信息系統(tǒng)邊建設(shè)邊運行的實施方案研究與實踐

李艷霞， 邵正隆， 俞 春， 彭 宇， 張 宇

(清華大學 信息化技術(shù)中心， 北京 100084)

信息系統(tǒng)邊建設(shè)邊運行的實施方案研究與實踐

李艷霞， 邵正隆， 俞 春， 彭 宇， 張 宇

(清華大學 信息化技術(shù)中心， 北京 100084)

學校各項工作的正常運轉(zhuǎn)越來越依賴于信息系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行。為使“教學管理系統(tǒng)擴建與升級”項目的建設(shè)與實施不影響清華大學教學管理工作的正常運轉(zhuǎn)，提出了信息系統(tǒng)邊建設(shè)、邊運行的實施方案。在“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施”的指導思想下，設(shè)計并實踐了靈活的應(yīng)用部署架構(gòu)，保證了項目建設(shè)與實施的進度與質(zhì)量，取得了很好的效果。

信息系統(tǒng)； 邊建設(shè)邊運行； 應(yīng)用部署架構(gòu)； 教學管理

我國高校經(jīng)過20余年的信息化建設(shè)，取得了豐碩的成果。隨著學校信息化建設(shè)的不斷深入，用戶對于信息化的需求和依賴性越來越高。信息系統(tǒng)規(guī)模越來越大、單個應(yīng)用承載的業(yè)務(wù)越來越多，對系統(tǒng)應(yīng)用的穩(wěn)定性和負載能力等都提出了更高的要求。如何保證信息系統(tǒng)的建設(shè)與實施不影響學校各項工作的正常運轉(zhuǎn)成為當前的研究課題。清華大學教學管理系統(tǒng)已經(jīng)運行多年，應(yīng)用于學校教學管理工作的各個環(huán)節(jié)，同時，學校教學管理是按日程連續(xù)工作的，如果教學管理系統(tǒng)出現(xiàn)停頓，將直接影響學校教學秩序的穩(wěn)定。為了使“985工程”三期“教學管理系統(tǒng)擴建與升級”項目的建設(shè)與實施不影響教學管理工作的正常運轉(zhuǎn)，筆者研究了信息系統(tǒng)邊建設(shè)、邊運行的實施方案，在完成項目建設(shè)與實施任務(wù)的同時，為學校教學管理部門以及各院系、4萬多師生提供了業(yè)務(wù)不中斷的教學信息系統(tǒng)服務(wù)[1-3]。

1 建設(shè)內(nèi)容

清華大學的教學信息化經(jīng)過“泰山工程”和“985工程”一期的建設(shè)，在國內(nèi)率先實現(xiàn)了教學管理、網(wǎng)絡(luò)教學的全過程信息化，全面提高了學校教學管理的效率和規(guī)范性[4]。經(jīng)過“985工程”二期“現(xiàn)代化教學支撐平臺”的建設(shè)，清華大學教學管理信息系統(tǒng)更在國內(nèi)率先實現(xiàn)了本研一體化教學管理、志愿法選課、國際進修生教學管理，實現(xiàn)了本研統(tǒng)排統(tǒng)選、三學期教學管理貫通運行、多級聯(lián)動的教務(wù)管理、可定制的教學信息服務(wù)、統(tǒng)一角色權(quán)限管理等創(chuàng)新，使清華大學教學信息化的整體業(yè)務(wù)和技術(shù)水平達到了國際先進水平[5-6]。

“985工程”三期“教學管理系統(tǒng)擴建與升級”項目是在“985工程”一期和二期建設(shè)的堅實基礎(chǔ)之上實施的。該項目堅持以統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫平臺為核心，延續(xù)B/S和C/S混合模式技術(shù)，保持與學校統(tǒng)一大平臺對接，引進一些成熟、先進的技術(shù)，進行必要的擴展，實現(xiàn)支持個性化人才培養(yǎng)、支持國際化人才培養(yǎng)、支持異地一體化辦學、支持院系特色辦學、支持中英雙語教學、支持多元公平招生、支持自主探究學習、支持教學數(shù)據(jù)的挖掘分析與基于云服務(wù)的教學公共支撐。該項目提出教務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)教學、教學決策支持、本科生招生、研究生招生、研究生管理等11個子項的建設(shè)，涉及的業(yè)務(wù)范圍廣、實現(xiàn)技術(shù)多元化、運行環(huán)境復(fù)雜。在時間緊、任務(wù)重的情況下，對項目的實施和教學管理系統(tǒng)的正常運行都提出了更高的要求。

