智能教育解决方案

智慧教育平台方案

宁夏赛恩科技集团股份有限企业

2023年6月

目录

第1章概述.............................................3

1.1建设单位.........................................3

1.2系统建设背景.....................................4

1.3系统建设目日勺.....................................5

1.4系统建设意义.....................................6

第2章智慧教育建设方案.................................8

2.1建设原则.........................................8

2.2建设内容.........................................9

第3章智慧教育总体架构设计............................10

3.1智慧教育平台基本功能............................10

3.2关键技术........................................11

基于Hadoop日勺分布式计算架构.....................11

基于IntelSOAExpressway实现H勺前端统一接入.......12

虚拟化技术.......................................14

3.3智慧教育系统总体技术方案........................18

智慧教育平台系统功能框架.........................18

系统开发设计模式.................................21

智慧教育系统整体架构.............................23

3.4平台软件详细设计方案............................31

3.5教育云重要子系统................................41

3.6基于Hadoop於J云计算应用........................43

个人虚拟门户.....................................43

云教学系统.......................................43

云文献系统.......................................45

云储存系统.......................................46

云资源系统.......................................48

云办公系统.......................................51

云记录系统.......................................53

第4章效益及风险分析..................................55

4.1社会效益分析....................................55

4.2技术效益分析....................................56

4.3风险分析........................................57

牌为契机，在新的起点上推进科技创新，不停增强企业综合实力，以

优秀日勺成绩回报社会和投资者，为自治区日勺发展与建设做出了一份奉

献。

1.2系统建设背景

多媒体教室、学校资源管理运用、教育局网络信息化管理一直以

来都是学校、教育局信息化建设的重点，通过将文字、图形、图像、

声音、资源管理平台集合在一起，采用生动活泼的声像显示以及网络

新型资源平台、教育管理平台，不仅丰富了教学手段和管理手段，扩

充了教学资源和管理资源，并且更提高了课堂教学效果、丰富了教师

资源和领导管理信息化。充实、形象、生动日勺讲课内容，声像并茂日勺

教学形式、管理形式，激发学生的学习爱好和老师H勺学习热情，强调

了“以学生为主”的教学新思绪，极大得提高了教学质量。

目前，各学校和教育局老式多媒体教室和基础校园网建设、教育

管理网建设时已相继完毕。伴随多媒体、计算机、网络等高新技术的

飞速发展，多媒体教室建设和教育管理网络建设需求不停发展，出现

许多新口勺特性，对新兴的网络多元化建设亮出了新口勺规定：

1）多媒体教室的网络化集中管理、控制和维护；

2）建立以主讲一听课模式为主，开展多教室联网讲课和远程教

学日勺精品课堂系统的建设；

3）实现校园网、多媒体教室和数字化资源合理整合，实现数字

视音频直播功能、数字监控功能、VOD、AOD、COD等资源点播教

学功能；

4）多媒体设备操作的I简便性；

5）多媒体教室安防系统等其他多媒体教室教学辅助系统的建立。

6）新型资源管理平台建设、教育局管理平台建设、视频网络建

设等。

数年来对教育行.业的深入理解使贵阳天泽华鸿形成了对学校、教

育局多媒体教室建设和资源管理平台建设口勺深入而完整日勺认识，贵阳

天泽华鸿汇集自身在资源管理平台、网络通讯、数据库以及音视频等

方面口勺技术优势，推出新一代教学管理信息多元化专业处理方案一一

