曙光高校信息中心系统解决方案

1、曙光高校信息中心方案摘要：本方案介绍了高校校园网信息中心的建设方案，详细阐述了信息中心建设的具体需求，需要构建那些系统，如教务系统、学校web首页系统、视频点播系统、网络计费管理系统、电子邮件系统、校园网公告栏（BBS）系统等，然后详细介绍了曙光高校信息中心方案的设计，从中用户可以了解到曙光集群方案的优势，曙光方案设计的特点，以及曙光行业应用成功案例。在方案的详细设计中，我们可以看到各子系统都有什么样的特点，有什么样的需求，需要承担多大的压力，根据这些分析我们就可以为它选择什么样的方案，如服务器硬件的配置，集群软件的选择，系统的构架等。关键字：校园网、信息中心、DLB、负载均衡、BBS、教务系

2、统1. 项目背景为了贯彻落实国家教育部“面向21世纪教育振兴行动计划”的精神，推进以计算机多媒体为核心的教育技术在学校的普及与运用；加大学校与外界的信息交流，充分利用网上资源；开办远程教育，提供广泛的学习资源，提高学生的综合素质，不断满足经济与社会发展对教育的需要；国家正在实施校园网工程，广泛采用计算机网络、多媒体技术作为现代教育技术手段组织教学，对于推进教学方法、教学手段和教学模式的改革，提高学校信息化管理水平，优化教学过程、提高教学质量、降低教学与办公成本等将会发挥重要的作用和深远的影响。学校的数字化校园建设已成为现代教育必备的基础设施和学校信息化建设的重中之重。数字校园建设是学校现代化建

3、设的基础，是学校信息化建设的具体目标。数字化校园用层次化、整体的观点来实施校园信息化建设，将校园网上信息进行更好的组织和分类，让用户在网上快速发现自己需求的信息。为师生提供网上信息交流环境，让管理人员科学地、规范地管理自己的数据，并将这些信息方便地发布出去。它是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，实现从环境(包括设备、教室等)、资源(如图书、讲义、课件等)到活动(包括教、学、管理、服务、办公等)的数字化，在传统校园的基础上，构建一个数字空间，拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的效率，扩展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高教学质量、科研和管理水平与效率的目的

4、。能否建立一个现代化的数字化校园已经成为衡量高校综合竞争实力的一项重要指标。数字校园建设的主要内容是实现基于教学、科研、管理、生活的各种服务应用信息化建设工作，包括网络基本服务、数据仓库、各类应用支撑系统、信息服务系统、组织管理、学校社区服务、教学活动、公共服务、学术研究等，从而将校园网络及其应用系统构成整个校园的神经系统，完成实现校园的信息传递和服务。2. 需求分析2.1. 教务系统教务是高校的核心工作。利用先进的技术手段和指导思想提高教育、培养、管理水平，对提高人才的综合素质培养具有重大的影响，对打造高品牌大学更有着广泛深远的意义。教务管理信息系统是数字化校园极为重要的组成部分之一，是为了

5、建设高校教务教学的数字化管理，提高教务管理人员、工作人员以及各院系教学负责人的工作效率，并且与“数字化校园”中的其它系统相配合，共同实现无冗余的、统一的信息管理。教务管理信息系统必须涵盖了教务业务中的各个功能部件，从学籍、注册、排课、选课、考试、成绩、教学评价、教材等诸多方面形成一体化管理模式，全面支持广域网络办公模式，大大减少教务管理的手工劳动。系统高效的事务处理机制和信息管理模式，为学校的教务工作提供了直观的评价数据，为提高教务工作效率和推进高校教学改革提供了重要的参考依据。系统和数字校园其他管理系统实现统一身份认证、协同工作、数据共享，是高校教务工作的得力助手。系统应具有的特点：

6、6; 功能全面教务管理信息系统需涵盖高校教务业务中的所有功能，并全面支持网络办公模式。 Ø 数据的高度共享和安全性教务管理信息系统与数字校园其他系统采用统一的数据结构，为实现各项业务的数据高度共享提供了保证。同时，系统的操作安全性由网络登录验证、数据库登录验证、应用系统使用验证三级组成，客户端有分级授权和验证机制，同时在数据传输、存储、备份 恢复等过程中保证数据的高度安全性。多层次的系统架构便于建立防火墙，防范计算机病毒和非法用户的攻击。Ø 跨地域的业务协作教务管理信息系统在数据共享的基础上，为教务系统各个部门间的交流与协作提供实时、便捷的操作。Ø 功能

