國家教育管理信息系統(tǒng)部署模式探討

張鵬高，楊清貴，沈立強(qiáng)

（1.教育部教育管理信息中心，北京 100816；2.清華大學(xué)，北京 100084）

一、引言

小金教工程的重點(diǎn)是建立部級教育服務(wù)與監(jiān)管體系的信息化支撐平臺，全面提高教育部的教育公共服務(wù)能力和教育管理水平。國家教育管理信息系統(tǒng)是建設(shè)部、省、市、縣、學(xué)校級的教育管理信息化支撐平臺，為各級教育行政部門和學(xué)校提供管理決策支持和信息化技術(shù)保障，推動(dòng)教育管理效率不斷提高，提升教育管理公共服務(wù)水平。小金教工程是國家教育管理信息系統(tǒng)的重要組成部分，該項(xiàng)目規(guī)劃了教育規(guī)劃與決策支持、學(xué)生管理、教職工管理、學(xué)校管理、其他業(yè)務(wù)管理五類信息系統(tǒng)，各類信息系統(tǒng)又按照不同教育階段或者業(yè)務(wù)特點(diǎn)劃分了20個(gè)系統(tǒng)，各信息系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)進(jìn)一步劃分子系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在教育部的建設(shè)實(shí)施屬于小金教工程的范疇，在省、市、縣、學(xué)校的建設(shè)實(shí)施屬于國家教育管理信息系統(tǒng)的范疇。

根據(jù)教育部工作安排，2012年完成學(xué)前教育管理信息系統(tǒng)、中小學(xué)生學(xué)籍信息管理系統(tǒng)、學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)管理信息系統(tǒng)、教育統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)、教育決策支持統(tǒng)計(jì)服務(wù)系統(tǒng)，2013年完成中小學(xué)校舍信息管理系統(tǒng)二期、學(xué)生資助管理信息系統(tǒng)、中職學(xué)生學(xué)籍信息管理系統(tǒng)、來華留學(xué)生服務(wù)平臺、出國留學(xué)生管理信息系統(tǒng)、外籍教師數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、教職工管理信息系統(tǒng)、直屬高校基建管理信息系統(tǒng)、學(xué)校建設(shè)規(guī)劃地理信息系統(tǒng)、紀(jì)檢與監(jiān)察系統(tǒng)。

為有效支撐上述業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的部署實(shí)施，本文探討了國家教育管理信息系統(tǒng)的部署模式，分析了部、省兩級技術(shù)保障（網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、通訊、軟硬件及機(jī)房等保障條件）、人員保障、經(jīng)費(fèi)保障的要求。

二、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

國家教育信息管理系統(tǒng)的五大類20個(gè)系統(tǒng)中涉及學(xué)前教育、中小學(xué)教育、中職教育、高等教育的大部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)均按“四級數(shù)據(jù)中心①注：本文的“數(shù)據(jù)中心”是指邏輯意義上數(shù)據(jù)的中心，強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)，不包括軟件和硬件基礎(chǔ)設(shè)施。只有特別指明的“物理數(shù)據(jù)中心”才是包括軟件硬件設(shè)施的數(shù)據(jù)中心運(yùn)行環(huán)境。，五級應(yīng)用系統(tǒng)”的體系結(jié)構(gòu)建設(shè)，四級數(shù)據(jù)中心指部、省、地市、區(qū)縣四級數(shù)據(jù)中心，五級應(yīng)用系統(tǒng)指部、省、地市、區(qū)縣、學(xué)校五級業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，如圖1所示。目前重點(diǎn)建設(shè)部、省兩級數(shù)據(jù)中心，各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)物理部署在教育部和32個(gè)省級數(shù)據(jù)中心。將來逐步推動(dòng)省級教育行政部門建設(shè)云教育管理服務(wù)平臺，基于云服務(wù)模式，為本地區(qū)相關(guān)教育機(jī)構(gòu)和各級各類學(xué)校提供管理信息系統(tǒng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)。為突出國家教育管理信息系統(tǒng)的建設(shè)重點(diǎn)，本文的系統(tǒng)部署架構(gòu)主要討論“部、省兩級物理數(shù)據(jù)中心，五級應(yīng)用系統(tǒng)”的部署模式。

三、系統(tǒng)部署架構(gòu)

國家教育信息管理系統(tǒng)要求統(tǒng)一基礎(chǔ)軟硬件環(huán)境、統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺、統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心、統(tǒng)一公共中間件、統(tǒng)一業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、統(tǒng)一部省兩級數(shù)據(jù)交換。部署架構(gòu)描述應(yīng)用支撐平臺、數(shù)據(jù)中心、公共中間件、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟硬件環(huán)境的總體部署模式，并給出物理部署建議，為各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施提供參考。圖2為部省兩級部署的示意圖：