信息网络多元化建设方案，不停满足众多学校、教育局顾客在信息化

建设方面的需求。

1.3系统建设目日勺

基于校园网系统的建设，将所有多媒体教室通过校园网络实现连

接，完毕远程/当地集中控制管理及平常教学功能，可实现各网络多

媒体教室之间教学内容的实时转播，也可以实既有线电视系统的转播

和节目的实时录制，校长发言讲课，并可以处理多媒体教室的平常管

理和维护。

区域资源管理系统平台建设，采用现代网络技术，通过完毕当地

学校与学校之间网络平台以及远程教育信息平台建设，为教育局和学

校提供一种统一日勺与当地课程目录配套日勺教育教学资源建设平台，使

得顾客可以通过使用这个统一日勺平台可以导入、导出、检索、浏览、

管理、互换、交易由一线教师、学生、教研员等不一样顾客提供的各

类教育和学习资源。实现网络实时传送教育局、学校所更新的新课件、

教育文献、学习资源等，最终处理学校与学校，地区与地区的资源共

享问题，到达共建内目的。

1.4系统建设意义

目前，国家高度重视教育信息化，正在大力推进中小学校信息化

建设，贯彻《国家中长期教育改革和发展规划纲要》提出日勺“到2023

年基本建成覆盖城镇各级各类学校的数字化教育服务体系呻勺工作目

的，为此，教育部于2023年3月颁发了《教育信息化十年发展规划》，

规定“以教育信息化带动教育现代化，破解制约我国教育发展H勺难题，

增进教育的创新与变革”，并提出了教育信息化日勺发展目的、重点项

目和政策措施。与此同步，国家教育部根据党口勺十八大和党的十八届

三中全会提出门勺“全面实行素质教育，深化教育领域综合改革”口勺规定,

不停推进教育评价制度和考试招生制度改革，于2023年6月颁发了

《有关推进中小学教育质量综合评价改革的意见》，规定“建立体现素

质教育规定、以学生发展为关键、科学多元日勺中小学教育质量评价制

度，切实扭转单纯以学生学业考试成绩和学校升学率评价中小学教育

质量日勺倾向，增进学生全面发展、健康成长2023年12月5日，

教育部副部长刘利民就考试招生制度改革答记者问时说，教育部已完

毕制定考试招生日勺总体方案，将在2023年上六个月印发实行。2023

年基本建立中国特色的现代教育考试招生制度：形成分类考试、综合

评价、多元录取出J基本模式。学生综合素质评价已成为高中和大学招

生录取的重要内容和根据。该项目的实行与应用，不仅为中小学校平

常办公和教育教学管理工作提供了现代的信息化环境，更重要的是通

过信息化手段处理了目前学生综合素质评，介、教育质量综合评价操作

难的问题，适应了考试招生制度改革的规定，对于充足发挥评价日勺对

的导向作用，推进形成良好的育人环境，实行素质教育，全面贯初贯

彻党H勺教育方针具有重要H勺现实和深远H勺历史意义。

第2章智慧教育建设方案

2.1建设原则

围绕民生，突出重点。既要全面贯彻《“十二五”国家战略性新兴

产业发展规划》任务规定，又要着力加强微弱环节、处理关键问题,

选择信息化可以发挥关键作用出J都市交通领域作为工作重点，保证工

程发挥实效，服务民生。

统筹发展，有限目的。基于已经有的工作基础和市场条件，选

择基础好、需求紧迫、条件成熟的内容作为切入点和突破口，提出专

题提议，设定合理的发展目的，防止贪大求全，保障推进工作落到实

处。

政府引导，市场主导。政府部门着重开展基础性、公益性的服务

内容建设，加强政策引导，引入竞争机制，引导社会力量开展专业化、

多元化、特色性的服务，营造有助于信息化便民利民惠民的市场环境。

试点带动，强化基层。按照先行先试、示范带动，逐渐推广、惠

及全民W、J推进思绪，以地方试点为主推进专题实行，因地制宜，提高

信息公平普惠水平，加紧增进基本公共服务均等化。

条块结合，上下联动。选择综合性强、社会效益高、示范意义大、

带动效应强的内容作为重点，形成企业与政府联合推进机制，强化政

府的规划指导和政策支持，发挥民资的市场灵活应用效应。

2.2建设内容

智慧教育平台是前端设备与多种智能教育系统日勺集成管理平台,

实现对全市教育局，各院校等多种子系统进行统一管理，向教育局平

台传送数据信息，各院校传递优秀教学资源，重要由系统集成平台，

师生、教育局职工、各校资源与教学质量W、J管理体系及各个子系统构

成。

第3章智慧教育总体架构设计

3.1智慧教育平台基本功能

随时时代日勺□益发展，学校教学流程及内部管理信息化的需求也

越来越强烈。学校在教学过程，教学管理，教育资源配置、网络办公，

后勤辅助、家校沟通，对外宣传等诸多方面均有强烈的J需求，某些专

门为满足学校此类需求的软件也纷纷诞生，不过长期以来却无法广泛

地被推广应用。究其原因，首先一套专用软件价格不菲，动辄十余万，

数十万元的售价让学校望而却步。同步此类软件都需要采购专用服务

器，并由专门技术人才进行运行和维护，而大部分学校不并具有这种

条件。并且，学校日勺需求是多元化的，个性化的，仅仅为了少部分功

能而购置昂贵大型校园管理软件套装明显得不偿失。广大学校迫切需

求-一种使用以便，不需专人维护，内容可根据需求灵活定制的个性化

信息服务产品。

学之网教育云服务平台，恰恰可以满足学校的这种迫切需求。该

平台可以提供：包括文献共享、办公0A、教务管理、学生成长、成

绩分析、德育管理、教师发展、绩效评价、学生评教、教学互动、排

课考务、在线考试、在线调查问卷、学校官方设计制作等多种服务功

能。

顾客可以在线上传、阅读和下载目前最为主流文档格式，并提供

