基于云计算与数字化校园的探索

胡运江

摘要：如今云计算技术的高速发展已经渗透到各个领域，云平台成为数字化校园信息化建设的最好选择，同时云计算技术应用不断普及，成为数字化校园建设的必要条件。该文在介绍云计算技术的基础上。提出了基于云计算的数字化校园建设总体框架，围绕该框架深入阐述了其特征、建设目标、原则、思路、总体规划、SPI架构、SOA总体设计、数据交换，共享，身份认证平台等核心技术问题，展望未来云计算在数字化校园中的运用。

关键词：云计算；数字化校园；平台

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）16-3941-02

1 云计算的概念

云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。

2 云计算与数字化校园的应用

2.1 云计算在数字化校园建设中具有的服务特征

1） 快速可伸缩性：云”的规模可以动态伸缩，基于SOA架构，松耦合，扩展性强便于快速部署新的应用系统。满足应用和用户规模增长的需要。

2） 快速自助服务：师生可以按需方便地获得资源，如自助选课、自助缴费、自助充值、资源下载、信息查询、智能提醒等。通过统一身份认证平台和校内网络的部署，以统一标准的机制（认证机制、安全机制等）获取服务， 通过任何客户终端例如：笔记本电脑、台式机、PDA、Gphone、Iphone、平板电脑等均可访问。

3） 虚拟化和同质化：通过成熟稳定的网络环境，资源虚拟化；虚拟化技术可以实现在多种OS上运行同一个OS的同一个版本；包括单系统虚拟化和多系统虚拟化，单系统虚拟化可以把一种机型变成另一种机型，实现同质化，也可以把一台机器变成多种机器来使用，实现异构化 多机虚拟化把多台、多机型的系统变成一台机器来使用。这就要求数字化校园平台支持分布式部署。

4）廉价且易计费：通过数字化校园平台（统一信息门户平台），可集中进行校园卡消费的查询、异常消费监控、接入平台应用系统服务整合，个性化服务等。

5） 先进的安全措施：云计算系统由于在物理上是一个分布式体系，对信息安全和灾害防御等问题都会有更高的要求，也需要更先进的技术和措施来解决。可以通过双机热备、异地备份、Raid机制、木马防御、敏感数据加密等来解决这些问题。

2.2 建设目标

教学数字化，产学研数字化，学习数字化，生活数字化，一站式服务，环境数字化，管理数字化等等。

2.3 建设原则

首先要有顶层设计以便总体规划，分步实施，其次分步实施做到以用促建，突出重点实现资源共用，信息共享。

2.4 建设思路

首先建设数字化校园平台，其次集成现有系统，然后建设重要应用，最后扩展后续应用。

2.5 总体规划

一个中心一个标准：决策型数据共享中心、符合国家教育部的教育信息化标准。三加一个平台：统一信息门户平台、统一身份认证平台、数据交换平台、掌上校园平台外加业务支撑系统数字迎新、人事、教务、学工、电子离校、学生住宿等第三方系统集成应用系统对接、数据对接、业务对接、认证对接。

2.6 数字化校园SPI架构图

如图1所示。

2.7 基于SOA的总体设计架构

首先我们在基础层设置：校园网支撑，门户服务器、应用服务器、目录服务器，网络安全，数据共享中心；应用组件设置：定制服务，认证服务，自动分析服务，插件管理服务，标准规范服务，集成服务，工作流，新闻服务，消息服务，监控服务，报表服务，日志服务，反馈服务，测评服务等。业务层设置：迎新系统，离校系统，宿舍管理系统，人事系统，OA系统，教务系统，财务系统，图书系统，科研系统，资产系统，学工系统，校友系统，远程教育，后勤系统，统一认证统一授权。门户设置：业务办理，决策支持，综合校情，管理支持，公共信息，个性化信息，登陆界面等。最后就是用户群设置：教师，学生，领导和其他人员。

2.8 数字校园整体交互逻辑

数字校园我们可以通过统一的信息门户平台登陆，根据不同的权限访问数据共享中心，实现不同的数据共享功能，比如我们可以通过管理员权限管理平台，消息管理，web管理等，用户可以查询自己的相关信息，实现数据交互。

2.9 数字化校园网络架构

用户通过因特网接入，通过不同的设备终端，在教学区，办公区，生活区等不同场所访问数字化校园平台，校园一卡通平台和应用系统平台（教务，学工，图书，财务，迎新，离校，宿舍，校友，人事，科研，资产等）

