淺談智慧校園服務平臺架構的設計和實現

王蕊 遼寧建筑職業學院

基于信息技術的日益發展，對智慧校園平臺功能的要求逐漸加大。智慧校園可以實現高校務管理、校園文化建設和便捷的校園生活，其具有智能化、服務全面化、資源共享化等顯著特征。

1. 智慧校園服務平臺的需求分析

需求分析的任務是通過詳細地調查平臺要處理的對象，充分了解原校園信息化建設的狀況，明確不同用戶的各種需求，在此基礎之上確定新系統的功能。智慧校園服務平臺是為高校的師生服務的。在設計之前，確定用戶的角色、用戶的需求分析、功能性需求分析及非功能性需求分析。

1.1 用戶組和角色

用戶組是按照高校的機構設置，把用戶組設為三級。一級用戶組為各學院、學生處、教務處、圖書館等一級管理部門，二級用戶組為一級管理部門的下屬組織，三級用戶組為個人用戶。

角色分為管理員和普通用戶。和用戶組相對應的有一級、二級、三級管理員；普通用戶為學生、教師等實際操作者。

1.2 用戶需求分析

不同的用戶根據實際工作的需要對系統的需求不同。如：教師或學生在使用智慧校園系統平臺時，輸入用戶名和密碼一次便可以訪問所有的應用；系統需要提供足夠大的網絡存儲空間服務，可以下載、上傳、共享教學文件。高校管理者得需求是系統的性價比，智慧校園平臺的資源整合、訪問控制等；

1.3 功能性需求分析

數據存儲的功能性需求包括數據的上傳下載，數據的刪除、復制、剪切、粘貼等基本操作，數據詳細信息的獲取、更改，數據共享及權限等。

數據計算的需求分析是指用戶只需要將計算任務上傳至服務器，由服務器執行計算任務，返回計算的結果或狀態。

平臺上所有的Web 服務會隨著校園平臺的建設逐漸增多，需要集中管理。具體包括服務注冊、服務查詢、服務更新等。身份認證統一由認證服務器進行身份識別。

1.4 非功能性需求分析

非功能性需求分析包括性能需求、可靠性需求、擴展性需求、易用性需求等。

2. 智慧校園服務平臺架構的設計

智慧校園服務平臺架構設計的總體目標是：整合并共享高校現有的校園信息化建設的軟、硬件資源，利用先進的云計算功能，通過云計算提供的服務模式，進行智慧校園服務平臺架構的設計與實現。

2.1 設計的原則

智慧校園服務平臺架構的設計基于先進的云技術，采用主流的技術標準，本著先進性、實用性、健壯性、可擴展性的原則，實現資源利用的最大化，極大程度滿足用戶的需求。

2.2 體系架構的設計

云計算提供的服務模式分為三類：軟件即服務（SaaS）、平臺即服務（PaaS）和基礎設施即服務（IaaS）[2]。所以在進行智慧校園服務平臺體系架構劃分時，把整個體系架構分為基礎層、平臺層、軟件層。如圖1所示。

圖1 智慧校園服務平臺體系架構

2.3 拓撲結構設計

在確定采用云架構后,DSCP、WSAP、UAP等服務，需要不同的底層硬件支撐，統一由云技術將基礎設施虛擬化而提供。云計算基礎設施的架構可以分為公有云、私有云和混合云三類。出于對數據安全的考慮，智慧校園服務平臺采用私有云。所謂的私有云就是將云基礎設施與相應的軟、硬件資源在校園內部防火墻內建立，僅供內部人員使用。同時提供外部訪問的方式。其拓撲結構如圖2所示。

2.4 平臺開發環境及群集部署

智慧校園服務平臺使用八臺通用計算機組建小型的Hadoop[3]集群來搭建云計算環境。Hadoop 是云計算中比較熱門的技術，專門用來設計處理大規模數據的計算框架，它可以為應用程序提供數據處理的接口，穩定、可靠，通過接口，開發者不需要關系底層框架的實現細節。部署Hadoop需要在Linux 系統上，所以選擇作為開發環境，Java作為開發語言，云計算集群部署如下：

(1)節點配置

設置八臺節點的IP地址，將第一個節點設置為主節點NameNode，其他七個節點為數據節點DataNode。在每個節點上安裝UbuntuLinux 12.04系統，之后在其上建立Hadoop用戶賬戶，并在NameNode集群節點上安裝hadoop-1.0.4。

(2)NameNode 和 DataNode 配置

修改每臺計算機的hosts 文件。

圖2 基于云計算的智慧校園服務平臺拓撲結構

(3)SSH 免密碼遠程登錄配置

Hadoop 集群中各個節點彼此之間進行數據訪問，訪問時要進行安全性驗證，換句話說就是要進行遠程安全登錄，是使用SSH通過密鑰和加密、解密的方法來實現的。為了避免每次訪問都要驗證，節省時間，配置SSH免密碼遠程接入，在NameNode節點上生成公鑰，之后將公鑰復制到其它的DataNode。如果首次接入成功后，以后的訪問就無需密碼驗證。

(4)Hadoop 集群配置

配置Hadoop核心文件，包括 core-site.xml、HDFS、hdfssite.xml、MapReduce、mapred-site.xml。配置core-site.xml如下：

(5)Hadoop 主從設置

修改文件masters，設置SmartCampus-01為主節點：修改文件slaves，設置其他節點為從節點，之后將masters和slaves文件復制到其它的DataNode中。

2.5 數據存儲服務的實現

智慧校園平臺的數據存儲服務主要是指文件的上傳和下載。對于智慧校園平臺用戶來說上傳是把本地文件傳到HDFS 集群，文件存儲在代理用戶的地址下，文件的上傳和下載都是通過業務層來調用持久層的方法來實現。上傳的操作是由DfsProxy類的copyFromLocal()來實現，下載的操作是通過DfsProxy類中的getFileStream(String uri)來實現。

2.6 WSAP 服務統一訪問平臺的實現

服務注冊是通過IServiceRegister接口中的registerService()方法來實現的，在用戶提交的模板信息中，通過ServiceUtil檢查服務地址是否存在，通過校驗后，調用持久層的save()方法來實現服務注冊。

服務更新是通過IServiceUpdate接口中的updateService()和cancelService()方法來實現的。

結束語：在進行智慧校園服務平臺架構設計時要通過數據分析，挖掘有用信息，通過決策優化，為用戶提供智能、人性化的服務，要充分考慮院校自身資源利用，把教學資源進行整合，合理的規劃和設計，發揮其最大的能效。