高校云计算中心建设方案-高校私有教育云建设可行性方案

高校云计算中心建设方案V3.0高校云计算中心建设方案 目 录一、教育背景1二、发展现状3三、方案概述63.1 建设目标63.2 业务架构83.3 技术架构81应用云服务层82分布式平台层103基础设施服务层113.4 云计算网络架构123.5 实施流程13四、产品及功能介绍154.1 云服务平台274.1.1公共数据管理中心274.1.2资源共建共享管理中心294.1.3应用系统推送中心314.1.4开发者中心334.1.5动态门户群管理354.1.6云端监测中心374.1.7运营服务平台394.2 教育云门户404.2.1云端桌面系统404.2.2教育信息门户424.3 应用空间454.3.1教师空间454.3.2学生空间464.4 教学应用解决方案484.4.1网络课表计划484.4.2网络备课系统494.4.3集体备课系统524.4.4课例打磨系统554.4.5教育资源网574.4.6题库组卷系统604.4.7教师研修系统624.4.8教师培训系统644.4.9名师工作室664.4.10教师评价考核系统674.4.11家校互通系统694.4.12 全自动智能云录播系统704.5 学习应用解决方案764.5.1班级空间764.5.2家庭作业系统784.5.3教育问答系统794.5.4自主学习系统824.5.5综合素质评价系统834.6 教育管理解决方案854.6.1行政管理系统854.6.2教务管理系统874.6.3办公管理系统914.6.4 一卡通系统944.6.5信息发布系统97五、硬件配置109六、方案优势114七、疑难问答117八、总结122一、教育背景2012年5月28日，全国教育信息化试点工作座谈会在北京召开，教育部副部长指出，要做好教育信息化工作首先要准确把握教育信息化十年规划的精髓，有两个关键点：一是教育信息化的核心理念是“教育信息技术与教学过程的紧密融合”，二是纲要的关键思路是“应用驱动”和“机制创新”结合。王延觉司长部署了教育信息化试点工作，要求一要充分认识教育信息化试点工作的重大战略意义，二要准确把握教育信息化试点工作方向，三要围绕重点工作进一步充实教育信息化试点工作的内容。国家中长期教育改革和发展规划纲要（20102020年）明确提出：1. 把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，到2020年基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系。2. 充分利用优质资源和先进技术，整合现有资源，构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施，推进数字化校园建设。3. 加强优质教育资源开发与应用，加强网络教学资源体系建设，建立开放灵活的教育资源公共服务平台，促进优质教育资源普及共享。全国教育信息技术研究“十二五”规划政策中研究重点同样提到：推进网络教学资源库的建设和应用，加强“数字化校园“建设、应用与评价研究，加强基于云服务的数字化校园建设与应用研究。第122页二、发展现状根据我国教育部对中小学智慧校园建设的纲要，可以将中小学智慧校园的发展划分为以下四个阶段：综合上述阶段来看，我国的教育目前正处在加快教育信息化建设中应处于第二阶段向第三阶段过度的的阶段，此阶段是一个承前启后的阶段，在此阶段我们有以下几点需要加以关注：1. 软硬件结合利用率低：前期注重硬件的建设，轻视硬件与软件管理相结合提高设备的利用率和使用率等情况，以致于这些问题造成了教育投资达不到预期效果。2. 