2.10 数字化校园的产品结构

1） 数字化校园平台：信息标准化体系、统一信息门户平台、统一身份认证平台、数据交换平台、数据共享中心、掌上校园平台等

2） 综合管理：一卡通管理平台、协同办公系统、综合校情分析系统、图书管理系统、能源管控平台、电子支付平台、财务管理系统、邮件管理系统、网站群管理系统等。

3） 学习（学生）：教务管理系统、学工管理系统、数字迎新系统、电子离校系统、学生收发费系统、注册报到系统、招生管理系统、就业管理系统、校友管理系统等

4） 教学（教工）：人事管理系统、科研管理系统、工资查询系统、职称评审系统、资产管理系统、网络教学系统等

2.11 数据交换中心平台

获取交换数据、对数据加密、压缩、数据上传、数据接收，解压、解密、抽取、过滤、数据入共享中心，同时转发给订阅的其它部门。全面支持异构数据，包括ORACLE、SQLSERVER、MYSQL、DB2、SYBASE、ACCESS、DBF、EXCEL、XML、TXT、Web service接口等各种数据格式；基于XML标准的数据交换流程控制；支持数据订阅功能，优化数据交换流程，优化数据交换服务器资源；支持大文本数据交换；支持多种方式的时间调度控制数据交换流程。

2.12 统一身份认证平台功能

基于角色的访问控制模型（RBAC）、权限的多级管理、分级授权机制、统一的认证和授权管理机制、提供跨平台的权限管理接口、基于LDAP协议的OpenLDAP身份目录存储、提供多种安全方式保证认证信息安全、支持多种语言（JAVA、.NET、Delphi、VB、VC、PHP、ASP）开发的业务系统认证、采用动态密钥的加密方法确保认证信息的安全性、自动获取各业务系统用户信息，无需进行同步

2.13 决策型数据共享中心

支持多种关系型数据库Oracle、SqlServer、DB2、Sybase等、建立学校统一的信息标准以国标、教育部标准为基础，结合学校实际情况、对数据合法性进行分析、验证数据合法、准确性，对基础信息分析、通过数据挖掘功能提供决策支持信息、对信息进行分类、估值和预言、对数据高性能查询进行处理、对海量数据进行性能调优处理，检索数据不超过3S、历史信息分析存储、不删除数据原则。

2.14 综合决策管理系统

教师工资情况、财务收入分析、科研经费与产出、一卡通消费分析、学生收费情况、学生欠费情况、住宿费缴纳情况、工资与职称分析、财务支出分析、报销情况分析。

3 云计算和数字化校园的未来

在全球信息化高速发展的今天，云计算广泛应用于数字化校园建设中就要求：学校—给每个学校独立的域名，开设网上“虚拟数字校园”空间，给学校的教师、学生和家长等用户提供统一、丰富、标准的校园信息化应用服务。.教师—给教师提供工具和信息，以便遵从教育管理与业务的要求，并增加对学生的个性关注与指导，提升教学效果和质量；教师可以使用统一的资源共享平台扩充教学素材、共享教学知识、发布教学资源，增强交流与协作。学生—给学生一个安全账号，在学校或家里的任意一设备终端登录到个人门户网站，浏览并使用网站上的教学资源、电子邮件、课程作业、个人时间管理等信息和功能。家长—给家长提供积极参与小孩教育的机会。家长通过家长门户查看小孩在学校的表现情况、考试成绩、近期学习任务、时间表和即将到来的学校活动等信息。家长通过手机短信随时了解学生的动态，成绩等信息。

谈到数字化校园建设， 其实也就是“教育云”。云计算在教育领域中的迁移称之为“教育云”，是未来教育信息化的基础架构，包括了教育信息化所必须的一切硬件计算资源，这些资源经虚拟化之后，向教育机构、教育从业人员和学员提供一个良好的平台，该平台的作用就是为教育领域提供云服务。

参考文献：

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[2] 罗军舟.云计算：体系架构与关键技术[J].通信学报，2011（7）

[3] 陈康，郑伟民.云计算：系统实例与研究现状[J].软件学报，2009（7）.

[4] Tom White. Hadoop权威指南[M].北京：清华大学出版社，2011.