数字化校园建设浅析

查 伟

(湖北科技学院 网络管理中心 ，湖北 咸宁 437100)

数字化校园建设浅析

查 伟

(湖北科技学院 网络管理中心 ，湖北 咸宁 437100)

针对高校在建设数字校园中出现的一些现象，做出了自己的思考，什么是数字化校园，数字化校园要建设什么内容，建设数字化校园的过程中要用到什么技术，都进行了认真的说明，并给出了数字化校园建设六大模块的基本框架和实施方法。通过设定数字化校园建设六大模块，在实施方法上讨论了规范、统一的信息系统标准。

数字化校园；数据库；信息门户；统一身份认证

中国的教育和科研计算机网络现在已经接入到2 000多所高校，校园网已经是每所高校的必备设施，教育网在我国的高校建设中发挥了巨大的作用，它对高校的教学、科研、管理做出了很大的提升。但是随着科技的进步，师生越来越不满足校园网仅有的作用，现在的云计算、大数据这些概念也深入人心，在这个时候有人提出了数字化校园的概念。

什么是数字化校园？数字化校园是利用计算机科学技术、网络通信技术来科学规范的管理，对校园网内的教学、科研、管理等所有信息资源进行整合、集成进行全面的数字化，用以构成统一的用户管理、统一的资源管理和统一的权限控制。也就是说数字化校园最核心的东西是对学校的科学管理。

现在摆在我们面前的就是数字化校园具体的建设内容，需要购置什么设备，需要开发什么软件，以下是数字校园的模型图(见图1)：

图1 数字校园模型

一、数字校园基础设施的建设

基础设施建设包括网络的布线，交换机、路由器、服务器集群、海量存储、高性能计算机，还有安全设备，包括防火墙、认证服务器等。这些硬件设备，一般在建设校园网的时候，学校已经有很大的投入，有了这些设备基本上已经满足DNS,DHCP,RADIUS,PROXY,VPN等服务，这个时候校园里的用户可以上网浏览资料，如果有部门开发了自己的办公系统也可以在上面运行，比如，人事系统、科研系统、办公系统、财务系统、教务系统等等，但是这些系统都是独自运行，里面的数据是不共享的，就像是一个个的信息孤岛，每个部门的数据都不一样，这样难免会造成一些错误，给学校的管理带来很大的不便。

二、数据中心的建设

随着云计算和虚拟化的推进，数据中心的建设进入了迅猛发展阶段。基于虚拟化和云平台的建设、数据中心机器整合成为数字校园建设的主要投资对象。数据中心硬件设备正沿着由物理的主从架构时代到虚拟化，最终到云形态的演进路线不断发展。面对巨量数据处理的需求，传统方式以前是以采购高性能的服务器与存储设备来应对，也就是学校花巨资购买小型机来应对海量的服务，但这些服务商却反其道而行，改为使用相对低价的通用服务器硬件，运行这些厂商自行发展的分布式系统，将大量通用服务器和存贮设备组成加大规模的数据处理丛集环境来处理网络用户发出的需求。这样满足了数据中心业务的需求，也保证了以前购买的硬件设备不至于浪费。