小区积分运行模式，顾客登录、上传、浏览、下载、评价等平常操作

均有积分规则支持，鼓励分享，增进使用。并提供强大分类管理、编

辑审核、文档转换、缩略图自动生成、转换状态跟踪、搜索引擎检录、

会员分级管理等后台功能支撑。多种主流文献都可以支持，学校局域

网内共享文献就像发微薄和查找百度文库同样简便。且安全性可以得

到有效保证。

学籍管理、师资管理、课程安排、网上选课、智能排课、综合素

质评价、学分认定等波及教育教学关键管理内容，是完全支持教师、

学生、家长、小区四方互动日勺教育管理平台。是老式数字化校园日勺扩

展和延伸，是整合校内外资源口勺一种互联网应用平台，其目的是运用

先进口勺信息技术，把教学过程、教学管理、教学资源、后勤辅助等各

业务环节集中起来，提供统一的数字空间，实现学校资源的高效整合,

提高教学与办公效率，满足学校日益发展的个性化规定，最终实现教

育过程的全面信息化。

3.2关键技术

3.2.1基于Hadoop的分布式计算架构

Hadoop是一种分布式系统基础架构，由Apache基金会开发。

Hadoop日勺重要目的是对分布式环境下的“大数据”以--种可靠、高效、

可伸缩的方式处理。顾客可在不理解分布式底层细节日勺状况下，充足

运用集群日勺威力进行高速运算和存储，开发分布式程序。简朴H勺说,

Hadoop是一种可以更轻易开发和运行处理大规模数据日勺软件平台。

hadoop重要特点包括：

扩容能力(Scalable)：能可靠地(reliably)存储和处理千兆字节

(PB)数据。

高效率(Efficient)：通过度发数据，Hadoop可以在数据所在W、J

节点上并行地(parallel)处理它们，这使得处理非常日勺迅速。

可靠性(Reliable)：Hadoop能自动地维护数据口勺多份复制，并

且在任务失败后能自动地重新布署(redeploy)计算任务。

Hadoop重要包括几大子项技术：

HDFS:Hadoop分布式文献系统(DistributedFileSystem)一

HDFS(HadoopDistributedFileSystem)o

MapReduce：并行计算框架，0.20前使org.apache.hadoop.mapred

旧接口，0.20版本开始引入日勺新API。

HBase:类似GoogleBigTable出J分布式NoSQL列数据库。

Hive：数据仓库工具，由Facebook奉献。

Zookeeper：分布式锁设施，提供类似GoogleChubby区I功能，由

Facebook奉献。

3.2.2基于IntelSOAExpressway实现的前端统一接入

交通综合管控平台基于WebService技术，前端接入采用Intel

SOAExpress基础引擎，实现大数据量过车日勺高性能、大吞吐接入服

务。IntelSOAExpressway是一种轻量级的1安全加速服务网关，它能

协助顾客不需要承担高昂日勺成本，就能配置高性能日勺服务。SOA

Expressway是一种布署为类似于加整，安全，服务调解以及服务整

合的公用的XML和SOA解题区日勺软件器具。在许多状况下，SOA

Expressway被布署在网络上，并且作为引入的服务客户端H勺一种代理。

Identity

*X=n，比舞nAp&sMi

StHvn.vliefitsSetviceGateway

!ild.■SNMP

AutfiZPolicyMonitoring&

DecisionPointManagement

SOAExpressway架构布署图

上图展示了SOAExpressway最一般的布署架构。此网关位于网

络体系架构中，并先于既有的公共部分，它充当网络服务客户端日勺一

种代理。此代理模式容许此网关充当一种验证和授权，制止威胁，以

及信息等级安全日勺控制点。除了是一种安全代理外，此网关也能处理

与遗留系统和数据库的交往，而无需自定义日勺代码。如下几点描述了

布署架构的基本要素：

安全网关-SOAExpressway给SOAP或者REST网络服务提供

了一种虚拟终端。它执行类似于传播安全(SSL/TLS),信息安全(例如

WS-Security和XMLSecurity),验证和授权，防止袭击，服务防火墙

以及数据过滤等安全政策。

身份管理-SOAExpressway可以为类似于LDAP,Siteminder,

OracleAccessManager,IBMTivoliAccessManager,Oracle

EntitlementsServer及其他身份认证管理系统来指令验证和授权决策。

应用服务器-SOAExpressway与在类似于SOAP和出J协议

上公开展示服务日勺应用程序服务器进行交互操作。

遗留应用服务-SOAExpressway与在类似于JMS,FTP,TCP

以及自定义的协议上公开展开服务或者接口的遗留应用程序进行交

互操作。

数据库—SOAExpressway可以运用次序读出JDBC日勺原贝ijSQL,

来插入或者检索来自数据库日勺数据。这也使运用SOAP或者REST

来实现外部的接口变成也许，此接口接受一种祈求，执行认证操作，

并且运用此祈求来启动一种数据库交互。

3.2.3虚拟化技术

虚拟化是一种通过验证的I软件技术，它正迅速变化着IT□勺面貌,

并从主线上变化着人们的计算方式。如今，具有强大处理能力的x86

计算机硬件仅仅运行了单个操作系统和单个应用程序。这使得大多数