圖1 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.應(yīng)用支撐平臺部署

國家教育管理信息系統(tǒng)的建設(shè)必須采用統(tǒng)一的應(yīng)用支撐平臺，為各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供全局、共性、基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)。應(yīng)用支撐平臺分為業(yè)務(wù)服務(wù)組件、技術(shù)服務(wù)組件、數(shù)據(jù)支撐服務(wù)、安全支撐服務(wù)、運(yùn)行支撐平臺五部分，具體如表1所示。

其中業(yè)務(wù)服務(wù)組件、技術(shù)服務(wù)組件中的業(yè)務(wù)流程服務(wù)為了支撐跨省業(yè)務(wù)，在部級物理部署，其他的則在部、省兩級分別物理部署。

2.數(shù)據(jù)中心部署

圖2 系統(tǒng)部署架構(gòu)

表1 應(yīng)用支撐平臺組成內(nèi)容

國家教育管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心部署內(nèi)容包括應(yīng)用數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、決策分析數(shù)據(jù)庫、歸檔數(shù)據(jù)庫以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，在具體部署上需要根據(jù)不同數(shù)據(jù)庫的定位和作用設(shè)計(jì)。

（1）應(yīng)用數(shù)據(jù)庫采用部、省兩級物理部署，支撐各級的業(yè)務(wù)應(yīng)用，部、省兩級的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)一致，根據(jù)業(yè)務(wù)需要，將省級應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的部分?jǐn)?shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換形成部級應(yīng)用數(shù)據(jù)庫。

（2）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫采用部、省兩級物理部署，部、省兩級的主數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)一致，為提高生成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的時(shí)效性，部、省兩級基礎(chǔ)據(jù)庫中的業(yè)務(wù)主數(shù)據(jù)都從同級應(yīng)用數(shù)據(jù)庫抽取生成，元數(shù)據(jù)類和代碼類主數(shù)據(jù)則由部級基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)交換下發(fā)到省級基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

（3）決策分析數(shù)據(jù)庫采用部、省兩級物理部署，其數(shù)據(jù)從同級的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫抽取生成，部、省兩級間不存在數(shù)據(jù)交換。

（4）歸檔數(shù)據(jù)庫附屬于應(yīng)用數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、決策分析數(shù)據(jù)庫，采用部、省兩級物理部署，部、省兩級間不存在數(shù)據(jù)交換。

（5）非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的部署將結(jié)合應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的部署模式進(jìn)行，同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和存儲(chǔ)能力，當(dāng)前可采用部、省兩級分布式部署，原則上非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)只保存一份（不包括備份），未來在條件具備情況下，可在物理上建設(shè)全國統(tǒng)一的非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中心，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)通過內(nèi)容管理軟件進(jìn)行管理。

3.公共中間件部署

公共中間件包括統(tǒng)一用戶管理、用戶身份認(rèn)證與單點(diǎn)登錄、門戶管理、服務(wù)總線、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)采集、內(nèi)容管理、業(yè)務(wù)流程管理、地理信息、報(bào)表服務(wù)、統(tǒng)計(jì)分析、即時(shí)消息等功能組件，為應(yīng)用支撐平臺和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供必要的公共基礎(chǔ)服務(wù)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建統(tǒng)一的應(yīng)用軟件基礎(chǔ)運(yùn)行支撐環(huán)境。

公共中間件的部署需要考慮不同中間件實(shí)現(xiàn)的功能以及具體的產(chǎn)品選型，該部分具體的部署和使用需要應(yīng)用集成開發(fā)商完成公共中間件的實(shí)施部署，原則上公共中間件的部署可分為以下幾種方式：

第一種部署模式是全局統(tǒng)一部署模式，中間件產(chǎn)品在部級唯一部署，相關(guān)的各級業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用其公開的服務(wù)或接口直接在系統(tǒng)中應(yīng)用，如公共中間件的地理信息服務(wù)、即時(shí)消息等。

第二種部署模式是局部統(tǒng)一獨(dú)立模式，中間件產(chǎn)品以部、省兩級部署，與業(yè)務(wù)系統(tǒng)保持相對獨(dú)立物理軟硬件環(huán)境，如服務(wù)總線、數(shù)據(jù)交換等。基于本模式建議在教育部部級部署一套，供部級相關(guān)應(yīng)用集成；以省為單位分別部署，供省及以下單位應(yīng)用。

第三種部署模式是公共中間件產(chǎn)品與應(yīng)用系統(tǒng)深度集成模式，中間件產(chǎn)品與應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行在共同的軟硬件環(huán)境中，物理部署上根據(jù)應(yīng)用軟件的部署模式來進(jìn)行，如統(tǒng)計(jì)報(bào)表、工作流等。