2 實施方案設(shè)計

項目建設(shè)涵蓋了信息系統(tǒng)新建、重建、擴建等情況。隨著項目建設(shè)與實施的推進，教學管理信息系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，單個應(yīng)用承載的業(yè)務(wù)越來越多，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和負載能力等都提出了更高的要求。為了保證項目實施的進度與質(zhì)量，有效降低實施的難度與風險，在“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施”的指導思想下，根據(jù)教學管理活動周期與各系統(tǒng)的建設(shè)情況，分階段、分模塊實施總體規(guī)劃的建設(shè)內(nèi)容，保證新建、重建、擴建的業(yè)務(wù)功能及時上線提供服務(wù)，同時確保教學管理及學校其他相關(guān)的業(yè)務(wù)不受影響。項目的實施方案采用“統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫平臺、統(tǒng)一權(quán)限管理、統(tǒng)一運行架構(gòu)、程序整合”的思路進行整體設(shè)計，涉及的11個子項并行開發(fā)，開發(fā)完成后統(tǒng)一安排實施[7]。

2.1 實施原則

為了保證項目實施的進度與質(zhì)量，有效降低實施的難度與風險，項目各階段、各模塊實施計劃的制定統(tǒng)一遵循以下原則。

(1) 平穩(wěn)實施、平穩(wěn)運行。項目涉及的11個子項模塊的實施要選擇好實施的時間點，有計劃地穩(wěn)步推進，保證實施后教學管理信息系統(tǒng)對學校教學管理工作的平穩(wěn)支持。

(2) 需求主導，注重實效。根據(jù)教學管理業(yè)務(wù)的需要與日程安排，對業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)關(guān)系進行詳細的分析，確定每階段實施的具體內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的技術(shù)實現(xiàn)方案和實施方案，保證新建、重建、擴建的業(yè)務(wù)功能及時上線提供服務(wù)，同時確保教學管理及相關(guān)業(yè)務(wù)不受影響。

(3) 功能覆蓋、數(shù)據(jù)覆蓋。新建、擴建或重建的業(yè)務(wù)功能滿足教學管理某項業(yè)務(wù)需要時才考慮該部分整體實施。尤其是重建的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，業(yè)務(wù)功能或在舊環(huán)境中運行，或在新環(huán)境中運行，但不允許出現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及其系統(tǒng)功能同時在新舊環(huán)境中運行的情況，即不允許用戶在新舊環(huán)境中同時進行相同的業(yè)務(wù)操作。

2.2 實施計劃

實施計劃主要包括實施內(nèi)容、運行環(huán)境準備、實施步驟、人員組織、應(yīng)急預(yù)案等。本項目建設(shè)涵蓋了信息系統(tǒng)新建、重建、擴建等情況，涉及的業(yè)務(wù)范圍廣、實現(xiàn)技術(shù)多元化、運行環(huán)境復(fù)雜，項目各階段、各模塊實施計劃的制訂可以分為以下3種情況。

(1) 新應(yīng)用上線。系統(tǒng)運行環(huán)境需求與開發(fā)技術(shù)密切相關(guān)。本項目中，新版網(wǎng)絡(luò)學堂、新版教學門戶、本科招生社區(qū)等業(yè)務(wù)功能，采用不同的技術(shù)平臺自主開發(fā)實現(xiàn)，需要申請獨立的運行環(huán)境，整體建設(shè)完成后按照自主開發(fā)新應(yīng)用上線流程進行上線實施。知識管理平臺、云存儲服務(wù)屬于外購軟件產(chǎn)品，按照公司提供的軟件產(chǎn)品運行需求準備運行環(huán)境并上線實施。

(2) 系統(tǒng)切換。重建的業(yè)務(wù)功能如果采用新平臺、新技術(shù)實現(xiàn)，就會涉及新舊系統(tǒng)切換與歷史數(shù)據(jù)遷移的工作。按照“功能覆蓋、數(shù)據(jù)覆蓋”的原則，相關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)功能一次性切換調(diào)整。體育部教學管理、深圳研究生院教學管理重建后并入現(xiàn)行的教務(wù)管理系統(tǒng)，重建功能開發(fā)完成后，統(tǒng)一進行新舊系統(tǒng)切換實施。本科生招生宣傳平臺、研究生招生宣傳平臺重建后也統(tǒng)一進行新舊系統(tǒng)的切換。系統(tǒng)切換與歷史數(shù)據(jù)遷移同時進行，系統(tǒng)切換后啟用新系統(tǒng)、停用老系統(tǒng)。新版網(wǎng)絡(luò)學堂重建后，按照課堂進行新舊系統(tǒng)切換，即新舊版本網(wǎng)絡(luò)學堂都可運行，由任課教師決定是否切換到新系統(tǒng)，按照課堂實施數(shù)據(jù)遷移。一個課堂或使用舊版網(wǎng)絡(luò)學堂，或使用新版網(wǎng)絡(luò)學堂，不允許一個課堂同時使用新、舊版本的情況。