计算机远未得到充足运用。运用虚拟化，可以在一台物理机上运行多

种虚拟机，因而得以在多种环境间共享这一台计算机R勺资源。不一样

的虚拟机可以在同一台物理机上运行不一洋的操作系统以及多种应

用程序。

虚拟化技术在20世纪60年代初次开发，当时是为了对大型机

硬件进行分区以提高硬件运用率。如今，基于x86体系构造日勺计算

机仍然面临着20世纪60年代大型机经历过时同样问题：缺乏灵活

性和未得到充足运用。VMware于20世纪90年代发明了针对x86

平台日勺虚拟化技术，以处理未得到充足运用及其他某些问题，在此过

程中克服了许多难题。

30数年前，IBM率先实行虚拟化，作为对大型机进行逻辑分区

以形成若干独立虚拟机的一种方式。这些分区容许大型机进行“多任

务处理”：同步运行多种应用程序和进程。由于当时大型机是十分昂

贵的资源，因此设计了虚拟化技术来进行分区，作为一种充足运用投

资日勺方式。

在20世纪80年代和90年代，由于客户端.服务器应用程序

以及价格低廉日勺x86服务器和台式机成就了分布式计算技术，虚拟

化实际上已被人们弃用。20世纪90年代WindowsH勺广泛使用以

及Linux作为服务器操作系统W、J出现奠定了x86服务器的J行业原

则地位。x86服务器和桌面布署日勺增长带来了新的IT基础架构和运

作难题。这些难题包括：

基础架构运用率低。根据市场调研企业美国国际数据集团

(InternationalDataCorporation,IDC)H勺汇报，经典□勺x86服务器布

署平均到达的运用率仅为总容量的10%到15%o组织一般在每台

服务器上运行一种应用程序，以防止出现一种应用程序中H勺漏洞影响

同一服务器上其他应用程序日勺可用性日勺风险。

物理基础架构成本日益攀升。为支持不停增长的物理基础架构而

需要日勺运行成本稳步攀升。大多数计算基础架构都必须时刻保持运行,

因此耗电量、制冷和设施成本不随运用率水平而变化。

IT管理成本不停攀升。伴随计算环境日益复杂，基础架构管理

人员所需的专业教育水平和经验以及此类人员的有关成本也随之增

长。组织在与服务器维护有关的手动任务方面花费过多的时间和资源,

因而也需要更多的人员来完毕这些任务。

故障切换和劫难保护局限性。关键服务器应用程序停机和关键最

终顾客桌面不可访问对组织导致的影响越来越大。安全袭击、自然灾

害、流行疾病以及恐怖主义的威胁使得对桌面和服务器进行业务持续

性规划显得更为重要。

最终顾客桌面的维护成本高昂。企业桌面出J管理和保护带来了许

多难题。在不影响顾客有效工作H勺能力W、J状况下控制分布式桌面环境

并强制实行管理、访问和安全方略，实现起来十分复杂且成本高昂。

必须不停地对桌面环境应用数目众多的修补程序和升级以消除安全

漏洞。

324云计算需弹性架构

云计算的弹性架构

统一展现层

标

一

准

资

学

教

办

后

次

管

公

源

生

务

勤•

理

规

业

业

业

业

业

3f业t

务

务

务

务

务

服

务

范

理

理

遂

逻

逻

逻

务•

料

辑

我

辑

辑

辑

法

统

规

一

体

系

服

务

基础软件服务（PAAS）

（资源共享，应用集成，互联互通）

基础硬件设施集中管理动态分配（IAAS）

云计算的弹性架构图

将所有的硬件设施集中起来，根据各系统日勺忙闲状况，动态分派

（最下层）；统一管理服务、安全服务、原则、规范和法规体系（左

右两侧）；统一数据管理，建立统一的数据规范（基础软件服务层）；

统一展现层。

弹性架构的优势：硬件资源集中管理后，按需分派，动态分派，

当某应用系统需要更多的硬件资源时，自动分派更多的资源给其使用,

使用完毕，自动将多山口勺资源回收，以提供应其他系统使用（IAAS）；

整体规划，统一管理服务，统一安全服务，统一原则、规范和法规体

系，防止管理混乱；构建统一的基础软件服务（PAAS）层，实现资源

共享，应用集成，互联互通，消灭数据孤岛；构建统一日勺展现层，将

所有应用系统的信息集中展现，防止“人找事”，实现“事找人”c在

PAAS基础上，构建统一的协同应用层（SAAS）。

弹性架构将所有数据集中管理，对数据库并发访问性能带来严峻

的挑战。老式的32位系统平台很难满足这种性能需求。

3.3智慧教育系统总体技术方案

智慧教育平台是一种系统架构科学合理、开放互联的应用服务平

台。不仅能处理数据互联互通问题，消除信息孤岛，实现资源整合与

共享；并且未来可以灵活地应对需求发展，可以根据需求的发展变化，

在此平台上迅速开发建设丰富多样的教育应用；同步保证这些应用有

机统一，集成创新，发挥最大效益。

统一管理服务，统一安全服务，统一原则、规范和法规体系，防

止管理混乱，统一建设原则；建立数据中心，统一数据管理；通过云

服务中间件和云聚合中间件实现信息共享与互换，实现统一顾客认证,

权限管理，单点登录；统一、开放日勺信息展现层（教育云门户、虚拟

化个人桌面）；打造“云+端”的“AAA”应用模式；提供基础软件和

通用服务，并提供原则接口，可通过无代码开发工具和代码开发工具，

迅速开发，适应应用变化需求。为持续发展奠定技术基础

3.3.1智慧教育平台系统功能框架

下图是智慧教育整体逻辑框架图，所有背景为橙色KJ部分，均为

教育云软件基础平台框架（PAAS）,如下简称教育云基础平台。

(IMS)《・粗化・务作佳设看,明绢改备.负收均■改餐)

