淺析高校教務(wù)信息系統(tǒng)的云計(jì)算應(yīng)用

李祎

（江漢大學(xué)教務(wù)處，湖北 武漢 430056）

近幾年伴隨著高校擴(kuò)招，高校的辦學(xué)場(chǎng)地與資源都不同程度地出現(xiàn)緊張的情況。因此，通過(guò)高校教務(wù)信息系統(tǒng)這一信息化手段，將常規(guī)的、繁瑣的事務(wù)性工作通過(guò)信息系統(tǒng)加以管理，極大地提高了教務(wù)管理部門(mén)的工作效率，在高校的日常管理工作中發(fā)揮著重要的作用。但是在實(shí)際管理工作中，由于硬件部署與高校工作周期性的沖突，往往導(dǎo)致其性能不能有效發(fā)揮，或者出現(xiàn)資源極大浪費(fèi)。而伴隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)該技術(shù)來(lái)部署高校教務(wù)信息系統(tǒng)將有可能緩解這一矛盾，本文將從優(yōu)勢(shì)與不足兩個(gè)方面加以分析。

1 高校教務(wù)信息系統(tǒng)的特點(diǎn)

一般高校內(nèi)常見(jiàn)的教務(wù)信息系統(tǒng)，其主要功能都相對(duì)一致，即管理著全校的各類(lèi)教學(xué)資源與信息數(shù)據(jù)。總體來(lái)看，一般會(huì)具有以下幾類(lèi)特點(diǎn)。

1.1 周期性

高校的教學(xué)管理活動(dòng)往往具有明顯的周期特點(diǎn)，尤其是在學(xué)年制高校中，這一特點(diǎn)尤為突出。學(xué)校通常在學(xué)期初與學(xué)期末面臨業(yè)務(wù)需求高峰，例如課表編排、學(xué)生選課、期末考試與成績(jī)記載等。由于這些教務(wù)管理工作具有較強(qiáng)的時(shí)限性，因此這類(lèi)教學(xué)信息數(shù)據(jù)的增量具有明顯的周期性。

1.2 數(shù)據(jù)量大

高校教務(wù)系統(tǒng)在使用過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的過(guò)程數(shù)據(jù)。例如，每個(gè)學(xué)期都會(huì)生成大量的課表數(shù)據(jù)，而一旦開(kāi)始學(xué)生選課，選課數(shù)據(jù)將在課表數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，以指數(shù)方式遞增，再加上學(xué)期末產(chǎn)生的考務(wù)數(shù)據(jù)、成績(jī)數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)量非常驚人。以武漢市某市屬綜合性高校為例，從2007年開(kāi)始引入某通用版本的教務(wù)管理系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)一年的數(shù)據(jù)庫(kù)大小不超過(guò)500M，而截止到2013年12月，其運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)容量已經(jīng)超過(guò)了30G，平均年增長(zhǎng)率達(dá)到79%。

1.3 負(fù)載不均衡

由于高校教務(wù)管理工作的周期性特點(diǎn)，使得在幾個(gè)大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的處理周期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)流量需求與服務(wù)器硬件的負(fù)載非常不均衡。例如選課、排課、排考時(shí)，網(wǎng)絡(luò)流量與服務(wù)器壓力巨大，如果維護(hù)不當(dāng)，服務(wù)停止或當(dāng)機(jī)的情況都有可能發(fā)生。而在其他時(shí)間，普通業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)處理量，往往導(dǎo)致硬件資源過(guò)于空閑。

2 云計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)

云計(jì)算是近幾年在IT領(lǐng)域的新興熱點(diǎn)技術(shù)，狹義來(lái)講，人們往往理解為云存儲(chǔ)和分布式計(jì)算。但如果從云計(jì)算的發(fā)展來(lái)看，實(shí)際上其概念的范疇要大得多：云存儲(chǔ)的前身是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，分布式計(jì)算又與網(wǎng)格計(jì)算密不可分，再加上云計(jì)算發(fā)展的幾個(gè)層次：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS），云計(jì)算家族可謂是枝繁葉茂。而由于云計(jì)算技術(shù)是建立在高速的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展基礎(chǔ)之上，因此其功能特點(diǎn)也具有顯著的網(wǎng)絡(luò)特性。

2.1 分布性

云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)高速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，分布式網(wǎng)絡(luò)（或稱(chēng)為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)）的出現(xiàn)，最初是以解決網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡問(wèn)題與提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性為目標(biāo)，目前已成為了云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)之一。