运算、存储、网络三合一的超融合基础架构结合了虚拟化、软件定义化、丛集分布式架构于一身，可以标准化通用硬件构成的基本节点，建构出便于灵活扩展、完全依靠软件驱动的IT环境。超融合架构使用存储集群的分布式特性交付性能。数据高可靠是有效存储服务的基础，多重自我数据保护机制，包括数据多副本技术、智能的数据自愈功能等。多数超融合系统默认下对数据保存至少两个副本。这种冗余存储意味着集群的有效库容是购买容量的一半。为了能灵活地调配资源，超融合架构采用了以虚拟机为核心、软件定义式的资源运用形式，资源调派均不涉及底层实体硬件的组态设定调整，纯粹以软件定义方式来规划与运用底层硬件资源，当控制虚拟机宕机后，IO路径切换到其它控制虚拟机中，从而保持业务的连续性。在传统的虚拟化架构中，虚拟机存储在阵列中，这个平台就只用于存储，一般经由一个专门的存储网络。保持存储与计算的独立能在一方发生问题时不牵连另一方。常见的操作挑战源自于两个独立的团队，大家相互不清楚对方的领域，两个团队该紧密合作。但在多数企业中这些团队有冲突，在两个团队之间沟通配置请求与性能检修复杂又缓慢。超融合的另一个益处在于管理的整合，虚拟化团队将管理计算与超融合存储。一般地，这对于曾经虚拟化与存储团队各顾各来说有着积极意义。虚拟化团队可以在需要的时候立即配置存储，访问他们所需的性能数据。虚拟化团队必须学习存储知识。多数超融合产品通过使用大量SSD提升性能，从而简化了存储管理。在桌面虚拟化的传统部署方案中，随着业务桌面的增加，性能会受限于存储网络。但是在分布式架构中，随着扩展的节点增加，对外提供的性能也随之增加。

数据库可以说是数字校园的基石，如果数据库开始时没规划好，等到数据海量时将会是一个灾难，现在市面上用户数量比较多的是甲骨文的ORACLE，IBM的DB2，还有SYBASE公司的SYBASE这三种数据库，这三种数据库都各有特点，他们都是第三代大型数据库，他们都可以管理海量的数据。第三代数据库产生于20世纪80年代，它们都支持对象管理、数据管理和知识管理，并且对其它系统开放，它们都支持数据库语言标准，标准网络协议，有良好的可连接性、可移植性和互操作性。这些数据库都支持多种数据模型，比如：面向对象的模型、关系模型，并和诸多新技术相结合，比如：并行计算技术、分布处理技术、人工智能技术、模糊技术、多媒体技术。但是综合考虑Oracle的数据库更适合，它的市场占有率达到了48%，也就是说经过了更多用户的测试得到大家认可，它的处理速度极快、安全级别很高。更神奇的它支持快闪和完美的恢复，即便是硬件坏了，数据也可以恢复到故障发生前的1s。用几个数据库做负载的大型数据库，它能在30s以内做到故障恢复。

再接下来就要考虑买多大的数据库了，ORACLE公司卖的数据库是按用户数来卖的，数据库用户数的计算方式是，标准版的用户数等于服务器的CPU数乘上10用户数，企业版的用户数等于服务器的CPU数乘上25用户数。学校应该根据学校数据的发展情况来订购，一般保留足够的冗余，不至于要经常的加大数据库，也不应该超规模的购买，造成不必要的浪费。

三、中间件平台的建设

中间件其实是一种独立的系统软件或者是特殊的服务程序，它存在于操作系统和应用软件之间，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间联络通信共享资源。它有着如下特点：满足大量应用的需要、它能运行多种硬件和OS平台、支持分布式计算、提供跨网络、跨硬件设备、跨OS平台的应用服务，或者交互服务的功能，它还支持标准的协议和接口。

现在市面上有多种的中间件产品，如BEA公司的tuxedo，IBM公司的weblogic，oracle、sun和ms也开发有自己的中间件产品，有的人认为ORACLE的数据库，该用ORACLE的中间件比较好，但是通过用户反应，WEBLOGIC的中间件比较好用， 如果实力允许的话，自己开发好用的中间件也未偿不可。

中间件在数字校园的建设中是必须要的，因为我们在建设校园网的初期，已经开发了大量的应用，如果把这些系统推倒重来的话，就会造成极大的浪费，比如，有的软件是C语言写的，有的是JAVA写的，有的是用MYSQL的数据库，有的是用ACCESS数据库，有了中间件，对于我们再开发新的应用要简单得多。

四、核心应用系统的建设

在高校里核心应用主要包括办公OA、财务管理软件、科研管理软件、人事管理软件、招生就业软件、一卡通、图书管理软件、教学管理软件，资产管理软件、学生迎新管理软件等等。这些系统以前有开发了的，有的还没开发的，这些系统只能算是一个个的信息孤岛，有了这些我觉得还不能算是数字校园。