智慧教育架构图

原则性优势

所谓原则，就是大家都懂得并且共同遵照的原则。教育部基础教

育司李天顺司长说：一流企业做原则，二流企业做品牌，三流企业做

产品。强调了原则的重要性。

智慧教育平台类中间件，肩负异构数据整合，持续扩展日勺重任。

整合和扩展的重点是原则。没有统一的原则，整合和扩展会面临巨大

区)困难。

智慧教育平台构建了系统出J、功能强大W、JW、JXML,Webservices

原则接口，为数据整合、持续扩展提供了坚实出J基础。

综合实力优势

智慧教育平台是一种中间件平台，构建于操作系统之一，通过开

发工具来对其进行扩展和完善。需要与操作系统和开发工具之间深度

集成。

智慧教育平台操作系统（WINDOWS）,基础软件（OFFICE、IE、UC、

邮件），开发工具（VisualStudio）等拥有世界上最为广泛的顾客群体。

智慧教育平台将这些优势产品集成在一起，使应用和开发扩展自然过

渡。使用者能用最短日勺时间能学会应用，开发者能用最短日勺时间在此

基础上扩展和开发新的应用系统。这种时间成本优势，也是其他任何

企业所不能比拟口勺。

技术优势

采用了新日勺64位弹性架构

中间件类日勺产品，由于其功能众多，其内部构造极其复杂，内耗

很大。64位弹性架构，保证其性能满足规定。

自动原则数据存储和自助服务生成

数据存储时，在系统底层自动将数据转换成XML这种国际原则格式。

当数据互换时，可自助生成原则的IWebServiceso

自助是指系统管理人员，通过简朴的配置，就可派生出原则的Web

Services,而不需要由软件厂商日勺开发人员通过代码来生成Web

Serviceso

WebServices是穿透防火墙，实现跨系统、跨数据库进行数据互

换日勺基础。

自助性是云计算口勺重要特性之一。

332系统开发设计模式

在设计系统开发模式时，考虑采用C/S模式和B/S模式相结合作

为智慧教育系统日勺平台，采用两种模式结合的原因是C/S模式和B/S

模式它们各自H勺优势侧重体现于不一样H勺方面。

对C/S模式而言，其重要特点为：

(1)具有成熟的设计开发措施和工具。通过数年的研究和积累，

基于C/S模式的I系统设计开发措施已被顾客所掌握，并且，众多向数

据库和软件生产厂商提供了多种可视化工具和编程语言来扶持它口勺

开发，而目前B/S模式的应用及其开发措施仍处在发展过程，尤其是

还不具有尤其完善的开发工具。

(2)交互性强，界面友好。各个CLIENT机上运行时应用程序是

针对特定日勺顾客和任务设计，同步具有在线协助和出错提醒等功能。

这些优势是B/S模式所不具有日勺。

(3)数据通信量小，安全性高。C/S模式中前后台传递W、J仅仅是

查询祈求SQL语句或查询成果。C/S模式在一定程度上可以满足系统

对安全性的规定，而B/S模式是一种开放式的构造，面向众多的顾客,

虽然采用防火墙技术也不能完全屏蔽网络黑客和内部人员对系统口勺

恶意侵袭。

对B/S模式而言，其在逻辑上采用了3层构造，它在前台

BROWSER和后台数据库SERVER之间建立了一种WEBSERVER层，

所有日勺应用程序模块都安装在它上面。在BROWSER上只需安装一

种通用的浏览器软件。因此，这种模式简化了客户端，使顾客的操作

愈加以便，减少了系统的开发和维护开销。

智慧教育系统中所有应用软件系统支持RISC架构的小型机、Intel

架构的I服务器等主流硬件平台;支持UNIX、Linux>Windows等主流

操作系统平台；支持TCP/IP、IEEE802.3、NetBEUI、IPX/SPX等主流网

络协议;支持Oracle、Sybase>DB2、SQLServer等主流数据库系统;