7、强大的排课管理排课管理系统在排课过程中应综合考虑教学计划、学生班级情况、教师建议、学历、考试安排、教 室情况等多方面信息，帮助高校合理安排教学资源和人力资源。Ø 日志管理系统自动记录每一位用户操作的模块情况（包括操作用户、操作对象模块、操作时间、用户的地址），以方便数据出现问题时进行核对。并对非法访问进行严格登记，为系统的安全运行提供保证。Ø 用户分析教务系统的用户主要为大学的校领导、教务处领导、教务处各部门管理人员、各院系教学负责人、全校教师与学生以及校外的浏览用户。系统采用统一身份认证，用户以不同身份登陆系统时，只能看到该身份对应的功能。用户列表基本如下：1)

8、 系统管理员2) 学校领导3) 教务处领导4) 教务处各部门管理人员5) 各院系教学负责人等各级用户6) 全校教师和学生由于教务系统的重要性和不可替代性，所以它成了整个2.2. 学校web首页系统学校web首页是高校面向社会作信息公开、资源共享的一个窗口。目前大部分的高校都已经有自己的首页，但由于近些年的网络用户激增，网络技术也不断发展，现有的首页系统，无论是硬件还是软件都已经远远不能满足大量新的需求。因此迫切需要增加新的系统和服务器来完善学校web首页系统。并且现有的系统可靠性一般来说也得不到保证，没有做到设备和应用的冗余，当某一个

9、关键应用出现单点失效，将很有可能出现灾难性的后果。2.3. 视频点播系统利用视频点播系统实现多媒体网络教学是数字化校园的重要组成部分。视频点播系统可提供两种功能，视频直播和视频点播。视频直播是利用网络设备，将课堂教学(教学会议、名师讲座等)在网上实时直播，提供网络带宽调整功能，使之宽带、窄带用户有选择。同时压制成流媒体格式文件，供广大师生实时学习，及课后温习、备课，音视频完全同步。高质量的视频直播，要求画面的质量、稳定性、延时性都要非常的好。视频点播是以课件点播、学校新闻点播等为教学形式。把教师授课的各种流式视/音频文件存储在流媒体服务器上，在Web服务器中以网页文件的形式呈现出来，在客户端只

10、需要一个Web浏览器，通过网页中的超级连接访问授课站点，再点播相应的课程，视/音频与其相对应文字和动画将在浏览器中同步播出。高质量的视频点播，要求多人同时点播轻松自如，在带宽足够的情况下可实现几百人同时点播，并且不受时间限制，VOD系统24小时运行，即点即看。2.4. 电子邮件系统为全校学生、教师以及工作人员提供邮件系统也是数字化校园的重要组成部分。一个校园网的email系统应该具有如下的特点：Ø 具有较强的适应性，能够在多种平台下运行。 Ø 能满足大容量的需求，需要能支持从数千到十万的用户量。 Ø 运行稳定，可靠。2.5. 校园网公告栏（BBS）系统校园网公告栏

11、（BBS）系统也是数字化校园的组成部分。校园网主页公告栏系统主要用于学校各处级单位对外发布各类消息，对外发布的消息包括：学校教学、科研、管理、招生、就业等方面需要让全校师生知晓并且适宜对校外公开的内容。同时它也能为全校广大师生提供一个BBS论坛，便于大家来此交流信息。2.6. 网络计费管理系统数字化校园不可避免的会带来管理及计费的问题。采用合理的计费管理系统是保障校园网正常稳定运行的关键。网络计费管理系统一般具有以下特点：Ø 独特的计费方式：按流量计费，并区别国际/国内流量目前，国内各高校一般通过中国教育科研网（CERNET）接入Internet。CERNET的现行收费政策是按流量计