数字校园是信息技术与学校教育的深度融合，时间和空间维度不断拓展，人才培养模式和科研组织模式深入创新，管理与服务高度信息化，建设目标就是建设面向人才培养、科学研究、校务管理、社会服务、基础设施、云服务平台、信息资源等的信息技术服务体系。为达到这个目标我们需要建设虚拟学习社区、网络教学平台、虚拟实验平台、师生交流平台、教学评价平台,实验室开放管理平台、多媒体教室、办公自动化、人事、财务、资产等几大协同工作平台,新一代校园安防系统、校园能源监控系统、虚拟化服务器群和存储群,桌面与应用虚拟化平台，高性能科研计算的云服务,内容管理和信息发布云服务平台,面向用户的个性化信息服务平台,安全方便快速的云服务平台，为全校师生员工和社会大众提供大众化和个性化的信息服务,提供公共数据库资源、数字图书馆、教学资源、数字档案馆、数字博物馆,校园地理信息系统资源。

五、统一身份认证系统建设

我国的高校基本已经完成了自己的网络基础建设，并已完成了基本的应用系统，比如：办公系统、人事管理系统、教务系统、科研系统、财务系统、招生就业系统等等，这些系统是为了方便老师查询，把局域网或者单机版的系统移植到了Internet中，为了查询这些数据，学生老师要在每个系统中注册用户名和密码，这样无形中增加了用户的登录次数，也加大了管理员的管理难度。其次，各个系统的身份认证机制不同，大大增加了网络信息安全隐患，使得整体的安全性降低，从而加大了安全风险，这样对开发统一的身份认证系统很有必要。

纵观现在的统一身份认证技术，参考国内外数字化校园建设经验，采用对基于门户系统的LDAP技术和CAS协议的认证系统比较好，它能确保单点登录，流程简洁可靠，并将学校内部外部的网络资源有机连接一体，能使原本单一的服务转向多元化的服务。

六、信息门户系统的建设

校园信息门户是校园网集成校内各类信息集中和发布的平台，它位于各类应用之上，是数字化校园的窗口，它以浏览器的方式向用户展现数字化校园的各种应用信息，能有效地整合各类应用信息之间的缝隙，并且还能提供许多有价值的功能，例如：安全性、检索、个性化等等。门户网站的主要内容包括：信息的集中及发布、一次性登录、内容定制、个性化服务、消除内部用户内网、外网间的界限等等。(见图2)

图2 校园信息门户示意图

高校的信息门户不只是信息发布平台，而是要整合校内资讯，将校内的资讯一网打尽，师生还可自行订阅自己喜欢的信息内容，并且可以做到查成绩、查工资、查校园卡余额、查会议通知、查图书、查车次等等，还要能阅读，看报纸、看电视、听音乐、读期刊、听讲座。信息平台还要能提供沟通的手段，包括邮件、留言薄、聊天室、讨论版、短信等。

数字校园信息门户要用到 PORTAL SERVER技术，它分为三个部分，PORTAL,PORTLET和PORTLET容器，它是整个PORTAL系统的运行支撑环境。(见图3)

图3 PORTAL的体系结构图

高校信息化建设已经进入到跨业务领域信息共享、到了建立全校统一集成的信息系统阶段，建设的目标是实现整个学校的信息系统集成、信息共享与工作协同。因此，将众多的信息系统整合，并把系统中大量的信息进行科学、规范的定义和分类，使信息有序的流通才能保证信息的一致性

和权威性，这样才能发挥数字校园的综合效益。此外，高校间应该共享数据，高校信息化建设也需要制定统一的高校管理标准。有了统一的信息标准，高校在建设数字校园的数据建模、加工处理、信息采集、数据交换的过程中也就有了统一的规范，最大限度地实现资源共享。建设数字化校园是个复杂而艰辛的过程，学校领导的决心和意志是不可缺的因素，有了上下一心的团体，数字校园将会建设得非常美好。

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2016-09-22

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