2.2 透明性

云計(jì)算的服務(wù)實(shí)現(xiàn)是建立在分散的網(wǎng)絡(luò)之上，因此云計(jì)算技術(shù)通過(guò)建立虛擬機(jī)或中間層平臺(tái)等虛擬化手段來(lái)滿(mǎn)足對(duì)客戶(hù)的應(yīng)用需求。這一過(guò)程對(duì)于客戶(hù)而言完全透明，換言之，客戶(hù)并不清楚也不需要知道云計(jì)算平臺(tái)的物理位置與分布架構(gòu)，只需要獲取許可即可獲得服務(wù)。

2.3 易擴(kuò)展性

云計(jì)算技術(shù)是將海量的資源予以分配，因此理論上可以瞬間實(shí)現(xiàn)客戶(hù)突然增加的業(yè)務(wù)需求。仍以武漢市某市屬綜合性高校為例，該校教務(wù)管理網(wǎng)站平時(shí)的訪問(wèn)量不足100次/小時(shí)，但在選課季時(shí)，其訪問(wèn)量可能會(huì)增加千倍，學(xué)校雖然事先通過(guò)臨時(shí)調(diào)配服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載設(shè)備來(lái)滿(mǎn)足激增的訪問(wèn)需求，但維護(hù)工作量巨大，而且在該選課結(jié)束后，還要將臨時(shí)增加的硬件設(shè)備移除，維護(hù)人員苦不堪言。但如果該網(wǎng)站建立在云計(jì)算平臺(tái)上，那么事情就簡(jiǎn)單得多，用戶(hù)僅需要事先租用所需的硬件和網(wǎng)絡(luò)資源，就可以立即實(shí)現(xiàn)該網(wǎng)站負(fù)載性能的擴(kuò)展。而使用完畢，只需結(jié)束租期即可完成硬件資源的釋放。

2.4 易維護(hù)性

云計(jì)算的硬件架構(gòu)與用戶(hù)無(wú)關(guān)，因此對(duì)于網(wǎng)絡(luò)、硬件和軟件配置方面，用戶(hù)完全不需要參與。維護(hù)人員所有的維護(hù)工作僅限于在云計(jì)算平臺(tái)上的應(yīng)用程序?qū)用妫虼司S護(hù)工作量相比傳統(tǒng)配置而言非常少，甚至對(duì)維護(hù)人員的需求量也大幅降低。

2.5 經(jīng)濟(jì)性

由于云計(jì)算技術(shù)的易擴(kuò)展性，因此對(duì)其租用費(fèi)用的計(jì)算更加靈活，其經(jīng)濟(jì)性也非常明顯。仍以上述的高校為例，當(dāng)該校進(jìn)入學(xué)生選課季時(shí)，3臺(tái)服務(wù)器滿(mǎn)負(fù)載運(yùn)行仍無(wú)法滿(mǎn)足性能需求，但一旦選課結(jié)束，服務(wù)器的性能又明顯過(guò)剩。因此，如果租用云計(jì)算服務(wù)，在忙時(shí)只需要租用更多的計(jì)算服務(wù)，在閑時(shí)則租用較少的計(jì)算服務(wù)即可。這可以通過(guò)下面的簡(jiǎn)單算式來(lái)反映實(shí)際使用費(fèi)用的區(qū)別，假設(shè)：

為了滿(mǎn)足忙時(shí)（選課季）激增千倍的性能需求，需要10臺(tái)服務(wù)器和1臺(tái)負(fù)載均衡設(shè)備，而閑時(shí)（非選課季）僅需要1臺(tái)服務(wù)器；每臺(tái)服務(wù)器的價(jià)格為1萬(wàn)元，負(fù)載均衡設(shè)備的價(jià)格為10萬(wàn)元，使用年限為5年；租用1臺(tái)服務(wù)器的月租金為285元（按2014年2月百度推廣中的某云計(jì)算提供商的租金計(jì)算，租用平臺(tái)的配置為：CPU：2Core，內(nèi)存：2G，磁盤(pán)：100G，鏈路：4線(xiàn)BGP，帶寬：5M）。

（1）傳統(tǒng)的硬件配置方案，其5年的使用費(fèi)用為硬件采購(gòu)的全部費(fèi)用，即1萬(wàn)元*10臺(tái)+10萬(wàn)元=20萬(wàn)元。

（2）假設(shè)忙時(shí)在全年占據(jù)6個(gè)月時(shí)間，閑時(shí)在全年占據(jù)6個(gè)月時(shí)間，那么在忙時(shí)租用10臺(tái)服務(wù)器服務(wù)，閑時(shí)租用1臺(tái)服務(wù)器服務(wù)，則租用云計(jì)算應(yīng)用5年的費(fèi)用為：（0.028 5萬(wàn)元*10臺(tái)*6月+0.028 5萬(wàn)元*6月）*5年=9.4萬(wàn)元，比傳統(tǒng)配置下的費(fèi)用下降53%。

