教育云管理平台案例实现

 

本文根据上述教育云管理平台的技术架构设计原则，设计并实现了河北经贸大学教学资源整合需求的教育云管理平台。通过资源的有效整合，实现了高效的管理和利用，为师生提供了方便快捷的服务，取得了良好的效果。

 

(一)原设备及应用现状及应用现状

 

河北经贸大学教务系统平台成立于2003年，承担全校300所 000多名学生的教学与管理工作。一直使用各种不同类型的服务器。目前，这些设备老化严重，硬件升级空间有限，硬件问题频发。由此产生的新问题如下：（1）服务器响应缓慢，业务连续性缺乏保证。在业务高峰期，服务器压力大，请求响应时间长；此外，由于历史原因，许多业务部署在同一服务器上，没有高可用性和备份等保护措施。一旦服务器出现故障，所有业务都将中断。（2）资源负荷不平衡，利用率低。由于一些业务具有集中访问性，如教师评价、学生选课等，这些业务大部分时间在一个学期内闲置，运行时超载。此时，其他服务器访问量少，负荷严重不平衡，利用率低。(3)维护量较大，电力消耗严重。教务系统平台包括信息维护、学生选课、课表查询、成绩查询等业务。每个业务都需要服务器资源的支持，导致服务器数量逐年增加，不仅造成了大量的维护成本，而且挑战了数据中心的机房空间和功耗。针对上述缺陷，本文构建了教务云服务平台，利用虚拟化技术将所有原始服务迁移到云计算平台。

 

(2)整体设计方案

 

根据教育管理和教学资源的使用需要，建立的教育云管理平台由三层组成，对应基础设施服务、平台服务和软件服务三个层次的教育云管理平台技术架构设计。教育云管理平台主要为师生、教育管理人员和系统管理人员提供多样化的资源管理和服务，并为社会提供部分查询服务。具体的系统结构如图2所示。

 

本设计方案的特点如下：

 

1. 多层次和松耦合架构。系统分为三个层次：基础设施层、平台服务层和应用服务层。每层保持独立和松耦合，每层使用信息进行通信，减少了平台的整体依赖。

 

2. 使用现有的服务器进行虚拟化。将现有8台服务器的物理资源虚拟化，形成41台虚拟机和服务器资源池，不仅充分利用了现有的硬件资源，降低了成本，而且提高了资源的利用率。

 

3. 采用统一的VMM（Virtual Machine Monitor）技术构建教务云管理平台。底层统一采用KVMM（Kernel-based Virtual Machine）构建虚拟化环境，便于操作和管理，避免了不同VMM之间的文件格式不兼容和跨VMM迁移失败，提高了系统的强度[11]。

 

4. 提高服务性能。根据上层应用的特点，在虚拟化的基础上，根据一定的策略优化资源分配和资源调度，实现上层的充分感知，提高云平台的管理和服务性能。

 

(3)具体实现

 

1. 实现基础设施层。作为整个框架的底层，具体实现步骤如下：（1）首先使用KVM虚拟化现有服务器，形成虚拟机集群，将物理资源转化为可按需分配的虚拟机资源池，根据业务实际需要分配最合适的计算资源和存储资源。(2)利用libvirt为各种虚拟化工具提供通用API（Application Programming Interface）管理KVM，即libvirt通过自己提供的函数连接到KVM宿主机，并使用简单的命令进行操作。(3)通过VMware vCenter 根据预先制定的迁移计划，converter迁移工具逐步将物理机上的多个业务系统分批顺利迁移到虚拟机集群。（4）共享和存储虚拟机的镜像文件，实现高可用性部署，备份每台虚拟机，确保系统的强度，如果原虚拟机服务器出现问题，虚拟机会立即在另一个物理服务器上运行。(5)最后将预先安装的操作系统(如linux，windows）当用户再次申请虚拟机资源时，他们不需要从零开始安装操作系统。他们只需要选择现有的模板并分配虚拟机硬件资源，形成一个新的虚拟机系统。

 

2. 实现平台服务层。平台服务层以基础设施层为基础，为应用服务层提供良好的平台支持，提供身份认证、资源管理、开发测试等平台服务。具体功能如下：

 

身份认证平台提供统一的权限认证，确保所有操作都在系统允许的范围内，确保系统的安全。资源管理的主要职责是监控资源点的使用，平衡教育云平台节点的使用，检测节点的故障，从而恢复或屏蔽。开发测试平台为注册学生提供开发和测试环境。学生可以利用现有的服务器、虚拟机等资源，以及集成的开发框架和环境，开发自己的程序并进行测试。运行后，计算资源将被释放和删除。

 

3. 实现应用服务层。应用服务层是整个架构的顶层，为师生、管理者和公众提供教学管理、共享、应用等多元化的信息服务。服务类型包括：教务系统、在线课堂、信息发布和基础服务。以下是四个应用程序的详细介绍。

 

教务系统为师生提供统一的登录认证页面。学生可以选择课程，查看成绩，教师可以输入成绩，查看学生评价等。同时，教务管理员进行课程安排管理、教室管理和教材管理。网络课堂是一种新颖的学习方式。它利用学校的教学资源库，根据自己的兴趣爱好独立学习，变被动接受为主动获取，提高学习效率。信息发布是教务处发布信息的渠道，主要包括教务新闻、考试通知等信息的实时显示。基础服务为应用服务层提供基础数据服务，使各应用实现数据共享和数据兼容，消除孤岛信息，实现全面通信。