12、费，同时为了鼓励国内交流，只对国际站点进行流量计费，而国内流量是免费的。随着Internet的不断发展，一些国际站点也被加入到CERNET的免费地址中。基于此，一般学校也会要求对其校园网用户的国际流量进行准确的记录并收取相应的费用。Ø 网络出口带宽逐步扩展：随着网络技术的发展，网络速度的提升异常迅猛。局域网已经从早期的10兆共享发展到目前主流的100兆交换，并逐步向千兆骨干网过渡；网络用户也从早期的小规模十几个用户发展到上千用户甚至更多。这就给计费系统的高带宽接入和大用户量管理提出了更高的要求。Ø 多个网络出口的需求：一般来说，校园网都有一个网络出口接入中国教育科研网（CE

13、RNET），但有些学校基于带宽的考虑，又申请了一条接入电信公网的专线。这样，校园网中就存在着多个网络出口，访问不同资源的流量通过不同的出口。要求对这些的出口可以使用不同的计费方式及费率策略；对用户使用而言，则是透明的：一次认证、统一管理。Ø 接入方式多样化：如以太网、拨号等校园网里存在多种多样的接入方式。大多数情况下，教研室、机房甚至是宿舍里都是通过局域网连接在一起，最后通过路由器接入Internet；但有的学校也维护一定的拨号访问服务器，提供PSTN 及ISDN的远程拨号访问。学校一般要求对这些不同接入方式的用户进行统一的管理。Ø 提供服务多样化：如Internet接入、

14、电子邮件等校园网提供的服务除了基本的Internet接入服务外，一般还包括电子邮件E-mail服务，有的甚至还要求视频点播VOD服务，用于网上教育等。随着科技的发展，校园网还会为用户提供更多种类的服务。这些服务都要求由计费系统进行统一的管理、计费。Ø 用户层次多样化：如学生、教师、校领导等校园网用户的种类很多，如教师、学生、校长，甚至包含一些校办企业。这些不同的用户对网络服务的需求和收费标准都不一样，比如学生和老师的收费标准可能不同，校领导可能就不收费等等。这就要求计费管理系统能够为不同的用户提供不同层次的服务并制定不同的收费策略。Ø 管理对象多样化：如用户管理、IP管理等

15、在校园网里，不仅需要针对用户进行管理，有时也需要针对IP地址网段进行管理。例如，有的学校要求学生网段必须进行认证，按用户收费；而教师网段则不需要认证计费，可以直接访问Internet。有的网段可能是服务器的IP网段，这些服务器与Internet的交互也不需要认证。这些都要求计费系统能够针对IP网段进行有效的管理。Ø 付费类型多样化：在校园网环境中，一般情况下，用户的付费类型较为单一，在很多校园里都采用预付费或预付费卡的方式：先付费，再使用。但对于一些特殊用户，如校办企业等，也可能采用后付费或包月的方式。Ø 网络结构多样化：中小规模的校园网网络结构一般相对简单，由一台或若干台

16、交换机、HUB以及出口路由器构成简单的局域网络接入CERNET。但在一些规模较大的校园网环境里，网络结构也比较复杂：有的校园网由几个分校区汇集而成，然后统一接入CERNET；甚至有的学校还负责汇总其它学校的网络出口，最后由一条线路接入CERNET。这样的结构就要求对同一学校的各校区能够集中管理、统一计费，而不同学校间的计费运营不会发生相互影响。3. 方案设计3.1. 方案总体设计拓扑图高校信息中心建设的最基本要求是建立完善的教务系统、学校web首页系统、视频点播系统、电子邮件系统、校园网公告栏（BBS）系统和网络计费管理系统，另外可能还会有一个FTP下载系统而数据库系统也可以独立出来，它可成为

17、教务系统的专有数据库，也可成为教务系统和其他系统共享的数据库，存储系统为一个SAN存储系统，因此基本上所有需要共享的系统都可以访问到存储，而且还可以根据具体的需求和预算决定是否需要增加一个磁带库来做备份系统，从安全和容灾的角度来说我们建议应有一个备份系统。由于信息中心中各系统模块彼此的工作模式以及资源类型各不相同，所以在方案设计中我们将功能模块作为逻辑上独立的子系统分别进行设计。这种方式有效的避免了不同的应用之间的资源抢夺问题，有利于后期维护。而且由于各功能模块可能隶属于不同的职能部门，如此逻辑上划分有利于应用软件的部署以及管理。机群很大的一个优势就在于模块化设计，虽然各功能子系统在逻辑上是分