（3）實(shí)際上，高校的忙時(shí)業(yè)務(wù)需求，除掉約占2個(gè)月的選課季外，再加上課表編排、考試安排與成績(jī)記載等業(yè)務(wù)，在全年一般只占用4個(gè)月左右的時(shí)間，所以上式可以稍加修改為：（0.028 5*10*4+0.028 5*8）*5=6.84萬(wàn)元。此時(shí)，租用云計(jì)算應(yīng)用的費(fèi)用比2.5.2下降27%，且只占到傳統(tǒng)配置下費(fèi)用的34%，經(jīng)濟(jì)性顯得非常驚人。

3 高校教務(wù)信息系統(tǒng)采用云計(jì)算應(yīng)用可能遇到的問(wèn)題

在高校教務(wù)信息系統(tǒng)采用云計(jì)算應(yīng)用時(shí)，仍有可能遇到一些問(wèn)題。云計(jì)算應(yīng)用雖然解決了物理存儲(chǔ)與服務(wù)器管理的難題，但是由于其存儲(chǔ)物理位置的分散性，使得云計(jì)算服務(wù)的可靠性與數(shù)據(jù)安全成為不容忽視的影響因素。

3.1 服務(wù)的可靠性

由于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)移到了云計(jì)算空間，因此云計(jì)算服務(wù)商的實(shí)力與可靠性成為了制約數(shù)據(jù)庫(kù)性能的首要因素之一，例如2013年3月，著名的谷歌云服務(wù)Google Drive就曾出現(xiàn)了17小時(shí)的故障，從18日開(kāi)始，很多用戶(hù)在試圖訪問(wèn)其Drive文檔和文件時(shí)，出現(xiàn)加載緩慢或者超時(shí)的情況，這大約持續(xù)了約三小時(shí)。一天后，第二次Google Drive中斷讓一些用戶(hù)在約兩小時(shí)內(nèi)無(wú)法訪問(wèn)該服務(wù)。這兩天后，Google Drive再次停機(jī)12小時(shí)。實(shí)際上，關(guān)于云計(jì)算服務(wù)的故障案例，甚至可以追溯到2009年。

因此，必須要考慮對(duì)云計(jì)算服務(wù)商進(jìn)行必要的評(píng)估和選擇，另外應(yīng)建立基本的備用方案。

3.2 數(shù)據(jù)的安全

云計(jì)算服務(wù)商通過(guò)硬件或軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)物理磁盤(pán)的邏輯化，雖然對(duì)用戶(hù)而言，其物理存儲(chǔ)的地址及其維護(hù)是透明的，無(wú)需用戶(hù)關(guān)注。但也因此，用戶(hù)無(wú)法知道自己的數(shù)據(jù)到底儲(chǔ)存在什么地方，其安全性無(wú)法得到評(píng)估。如果同一物理介質(zhì)出現(xiàn)了故障，那么在其上建立的邏輯磁盤(pán)顯然難以獨(dú)善其身，另外還有由于系統(tǒng)漏洞導(dǎo)致的安全問(wèn)題等，這些情況所造成的破壞影響，就已經(jīng)超出了客戶(hù)所能控制的范圍。

3.3 網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)的影響

由于所有的數(shù)據(jù)和服務(wù)都將由異地的云計(jì)算服務(wù)商提供，那么必然導(dǎo)致所有的訪問(wèn)都將產(chǎn)生出口流量。這對(duì)于普通個(gè)體用戶(hù)而言，似乎無(wú)關(guān)緊要，但對(duì)于業(yè)務(wù)高度集中的高校管理部門(mén)而言，這種訪問(wèn)都必須經(jīng)過(guò)高校網(wǎng)絡(luò)出口的路由轉(zhuǎn)換。而出口帶寬往往由于租用費(fèi)用的原因，顯得非常的珍貴，所以網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)也將成為云計(jì)算應(yīng)用的制約因素之一。

4 結(jié)語(yǔ)

由此可見(jiàn)，如果高校的辦學(xué)規(guī)模不大，應(yīng)用功能相對(duì)簡(jiǎn)單，業(yè)務(wù)負(fù)載壓力較輕，那么選擇傳統(tǒng)的硬件配置更有利于成本的控制，其維護(hù)管理壓力也不大。但如果高校面臨諸如從學(xué)分制向?qū)W年制轉(zhuǎn)軌等重大變革時(shí)，那么選擇云計(jì)算應(yīng)用，相比傳統(tǒng)硬件配置架構(gòu)會(huì)更加靈活和方便，資源的利用率也更高。所以，從總體的趨勢(shì)來(lái)看，選擇云計(jì)算應(yīng)用至少在當(dāng)前具有相當(dāng)誘人的優(yōu)勢(shì)，而隨著云技術(shù)本身的不斷完善，相信后續(xù)的云計(jì)算服務(wù)也會(huì)更加合理和可靠。

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