4.業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)部署

各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)在具體部署上需要結(jié)合各應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)狀況、系統(tǒng)用戶數(shù)量、硬件環(huán)境以及技術(shù)支撐等因素，結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際情況，各應(yīng)用系統(tǒng)的部署原則上要求采用“兩級物理數(shù)據(jù)中心，五級應(yīng)用系統(tǒng)”的模式。各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)部署模式和時(shí)間安排如表2所示。

表2 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)部署模式和時(shí)間

表2只列出了五大類20個(gè)系統(tǒng)中的部分項(xiàng)目，其余項(xiàng)目因還未開始立項(xiàng)工作，故暫不列出。表格中項(xiàng)目的部署地點(diǎn)、時(shí)間可能因工作需要有一定的調(diào)整，也可能在此基礎(chǔ)上做一些增加或減少。

5.基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施部署

（1）網(wǎng)絡(luò)

系統(tǒng)在省級部署時(shí)，以一個(gè)省下轄15000所學(xué)校來評估，表3列出了部、省兩級業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)廣域網(wǎng)訪問需求。部、省兩級并發(fā)用戶數(shù)按照所有系統(tǒng)中最大并發(fā)用戶數(shù)計(jì)算，同時(shí)下載頁面的用戶數(shù)按照最大并發(fā)用戶數(shù)除以20，每個(gè)用戶請求頁面的大小按照100K計(jì)算。

省級需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬最大估算為6000/20X100K/1024*8=234M；最小估算為600/20X100K/1024*8=23M。

表3 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)廣域網(wǎng)訪問需求

部級需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬最大估算為5000/20X100K/1024*8=195M；最小估算為600/20X100K/1024*8=23M。

部、省兩級間為了傳輸數(shù)據(jù)的安全性，要求通過VPN虛擬專網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。

（2）服務(wù)器

國家教育管理信息系統(tǒng)采用虛擬化技術(shù)，除數(shù)據(jù)庫和部分關(guān)鍵應(yīng)用部署在物理機(jī)上，其余的全部部署在虛機(jī)上。為簡化估算，服務(wù)器設(shè)置A、B、C三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，具體配置為：

A：虛機(jī)CPU 4core內(nèi)存8GB硬盤 40GB；

B：虛機(jī)CPU 8core內(nèi)存16GB硬盤 40GB；

C：物理機(jī)CPU 16core內(nèi)存32GB硬盤 40GB。

每個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)配置的服務(wù)器根據(jù)最大并發(fā)數(shù)確定，按400個(gè)并發(fā)用戶配一臺服務(wù)器的原則估算，對并發(fā)用戶數(shù)較小的系統(tǒng)，為了提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，統(tǒng)一配置兩臺服務(wù)器，做雙機(jī)集群。

省級服務(wù)器需求以一個(gè)省下轄15000所學(xué)校來評估，國家教育管理信息系統(tǒng)所有業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器置備需求如表4所示。

根據(jù)表4的估算，教育部滿配時(shí)需要A類服務(wù)器116臺、B類服務(wù)器41臺、C類服務(wù)器16臺，省級滿配時(shí)需要A類服務(wù)器102臺、B類服務(wù)網(wǎng)器36臺，C類服務(wù)器12臺。

（3）存儲(chǔ)

國家教育管理信息系統(tǒng)在部、省兩級部署，省級記錄數(shù)（較大省份）按照教育部記錄總數(shù)的十分之一估算，教育部部署系統(tǒng)的學(xué)校、學(xué)生、教師等數(shù)據(jù)總數(shù)來源于事業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒，學(xué)校、學(xué)生、教師個(gè)體相關(guān)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)估算為40K，照片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)估算為30K，部、省兩級部署業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)存儲(chǔ)配置需求如表5所示。教育部結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)初始存儲(chǔ)空間為21TGB，年增量為10TGB；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)初始存儲(chǔ)空間為38TGB，年增量為11TGB。省級結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)初始存儲(chǔ)空間為2TGB，年增量為1TGB；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)初始存儲(chǔ)空間為4TGB，年增量為1TGB。同時(shí)教育部、各省還需單獨(dú)考慮備份存儲(chǔ)空間，具體大小可參考前面評估的存儲(chǔ)空間大小，以及備份的頻率、備份文件的保留期限。

表4 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器置備需求

表5 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)存儲(chǔ)置備需求

四、結(jié)束語

根據(jù)教育部工作安排，結(jié)合國家教育管理信息系統(tǒng)和小金教工程的整體規(guī)劃，本文重點(diǎn)探討了國家教育管理信息系統(tǒng)“部、省兩級物理數(shù)據(jù)中心，五級應(yīng)用系統(tǒng)”的部署模式，對應(yīng)用支撐平臺、數(shù)據(jù)中心、公共中間件、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施的部署實(shí)施進(jìn)行了詳細(xì)的分析和部署說明。在實(shí)際的部署過程中，各省可以參考上述部署要求進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃和準(zhǔn)備。