18、开的，但是由于各系统内均有网络、光纤交换机、磁盘阵列，所以在物理上我们可以将各子系统集中起来，统一管理。3.2. 方案详细设计3.2.1. 教务系统教务系统教务系统是信息中心的核心系统，因为教务是高校日常工作中最主要也是最重要的组成部分，它具有信息量大，访问频繁，负载非常重的特点，需要系统承担较大的工作压力，而这只是正常状态。但是，在很多时候教务工作具有瞬时访问量剧增的特点，此时系统承担的压力骤增，要解决瞬间访问量过大的问题，要从两个方面看：² 系统峰值处理能力优秀，这表示系统可以承受峰值时刻的系统冲击。² 系统具备很强的伸缩性，这就表示系统在平时达不到峰值的时候可以灵活地

19、分配其它工作。因此教务系统的应用服务器我们选择了曙光R4380A服务器，该机型支持4路64位800系列的opteron处理器，处理能力非常强大，完全适合教务系统的要求。由于单机几乎不可能很好承担目前和将来的负载，需要利用负载均衡提供多主机并行服务，可根据实际需求选择应用服务器的数量。负载均衡系统可采用曙光的PowerRouter负载均衡系统，并且需要多加一台服务器作负载均衡器。考虑到负载均衡器可能会成为单一失效点，因此我们将两台负载均衡器加上曙光公司DHA高可用软件和一条心跳线做成一个双机高可用系统，这样两台运行教务系统的R4380A服务器便构成了一个既能负载均衡又完全冗余的高性能、高容错系统

20、。负载均衡器我们推荐选择曙光高端的R210A服务器，该服务器同样有着比较强大的处理能力。数据库系统是一个事物处理非常频繁的应用，规模很大，尤其是数据检索过程中需要多次访问磁盘上的内容。这个处理过程对于数据库的硬件设备要求非常高。首先需要很高的处理能力的CPU以及芯片组，才能快速的响应用户的新建、检索、删除、查询、更新等。数据库系统的访问一般都是大规模处理，众所周知，处理器的读取数据的优先级别是首先读取内存芯片上的内容，其次搜索硬盘上的信息。当内存容量很大时，常用数据大部分都可以保存在内存上，大大提高内存命中，响应速度就会非常快。所以在数据库系统设计时要本着“高处理性能，较大内存容量”的原则。因

21、此数据库服务器我们选择了曙光R4380A服务器，该服务器有着强大的内存访存能力和计算处理能力。数据库系统既可为教务系统专有，也可让其他系统与教务系统一起共享，怎样选择就看用户的实际需求了。为了保证数据库系统得高可用性，因此此数据库系统我们推荐采用双机高可用系统，避免单点故障。基于曙光高可用软件DHA的双机热备系统，备份服务器对主服务器实时监测，在主服务器发生任何软、硬件故障的情况下，备份服务器自动接替主服务器工作，从而实现了整个系统的高可用性。数据库系统通过SAN存储网络与存储设备相连，保证了系统的快速存储能力，消除了I/O瓶颈。并且两台数据库服务器共享一台磁盘阵列，保证了数据的一致性。3.2

22、.2. 学校web首页系统学校Web首页系统学校web首页是高校面向社会，信息公开的一个窗口，这就意味着Web应用服务器将承受来自社会各地和学校内部师生的访问和查询，该系统平时可能不会承受太大的压力，但会出现瞬时访问量剧增的特点，此时系统承担的压力骤增。因此根据实际访问量我们一般选择2-3台web服务器，另外我们经常还需要另加一台web服务器，这台服务器是为高校里某学院或某单位提供单独的web主页功能，在很多高校的校园网方案里我们都碰到过这样的需求。Web服务器我们一般选择曙光高端的R210A服务器，该服务器有着很好的访存能力和强大的处理能力，非常适用信息服务领域。整个web首页系统采用曙光公