(3) 應(yīng)用升級。國際化辦學管理、成績管理、本科生教學管理、研究生教學管理、本科生招生管理、研究生招生管理等業(yè)務(wù)的擴建與完善都在現(xiàn)行教務(wù)管理系統(tǒng)上進行開發(fā)，系統(tǒng)功能更新后按照自主開發(fā)的應(yīng)用升級流程進行部署實施。教務(wù)管理系統(tǒng)擴建升級后，需要對升級后需要支持的業(yè)務(wù)壓力進行預(yù)估，對升級后程序的性能與運行環(huán)境的承受能力等進行評測以及調(diào)整、優(yōu)化，制定合適的運行保障策略，保證系統(tǒng)實施后的安全、穩(wěn)定、高效運行。

3 應(yīng)用部署架構(gòu)的設(shè)計

項目涉及的業(yè)務(wù)范圍廣、信息系統(tǒng)規(guī)模龐大、單個應(yīng)用承載的業(yè)務(wù)多。為保證項目涉及的信息系統(tǒng)實施不影響教學管理工作的正常進行，同時有效支持學校異地辦學環(huán)境下教學管理一體化的要求，我們分別對B/S與C/S應(yīng)用部署架構(gòu)進行了研究、設(shè)計與優(yōu)化。

3.1 靈活、高負載的B/S應(yīng)用部署架構(gòu)

基于集群、共享存儲、同操作系統(tǒng)應(yīng)用隔離、服務(wù)器群組動態(tài)接入、負載均衡、子目錄綁定域名等技術(shù)，設(shè)計了靈活、高負載的B/S應(yīng)用部署架構(gòu)(見圖1)。

圖1 靈活、高負載的B/S應(yīng)用部署架構(gòu)

在該應(yīng)用部署架構(gòu)下，Web服務(wù)器主要負責處理HTTP請求，通過采用負載均衡、服務(wù)器虛擬化等技術(shù)實現(xiàn)Web服務(wù)器的高可用與快速橫向擴展；通過采用子目錄綁定域名等技術(shù)可以實現(xiàn)域名與應(yīng)用之間的靈活配置，支持一個域名配置多個應(yīng)用、一個應(yīng)用的不同模塊配置不同的域名等多種需求。

在應(yīng)用服務(wù)器層，為滿足大量運算的需求，使用高性能物理機作為應(yīng)用服務(wù)器，通過采用同操作系統(tǒng)應(yīng)用隔離、共享存儲、組播等技術(shù)，可以實現(xiàn)十幾個乃至幾十個B/S應(yīng)用運行在同一組服務(wù)器中，并實現(xiàn)同一應(yīng)用的運行程序與數(shù)據(jù)的實時共享以及應(yīng)用之間的緩存同步，同時可以實現(xiàn)應(yīng)用的快速橫向擴展。

在數(shù)據(jù)庫層，采用Oracle數(shù)據(jù)庫集群與服務(wù)名等技術(shù)保證數(shù)據(jù)庫層高可用與數(shù)據(jù)庫節(jié)點的靈活調(diào)配[8-11]。

3.2 異地部署、集中管理的C/S應(yīng)用部署架構(gòu)

項目涉及的信息系統(tǒng)在實施前分布在清華大學數(shù)據(jù)中心、體育部、深圳研究生院3個地方，在項目建設(shè)完成后，涉及的信息系統(tǒng)全部運行在清華大學數(shù)據(jù)中心。通過采用Citrix Systems MetaFrame技術(shù)將C/S應(yīng)用“轉(zhuǎn)換”為Web應(yīng)用，實現(xiàn)C/S應(yīng)用的隨時隨地訪問，同時也解決了多用戶重復(fù)安裝、版本升級麻煩等問題[12]。為了解決異地終端設(shè)備與應(yīng)用的通信問題，我們研究并設(shè)計了異地部署、集中管理的C/S應(yīng)用部署架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 異地部署、集中管理的C/S應(yīng)用部署架構(gòu)

