兆上行千兆互联的3层增强型交换机，选择华为H3C S5500-28C-EI。交换机的万兆端口各连接到存储的每个控制器的万兆端口，互为主备兼顾双活模式的IPSAN(Storage Area Network)及iSCSI协议数据交换。千兆端口双链路互联至各服务器，每台服务器配备有3块以上千兆网卡，其中两块千兆网卡连接到交换机做主备及负载均衡，一块网卡或串口线与其余同应用服务器做双机热备或多机集群。

存储系统选用EMC(Electromagetic Compatibility)存储，EMC作为国际一流的存储厂商，其完善的功能及技术支持保证了本平台数据存取的速度、数据存放的可靠性。本次网络教学平台多以学生在线远程访问课程资源及教学互动环节的数据交换为主。本次存储配置的方式以文件读取NAS为主，兼顾非块状性数据交换IPSAN(通过IP网络，将SCSI区块数据转换成网络封包的一种传输标准)完全性存储。学校课件的类型按视频分类可以分为微课程、标清课件、准高清和高清课程，容量上满足5年内课程存储量达到5 000门左右。存储的净容量选取20 TByte左右，由于高清课程的压缩率比和文件较大，所以采用15 000 r/min的高速硬盘做RAID5存放高清课件。采用高速的NLSAS 7.2 kG的硬盘做RAID5存放标清等课件，同时在两组RAID里各保留1个或以上的HOTSPARE盘作为备份热替用，即使每组同时坏掉两个硬盘，也不会导致任何数据丢失。

以上数据库服务器均和存储进行双链路主备链接，通过备份软件进行三级安全备份保护。读写分离服务器原则上不需要和存储连接，考虑备份的必要性也一样以数据库与存储的连接方式与存储互联，由networker备份系统进行数据备份，系统数据备份及恢复策略避免因集群损坏而导致的系统数据丢失。采用一套EMC NetWorker备份软件和一台专用备份服务器，将前端应用服务器的数据通过网络备份到EMC的存储器上，从而实现各应用服务器的数据保护;对整个IT基础架构和网络结构不做任何更改，并将EMC的存储最大限度利用起来;同时NetWorker基于容量收费的模式，考虑到将来的扩展的需求，在用户业务增长，需要增加备份客户端时，不需要再额外购买许可，可以最大限度保护用户的投资。备份服务器的Nagios+Cacti架构可以针对网络和服务器的全面监控解决方案，可以监控网络、服务器、操作系统、中间件和数据库等，也可以通过插件方便地定制化用户监控内容，实现功能扩展［10］。在实际应用中，Nagios+Cacti网络监控方案具有强大的运行维护监控能力和强大的运行维护服务容量，支持服务模块的即插即用，支持多种客户瑞，能很好地实现网络服务的监控管理。

4 结 语

通过对继续教育信息化平台的构思设想以及征求远程应用系统软件开发团队的建议，此硬件系统完整的构建方案最终予以确定并实施。实施后整体的架构描述如下：网络设计采用应用数据、内部服务与外部服务分离的原则，应用系统Web服务器布署在防火墙的DMZ(Demilitarized Zone)停火区，数据库服务器、应用服务器、内部办公服务器等布署在防火墙的非军事区，严格设计访问规则，并配备入侵检测系统，以确保系统的安全。通过测试和运行，符合信息化平台硬件系统构建的原则，达到了预期的建设目标，为学生的网上远程学习、学校的各项日常工作的信息化提供了条件。

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Formation and Practice about Hardware System of Continuing Education Information Platform

WANG Lida

(College of Adult Education，Ningbo University，Ningbo 315016，China)

To solve the problem of the construction of continuing education information platform in hardware system，based on the analysis of the construction of continuing education information platform in application planning and the principles of constructing hardware systems，design and construction of information platform runtime environment，we proposed the construction scheme of hardware system of continuing education information platform.It can provide protection for the students'online learning and school's information work.

continuing education;information platform;hardware system

TP393

A

1671-5896(2014)03-0328-05

2013-11-20

浙江省2013年教育科学规划课题基金资助项目(SCG091)

王立达(1967— )，男，浙江宁波人，宁波大学实验师，硕士，主要从事实验技术、教育技术研究，(Tel)86-574-87220025(E-mail)wanglida@nbu.edu.cn。

刘俏亮)