23、司负载均衡软件PowerRouter加上负载均衡器，使得多台WEB主页服务器构成一个能够自动分流网络访问请求的高性能、高容错系统。负载均衡器也选择R210A服务器，考虑到整个方案的投资成本和web首页系统的关键程度，一般我们推荐只采用一台负载均衡器，当然如果用户预算比较宽裕，而又一定要保证全冗余，那我们就可以用两台负载均衡器加上曙光公司DHA高可用软件和一条心跳线做成一个双机高可用系统，使负载均衡器不会成为单一故障点。首页系统的数据库系统可以与教务系统共享，因为首页系统对数据库的访问不会太频繁，因此不会对数据库系统太多额外的压力。3.2.3. 视频点播系统视频点播系统高校的视频点播系统主要是用

24、来实现多媒体网络教学，视频点播系统一般分两种功能，视频直播和视频点播。在本方案中，我们推荐使用两台服务器来做视频点播服务器，这两台服务器可以一台做视频直播服务器，一台做视频点播服务器，也可以两台都既做视频直播服务器又做视频点播服务器。但我们建议还是把两种功能分别放在两台服务器上比较利于管理和维护。视频点播系统对服务器I/O的要求非常的高，因此我们选择曙光高端的R210A服务器。该服务器不但有着很好的访存能力和强大的处理能力，而且它还有非常棒的I/O能力，完全能够胜任视频直播和视频点播的工作。同时视频点播系统需要很大的存储容量，因此视频点播服务器通过SAN存储网络与磁盘阵列相连，这样不但提供可以

25、提供给视频点播系统大容量的存储，而且保证了系统的快速存储能力，消除了I/O瓶颈。另外视频点播系统对网络带宽的要求非常高，所以我们建议可以采用双千兆负载均衡网卡系统，大大提高网络带宽和网络高可用性。3.2.4. 电子邮件系统电子邮件系统高校的邮件系统主要为全校学生、教师以及工作人员提供邮件服务。高校邮件系统具有平时流量不大，但瞬时流量剧增的特点，尤其是在逢年过节的时候，师生们大多通过电子邮件相互拜年问好，这就要求系统承受峰值时刻的大流量冲击。因此在本方案中我们选择两台曙光高端的R210A服务器来做邮件服务器，R210A的优点前面已经多次提到，这里就不再赘述。高校邮件系统的存储容量一般来说都不会太

26、大，比如按1个人50M的邮箱（已经比较大了）来算，1000个人才50G，10000个人也不过500G的容量。因此邮件服务器使用本地硬盘做存储空间就可以了，一台服务器本地硬盘可提供差不多300G的空间。当然如果用户对邮件系统有特殊的要求，比如每个人500M甚至是1G的邮箱，那么邮件服务器就需要通过SAN存储网络连接磁盘阵列了。3.2.5. 校园网公告栏（BBS）系统校园网公告栏系统（BBS）校园网主页公告栏系统主要用于学校各处级单位对外发布各类消息，同时它也能为全校广大师生提供一个BBS论坛，便于大家来此交流信息。它具有压力比较小，负载比较轻的特点。因此我们只选择一台R210A服务器做校园网公告

27、栏BBS服务器。同时我们把FTP下载系统也放在这里讨论，该系统主要是用来提供FTP下载服务的，比如软件下载，资料下载等服务。其存储容量根据实际情况来定，容量小的话本地硬盘也就够了，容量大的话就需要通过SAN存储网络连接磁盘阵列。由于FTP下载系统对服务器I/O的要求也比较高，所以FTP下载服务器我们也选择R210A服务器。3.2.6. 网络计费管理系统网络管理计费系统网络计费管理系统是为学校访问外部Internet网络提供网络计费和地址转换功能。如图所示，来自内网的用户请求要想访问Internet网络，首先得通过内网交换机到达计费网关服务器，计费网关服务器收到请求以后，计费服务器和计费数据库服务器开始对该请求进行计费，计费网关服务器再把请求的IP地址通过地址转换服务器进行地址转换，然后请求就可以通过外网交换机访问Internet网络了。本方案设计中地址转换服务器2台，计费网关服务器2台，计费服务器和计费数据库服务器各1台。地址转换服务器和计费网关服务器各选择2台的原因是需要