各级应用系统整合难度大：目前辖区内已有众多子系统的综合性信息平台，并涉及对现有系统平台的平滑升级，各级政府教育主管部门和学校都建设有各自独立的系统，这写系统它们相互独立且分散，存在着“信息孤岛”的问题，造成了大量的数据重复和不同步；实现资源数据相通，需要专业人员维护多套系统，维护工作巨大。3. 原创和创新性优质资源匮乏：随着“班班通”、“农远工程”的实施，中小学网络基础设施得到了较大改善，但资源和各类应用较少，存在着“有路无车”的问题；为加快教育资源信息化进程，需利用新型的网络技术，突破时间和空间，随时随地的实现教育、教学、优质资源共享。4. 网络教学创新的挑战：新课标下，探究网络环境与信息技术课程整合的教学模式显得越来越重要了，网络教学具有无可替代的优势，它是适应新课标及素质教育的任务，培养学生学会自主学习、协作学习，学会质疑、学会探讨、终身学习的重要途径。5. 办公自动化管理加快进程：缺乏统一的用户管理和权限控制；缺乏信息的过滤和安全保障；缺乏实时便捷的移动办公应用；缺乏高效的行政办公管理；缺乏及时有效的决策支持。所以目前急需建成集电子政务、教学资源和办公平台为一体的整体化教育信息应用网。因此建立一套完整、科学、高效的信息化基础数据与资源中心应用平台，促进教育内容、教学方法和教育管理规范化、现代化的应用系统，实现统一信息标准、统一管理，避免资源浪费，使得教育资源共享、信息公开、多方互动、全员参与等问题成为了基础教育信息化建设中首要解决的问题。三、方案概述3.1 建设目标在云服务技术日渐成熟的今天，我们联手信息化技术知名服务厂商，基于智慧校园产品的基础上，以资源整合和信息服务作为切入点，以高效快捷、开放服务为原则，以全面构建智慧校园综合服务体系为目标，设计了基于“云服务”的应用数据中心和应用服务中心整体解决方案。基于云服务的应用数据中心建设将遵循简化、共享、动态的原则，利用虚拟化、负载均衡和多级存储等技术，来建设一个动态资源基础平台，从而实现整合计算资源，提高设备利用率，降低应用复杂性，增强存储资源的共享能力、节约能耗等目标，最终使得在此基础之上构建的智慧校园业务应用管理更简单、更全面，运行更可靠、更稳定，并能更加灵活便捷的为师生提供“随需而变”的应用服务。构建智慧校园云服务平台目标，总结如下： 1) 提高信息化设施应用构建一个教学、科研、办公、生活于一体的“一站式”服务平台。2) 各级系统的无缝整合构建统一门户，集中信息资源管理、应用服务管理和内容整合。3) 优质资源整合与共享构建基于云服务的教育公共资源服务平台，推进资源共建共享。4) 促进网络教学的创新构建一个适应新课程改革的创新教学模式，推进教育信息化应用。5) 建设教育电子政务服务体系构建统一的教育信息管理系统和所有的教育教学和管理工作均在网络上实现。3.2 业务架构3.3 技术架构1应用云服务层应用云服务层（SaaS）又称为：软件运营服务模式。它面向最终用户，将不同应用系统托管到同一平台上进行统一管理，实现隔离和共享，以达到减少系统硬件重复建设、减少系统维护量的目的，并且随着数据的集中，建立数据仓储。软件云服务关键技术也是在高层对数据中心进行虚拟化，即在区域级数据中心为每个学校建立一个学校级的虚拟数据中心，这种虚拟数据中心技术具有很强的可扩展性。虚拟数据中心可以支撑大量的应用系统，无需像传统开发方式，每开发一个系统进行数据隔离，虚拟数据中心结合平台服务层的分布式文件系统可以更加有效实现分布式存储和并行计算。在向客户提供联网应用的同时，也提供软件的离线操作和本地数据存储，让用户随时随地都可以使用其定购的软件和服务。对于教育单位来说，SaaS是采用先进技术的最好途径，它消除了单位购买、构建和维护基础设施和应用程序的需要。