B/S架构的各个应用均须使用J2EE体系架构开发，支持Weblogic、

Websphere.Tomcat等主流应用服务器平台,C/S架构的各个应用使用

统一的开发平台。

应用系统提供统一的顾客、权限、菜单、故障、问题、性能、日

志、审计等管理功能，这样以便管理员进行平常管理和监控，提供深

入使用SNMP协议与系统管理平台日勺统一管理接口。

B/S架构日勺应用系统使用构件式方式开发，统一选用基于J2EE架构的

构件式集成开发应用平台开发各个应用系统。开发应用平台是通用的、

产品化的、基于可视化开发措施出J平台；可以以可视化措施开发业务

构件、组装构件、布署构件、管理构件，完毕应用功能；开发应用平

台应能有效地对一般开发人员屏蔽JavaBeans、EJB、JMS、Servlet^

JDBC、JTA等J2EE底层的技术细节，实现高效开发、简易维护，提高

应用系统的质量。在既有成熟H勺通用基础构件、业务基础构件的基础

上开发，以适应项目应用日勺不确定性、迅速发展、后期拓展等规定,

并实现构件级日勺可重用技术。所有B/S架构日勺应用均统一使用J2EE

体系架构开发，基于Model-View-Controller(MVC)模式，将应用软件的I

界面层、展现层、业务逻辑层以及数据访问层明确分离开来，以支持

跨平台操作和分布式应用，具有良好的可扩充性，以利于扩展到支持

XML数据互换、WebService应用集成。

基于上面的分析，在校园一卡通系统的设计中，采用这两种模式

相结合的方式，并充足发挥各自日勺长处，构成校园一卡通系统的系统

软件开发模式。将系统中INTERNET应用采用B/S模式，实现通过浏

览器进行信息的查询、浏览，而对于校园各个部门当地局域网的应用，

出于其交互性和安全性规定高，采用C/S模式，将其设计为基于局域

网日勺C/S模式的管理信息子系统，这样可以在一定程度上满足系统对

安全性、处理速度和针对特定业务交互性强的规定。

333智慧教育系统整体架构

系统模块架构

智慧教育系统整体架构重要由如下几方面构成：

系统监控、虚拟化管理、数据备份、配置管理、身份管理。

以WebService方式包装成模块，调用成熟的I产品组件System

Center与FIMH勺重要功能，实现高度可扩展的系统管理。

智慧教育整体架构图

重要包括内容一次如下：

系统监控模块重要包括如下方面

单个（或集群的）服务器的重要服务

跟踪事件和日志服务器上生成的状态监测

跟踪性能计数器以测量和优化系统的使用

生成基于预定义日勺规则的事件或计数器日勺告知

服务器布署和配置模块

自动设置服务器（虚拟和物理），管理虚拟服务器日勺配置设置

配置日勺网络互换机和创立日勺虚拟服务器日勺负载平衡

虚拟服务器和在最可用W、J物理服务器环境中的自动分派

创立和管理所创立的虚拟服务器实例使用的模板

创立和管理系统镜像，管理物理服务器实例

数据保护模块详细如下

备份和还原的整个服务器

备份和还原的计算机正在运行的数据库

可以回滚在服务器中所做H勺更改

备份和还原所有服务器的J单个文献和文献夹

服务配置管理模块

跟踪资产硬件和软件许可证以及在环境中的配置

管理的软件更新（通过自定义的更新计划）

定义和使用所需的服务器等计算资源的配置

生成汇报已安装日勺软件，更新挂起的操作，等等

安装并维护应用程序等

止匕夕卜，通过SystemCenterOpalis与HPOpenView,IBMTivoli,

BMCPatrol,NetlQ等多厂家系统管理软件在IT管理流程层面进行整合,

形成统一W、J运行监控体系。充足发挥原有运行监控软件功能充足发挥

原有投资。

物理架构

。。由

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智慧教育物理架构图

按照规定动态云平台日勺建设，充足发挥系统管理架构资源共享规

定。按照合规性规定提供变更管理的支持，提供虚拟化平台以整合共

享服务器资源，提供数据中心业务持续性管理。以及服务健康和服务

原则记录分析。

让顾客的物理机资源池与虚拟机资源池共享硬件平台。通过自动

化管理脚本，让两类资源可迅速互相转换。

通过跨平台口勺网络控制中心实现，物理网络与虚拟网络（1勺统一管

理。

通过跨平台口勺存储控制中心实现，多厂家存储统一管理。

通过系统管理平台对多厂商运维管理平台、虚拟化平台进行统一

管理。

通过调用第三方厂商日勺虚拟化平台实现对小型机虚拟化的管理

支持直接提供接口管理并调用虚拟化管理软件

VMwarevCentero

通过目录服务与身份管理同步平台，实现对其他异构身份系统日勺

权限管理和顾客自服务门户站点。

管理虚拟机虚拟互换机的控制单元

虚拟机网络管理通过虚拟化平台实现。将物理服务器上日勺一种网

络端口连接管理网络（或管理VLAN）；另一种端口配置成Truck模式，

直接连接生产网络接口，使其支持所有VLANTag数据包流入。由虚

拟化平台为每台虚拟机的网卡标示生产网络VLANo

管理物理互换机的控制单元

管理物理互换机可以通过预定义FI勺互奏机配置脚本，调用互换机

管理接口实现物理互换机进行配置，以及VLAN调整。

动态云平台的网络管理功能，通过WebService包装过日勺网络管理接

口，调用两套管理控制单元，在物理互换矶与虚拟互换机共同调整

VLANTago实现系统日勺网络集中管控。

存储管理逻辑架构

•SCSINetwork

存储管理逻辑架构图

为了保证动态云计算平台，可以提供通用的存储管理接口。屏蔽

各个厂商的不一样存储管理工具，为动态云平台顾客提供统一的存储

沟通渠道。动态云平台通过类接口与存储没备控制器通信：

脚本接口，可以同过任何预编写得脚本文献，CLI命令调用各厂

商存储平台。

第三方存储管理接口，例如CitrixStorageLink,BrocadeStorage

Fabric等平台为动态数据中心未来的扩充做准备。

3.3,3.4实行架构

生产案仇

0000。

0000。

生产康悦强务・倒源池

16W-

实行架构图

云平台IAAS服务层包括管理服务器，生产服务器，存储，管理

网络，生产网络，和存储网络。

管理服务器：本方案提议使用6台服务器用作管理服务器。所有