在此架構(gòu)中，Citrix相關(guān)的管理服務(wù)器均運行在清華大學數(shù)據(jù)中心，應(yīng)用服務(wù)器分布在北京與深圳兩地，支持異地終端設(shè)備與應(yīng)用之間的高效通信，有效支持學校異地辦學環(huán)境下教學管理一體化的要求。另外，通過采用分布式文件系統(tǒng)技術(shù)，實現(xiàn)了多臺Citrix應(yīng)用服務(wù)器的應(yīng)用程序自動同步，降低了分布部署管理的復(fù)雜度，減少了應(yīng)用升級部署的工作量，有效降低了運行維護成本。

4 實施效果

根據(jù)“985工程”三期“教學管理系統(tǒng)擴建與升級”項目11個子項的建設(shè)進度與學校教學管理業(yè)務(wù)安排，設(shè)計合理的應(yīng)用部署方案，分階段制定詳細的實施計劃，實現(xiàn)項目的建設(shè)、實施、運行同時進行，保證了學校教學管理業(yè)務(wù)的連續(xù)性。同時，根據(jù)業(yè)務(wù)負載需求與運行環(huán)境的承載壓力，靈活調(diào)配運行資源，以滿足高負載教學業(yè)務(wù)的運行需求。

清華大學“985工程”三期“教學管理系統(tǒng)擴建與升級”項目11個子項于2014年已經(jīng)全部上線運行，信息系統(tǒng)邊建設(shè)、邊運行的實施方案取得了很好的效果。其中，教務(wù)管理系統(tǒng)承載的業(yè)務(wù)最多。為保證新建、重建、擴建的業(yè)務(wù)功能及時上線提供服務(wù)，同時確保教學管理及相關(guān)業(yè)務(wù)不受影響，通過采用靈活、高負載的B/S應(yīng)用部署架構(gòu)，實現(xiàn)教務(wù)管理系統(tǒng)B/S應(yīng)用的學生選課、本科生招生、研究生招生等不同模塊配置不同的域名，在業(yè)務(wù)期可以配置獨立運行版本的程序，并可以實現(xiàn)運行資源的靈活調(diào)配，保證業(yè)務(wù)期的穩(wěn)定運行。在非業(yè)務(wù)期，各業(yè)務(wù)統(tǒng)一使用教務(wù)管理系統(tǒng)的B/S應(yīng)用，釋放運行資源，降低運維成本。

另外，通過采用異地部署、集中管理的C/S應(yīng)用部署架構(gòu)，有效解決了集中部署、集中管理的C/S應(yīng)用部署架構(gòu)下學生異地注冊讀卡、寫卡的速度問題。在深圳，每個學生注冊時間從45秒左右降低到10秒以內(nèi)。

5 結(jié)束語

隨著學校的改革與發(fā)展、信息技術(shù)的不斷進步、信息化建設(shè)的不斷深入，新一代數(shù)字校園已經(jīng)進入建設(shè)與運行并重[1]的階段。信息系統(tǒng)邊建設(shè)、邊運行的實施方案在清華大學“985工程”三期“教學管理系統(tǒng)擴建與升級”項目中取得了很好的實踐效果，供其他信息系統(tǒng)建設(shè)與實施借鑒。

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Research and practice on implementation solution with construction and operation for information system

Li Yanxia, Shao Zhenglong, Yu Chun, Peng Yu, Zhang Yu

(Information Technology Center, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

The normal work in school is increasingly dependent on the stable and efficient operation of information systems. The “ Teaching Administration System Expansion and Upgrade” project has clearly required that the construction and implementation of the information systems can not affect the normal work of the teaching administration at Tsinghua University. The implementation solution that information system should be parallel construction and the operation has been proposed. In the guiding ideology of “unified planning, step-by-step implementation”，a flexible approach of application deployment has been designed and practiced. It has achieved satisfied progress and good quality of the project.

information system; construction and operation; application deployment approach; teaching administration

2015- 04- 28

李艷霞(1976—)，女，廣東鶴山，碩士，工程師，主要從事高校信息系統(tǒng)運行維護的技術(shù)研究與應(yīng)用.

E-mail：li-yx@mail.tsinghua.edu.cn

G647

A

1002-4956(2015)9- 0141- 03