在这种模式下，不再像传统模式那样花费大量投资用于硬件、软件、人员，而只需要支出一定的服务费用，通过互联网便可以享受到相应的硬件、软件和维护服务，享有软件使用权和不断升级，这是网络应用最具效益的模式。具体来说saas可以为客户带来如下的价值：a) 服务的收费方式风险小，灵活选择模块，备份，维护，安全，升级b) 让客户更专注核心业务c) 灵活启用和暂停，随时随地都可使用d) 按需定购，选择更加自由e) 产品更新速度加快f) 实现年息式的循环收入模式g) 有效降低成本h) 准面对面使用指导i) 在全球各地，7*24全天候网络服务j) 不需要额外增加专业的IT人员k) 大大降低的投入成本2分布式平台层分布式平台层技术以分布式计算、分布式存储和数据挖掘为核心，可以架构在基础设施层之上，也可直接架构在大量廉价的物理硬件上，分布式平台层是以多单位租用、集中管理、多级级联为特征的软件平台（如果学校数据中心托管到区域级数据中心）的基础支撑，主要为独立软件开发商和软件开发人员提供服务，不直接面对最终用户。平台服务层从软件虚拟化角度屏蔽物理硬件的物理位置和差异，以统一的文件系统方式来访问不同物理位置、不同性质的设备，达到管理大规模网络就像管理一台计算机一样简单，并且提供在大规模网络上提供并行计算、灾难容错的编程模型。目前比较成熟的平台服务层系统有谷歌的GFS分布式文件系统和开源的Hadoop分布式系统。目前淘宝网、雅虎等公司的大型计算、存储平台均架构在Hadoop平台上。3基础设施服务层基础设施服务层（IaaS）云技术是通过硬件资源虚拟化技术实现，即将所有物理服务器、存储设备集中到资源池，通过虚拟化软件把一个物理服务器虚拟化成若干个虚拟机，操作系统和数据库等系统软件运行与虚拟机上，从而解除应用系统与硬件服务器绑定，以达到对硬件资源动态分配，按需使用、统一管理、动态迁移、负载均衡等目的。基础设施服务层建设目的主要是通过虚拟化提高系统的安全性、可管理性和降低建设成本，但是以牺牲性能为代价，并且目前虚拟化平台软件对于高CPU，高速磁盘IO性能损失高达20%左右。结合实际情况，采用先进的云服务技术在应用层进行虚拟化，将传统部署在学校或教育部门服务器终端的教育应用集中部署在“教育云”上，为区域级教育部门、学校、教师、职工、家长和学生提供“一站式”、“个性化”教育服务。3.4 云计算网络架构l 层次架构云计算服务中心网络建设主要包含三个层次，包括：应用驱动、云翼平台和存储灾备。1. 应用驱动由应用服务器实现不同系统应用。应用服务器通过VM虚拟机将系统不同功能进行隔离，有效保护不同系统的应用，防止一个应用出现问题后波及其他系统正常使用情况的发生。2. 云翼平台由平台服务器实现平台资源应用。平台服务器主要实现为基础数据和系统资源搭建稳定科学的应用平台，一方面与应用服务器进行良好的结合，获取不同应用系统对平台基础和资源信息的应用需求；另一方面与存储服务器进行连接，实现应用服务器所需资源的对应获取。3. 存储灾备由存储服务器实现资源存储应用。存储服务器完成对系统涉及数据、资源等信息的安全存储，提高系统存储能力，规避因系统崩溃导致资源丢失的风险。l 系统访问1. 用户通过云计算中心对系统进行访问，通过交换机访问应用驱动，通过应用服务器自动锁定对应VM虚拟应用；2. 应用服务器和平台服务器连接，通过平台服务器锁定用户需要的基础数据及资源信息内容；3. 平台服务器和存储服务器连接，通过存储服务器找到对应的基础数据和资源信息的具体存储内容，依次反馈平台服务器和应用服务器，从而完成用户对应用系统的访问和信息的获取。3.5 实施流程1） 云计算平台的搭建该阶段主要是要为市教育局设计搭建一个物理上可以工作的云计算平台。主要涉及的工作包括服务器、网络、存储的设计、安装、调试，并辅以相应平台软件的安装、设置。该阶段完成以后，市教育局的