服务器均配置两块HBA卡，接入存储网络，并配置4块以太网卡，

接入管理网络，其中SCDPM备份服务器还需接入生产网络以备份生

产环境的虚机。

其中三台服务器进行虚拟化，搭建资源池，承载以虚机运行的管

理服务器。包括：

AD（或增长虚拟机构建集群）；

FIM服务器；

Opalis服务器；

DDTK服务器（或增长虚拟机构建集群）；

SCCM服务器（或增长虚拟机构建集群）；

SCOM服务器（或增长虚拟机构建集群）；

SCVMM服务器（或增长虚拟机构建集群）：

ServiceManager服务器。

所有管理虚机均接入管理网络，DDTK集群还需接入生产网络，

供顾客访问使用。

此外三台物理服务器，分别为一台SCDPM备份服务器和两台SQL

Server集群。

生产服务器：使用既有日勺16台服务器构成生产系统服务器资源

池，构建1个16节点集群，承载生产环境虚机；存储，存储网络，

管理网络、生产网络均使用已经有设备。

在系统设计规划过程中，我们也充足考虑了未来扩容的需求。扩

容W、J考虑重要取决于管理软件管理数量W、J限制和对机器负载H勺规定，

下面列出对应产品的管理负载状况和数量限制：

SystemCenterVMM,单台实例（物理或者虚拟机）可以管理400

台物理服务器和8000台虚机，系统负载较小

SystemCenterConfigurationManager,主节点服务器可以管理上

限为10万个客户端，最多可以有500个辅节点服务器，辅节点服务

器管理客户端上限为2万5000个，系统负载小，假如需要支持客户

端软件更新，需要分时段规划I。日勺负载。

SystemCenterOperationsManager,每个管理服务器可以管理

3000个代理节点（每个代理对应一种物理机或者虚机节点），根据系

统监控数据的详细程度和频率，CPU和10负载中到高。微软根据大

量顾客W、J记录经验，有如下提议数据：

15-250台Windows/Linux/Unix,1台8GB内存服务器即可管理

250-500台Windows/Linux/Unix,2台4GB内存服务器即可管理

500-1000台Windows/Linux/Unix,4台4GB内存服务器即可管理

1000-6000台Windows/Linux/Unix,5台4-16GB内存服务器即可管理

SystemCenterDataProtectionManager,单台服务器可以管理300个

保护组，每个保护组可以包括1台或者多台物理机/虚拟机。取决于

备份日勺数据，该服务器的负载重要为I。。

3.4平台软件设计方案

教育不是孤立内，是互相作用和关联的，因此，各教育软件也不

能是孤立的，而需要与基础应用软件互相协同应用，发挥更大的I功能。

微软教育云基础平台，提供各系统都要使用到口勺基础软件，并提供原

则的、完善的接口，与各系统深度集成，有如下优势：

对使用者来说，轻松使用，防止相似功能，但使用措施不一，界

面不一，导致使用上的困惑，增长使用者受培训时间；

对第三方软件厂商来说，直接通过原则接口集成，不用反复开发、

测试，极大地加紧开发速度，提高了系统的稳定和成熟度；

对教育局来说，不用反复购置相似日勺基础软件，防止挥霍。

基础软件和原则接口，由全球最大的软件企业微软提供并负责持

续更新、升级，质量有保证，防止不一样的软件企业提供H勺相似产品，

质量良莠不齐，更新升级缺乏保障。

微软教育云基础软件包括：邮件系统MSExchange2023,即时通

讯、视频交互系统MSLync2023,平常教学办公系统MSOffice2023。

为目前最新的64位新版本，功能强大，系统稳定，接口原则而齐全。

3.4.1指挥平台软件应用扩展和开发的必要性

教育软件是教育理念、教学思绪的信息化体现方式。每个地方,

其理念和思绪都不尽相似，同步，教育理念伴随时代H勺不一样，也在

不停H勺改善。因此，需要教育软件可以迅速犷展，响应这种变化需求。

3.4.2智慧教育平台梯度扩展和开发处理方案

微软教育云基础平台，提供通用服务、原则接口、通用日勺无代码

和代码扩展开发工具，可直接在云基础平台上进行梯度扩展和开发,

迅速响应变化需求。

通用的无代码扩展开发工具，给不具有代码开发技术人员的单位

提供了应用软件扩展W、J处理方案。不需要代码，只要通过配置，就可

以到达扩展开发日勺目的。由于是通用的开发工具，并由微软负责工具

时持续完善和升级，具有持久的生命力。

微软教育云基础平台无代码开发工具：MSInfopath2023,MS

SharepointDesigner2023等。

微软教育云基础平台代码开发扩展工具：MSVisualStudio2023

等。

通过微软教育云基础平台进行扩展和开发的优势：开发人员不用

理会数据层，展现层，只需要直接开发逻辑层就可以，且开发逻辑层

时，有诸多通用的服务可以直接调用，极大地加紧了开发速度，开发

量大大减少。整个系统稳定性、安全性、扩展性得到保证。具有统一

的，开放日勺原则规范，与原有的系统融合性非常好。此后日勺应用升级

和扩展以便。当参与开发的人员离职，整个系统的维护和扩展不受很

大影响（由于开发架构，开发原则都是微软教育云基础平台提供，有

详尽H勺有关资料）。

通用功能服务包括：统一信息公布服务，统一搜索服务，工作流

服务，证书服务，数据分析服务，告知消息服务，表单服务，视图服

务，触发器服务，定期器服务等。这些通用功能服务已包括在云基础

平台中，开发者直接调用即可。通用服务和原则，由微软负责持续开

发与升级，具有持久的生命力。

3.5智慧教育平台技术实现措施和路线

3.5.1计算模式技术选择——云计算

迄今为止，计算模式通过了八次进化，目前主流KJ计算模式为:

云计算模式，它是在WOA架构技术、网格计算技术H勺基础上发展而

来的I,如下图所示:

计算模式发展趋势图

何为云计算？从技术角度上讲，将多种IT资源进行有效整合而

构成对应的资源池，并能迅速地资源池推送到云端、变成一种资源服

务。例如：将数据存储作为一种服务、将应用开发平台作为一种服务，

以及将业务应用服务作为一种服务，等等。因此，云计算可以归纳为：

XasaService,即XaaSo

常见的IXaaS可分为三大类：laaSxPaaS^SaaS三类,如下图所示:

云计算公式：XasaService

X:代表CPU、内存、存储、带宽、系统软件、

应用软件等各类IT资源(池)。

■—_______________________________Z-***■,-

X=Everything

L

常见XaaS类型：----------1

A__So_ft_w_ar_e-_as_-a_-S_e_rvice(S_a_aS_)_软_件_即__服_务_

Platform-as-a-Service(PaaS)平台即服务__

Infrastructure-as-a-ServiceClaaS)础设即服务

云计算的三种服务图

从云计算的发展历程可以看出，先有SaaS,再有laaS、最终才提

出PaaS；先为一般大众提供服务，再为多种层次的软件开发人员提供

服务。SaaS,即将软件作为一种服务，例如：淘宝区J网上店铺、微软

代IDynamicsCRMServices,等等；laaS,即将IT基础设施作为一种服

务，例如：腾讯的网络磁盘、微软的SQLServices,等等；PaaS,

即将平台作为一种服务，例如:google的AppEngine、微软的.net

Services,等等。

SaaS即面向一般大众顾客的；laaS既面向一般大众顾客，又面向

软件开发人员；PaaS是专门面向多种层次H勺软件开发人员的，令开发

人员挣脱原始H勺代码编写工具，提供各类迅速定制功能，通过定制能

快捷地生成多种SaaS类应用软件。

云计算的关键思想是资源的集约化使用，其本质是资源日勺整合,

并且是大量复杂资源的整合，资源整合过程就是一种简化的过程，云

端顾客看到的就是良好的服务，对于背面复杂资源的整合过程，云端

顾客没有必要懂得，它重要是由云资源整合中间件平台完毕。云资源

中间件平台的作用就是实现组织中的信息化资源抽象和简化，以形成

简洁日勺资源池，譬如：应用资源池、数据服务池、数据魔方池、平台

顾客池、展现配件池、初始代码池等。

3.5.2应用架构技术选择——SOA/WOA

应用架构技术是伴随计算模式技术日勺发展而发展日勺，两者互相推

进、互相支撑。为保证IT基础架构日勺强健性及适应云计算模式、提

高开发成果KJ可重用性、节省系统开发与扩面的成本、减少系统开发

与犷面的风险、提高系统开发与扩面的效率，本项目的建设将全面采

用SOA、WOA架构技术。应用体系架构措施与技术目前朝着松耦合

的构件集成、分布式计算两方面迅猛发展，SOA聚焦了这两方面的特

性及优势，成为目前应用体系架构的主流措施与技术。第二代面向

Web、面向WAN口勺SOA,则称为WOA。如下图所示:

h

HI1g

WOA

第二代面向Web

ULayered面向WAN的SOA架构

O分层结构SOA

W面向服务的架构

6

2

U

I

MonolighicN-Tier

单块集成结构多层架构

Low

LocalNetworkDistributed

应用技术架构W、J选择图

SOA架构具有六大明显W、J特性：协同性(Interoperability)>可重

用性(Reusability)>可组合性(Composibility)>服务契约化(Service

Contract)>自治性(Autonomy)、松耦合(LoselyCoupling)；SOA□勺

关键价值在于将业务逻辑直接以服务的方式进行封装，根据业务和管

理的需要，可灵活组合成各个不一样的业务应用。WOA架构，即在

Web层进行灵活的服务组合，并将组合后的软件或平台公布到云端;

它是云计算的SaaS、PaaS日勺关键基础构架技术。

3.5.3设计模式技术选择——基于SOA/WOA架构的MVC

为保证系统日勺适应性、可维护性、松耦合性，采用基于SOA/WOA

架构日勺MVC设计模式。MVC设计模式是交互式B/S/S应用程序广泛

使用H勺一种设计模式。它有效地在存储和展示数据的对象中辨别功能

模块以减少它们之间W、J连接度，这种体系构造将老式出J输入、处理和

输入模型转化为图形显示的顾客交互模型，或者换一种说法，是多层

次的Web商业应用；MVC体系构造具有三个层面：模型(Model)、

视图(View)和控制(Controller),每个层面有其各自的功能作用，MVC

设计模式如下图所示：

标准MVC设计模式

状态查询模型制odel)状态改变

•封装应用程序状态

♦响应状态查询

•应用程序功能

•通知视图变更

视图IView)视图选择控制器(Cormoller】

•解释模型r•定义应用程序行为

•模型更新请求用户事件•用户动作映射成模型更新

IM

•发送用户输入给控制器■血血™*•选择响应的视图

•允许控制器选择视图

MVC设计模式图

模型层负责体现和访问商业数据，执行商业逻辑和操作。也就是

说，这一层就是现实生活中功能的软件模拟；在模型层变化日勺时候,

它将告知视图层并提供后者访问自身状态H勺能力，同步控制器层也可

以访问其功能函数以完毕有关的任务。

视图层负责显示模型层日勺内容。它从模型层获得数据并指定这些

数据怎样被显示出来。在模型层变化的时候，它将自动更新。此外视

图层也会将顾客H勺输入传送给控制器。

控制器层负责定义应用程序W、J行为。它可以分派顾客出J祈求并选

择恰当日勺视图以用于显示，同步它也可以解释顾客的输入并将它们映

射为模型层可执行内操作；在一种图形界面中，常见的顾客输入包括

点击按钮和菜单项选择择。在Web应用中，它包括对Web层的/

SGET、POST、PUT、DELETEH勺祈求；控制器层可以基于顾客的交互

和模型层的操作成果来选择下一种可以显示的视图，一种应用程序一

般会基于一组有关功能设定一种控制器层日勺模块，甚至某些应用程序

会根据不一样日勺顾客类型具有不一样日勺控制器层设定，这重要是由于

不一样顾客的视图交互和选择也是不一样H勺。

在模型层、视图层和控制器层之间划分责任可以减少代码W、J反复

度，并使应用程序维护起来更简朴。同步由于数据和商务逻辑的分开，

在新日勺数据源加入和数据显示变化的时候，数据处理也会变得更简朴。

结合SOA/WOA架构设计措施，模型层将由服务层替代、控制器层由

Process流程编排层替代，因此基于SOA/WOA架构的MVC设计模式

如下图所示:

基于SOA/WOA架构的MVC设计模式

基于SOA/WOA架构的MVC设计模式图

354应用接口技术选择——REST和SOAP服务

全面采用SOA、WOA架构，应用与应用之间的接口所有采用服

务技术来封装，并将封装好的服务，公布到服务总线上，供对方应用

调用。服务封装可以采用REST云服务和SOAPWeb服务。

REST(RepresentationalStateTransfer)：即表象化状态传递，它是

面向信息资源的服务封装技术