大數據背景下智慧校園平臺的設計與實現研究

雷藏民

摘要：智慧校園是我國大學建設的主要發展趨勢。在大數據，物聯網和云計算技術等新信息技術當前應用的背景下，有代表性的是智慧校園平臺使用基于大數據和云計算技術。將根據服務平臺的介紹要求，分析具體服務平臺的框架設計過程，并給出服務平臺的技術實施策略。總結大數據背景下構建智慧校園服務平臺的經驗，為智慧校園平臺的具體實現提供了很好的參考借鑒作用。

關鍵詞：大數據;智慧校園;云計算

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）15-0017-03

Abstract： Smart campus is the main development trend of my country's university construction. In the context of the current application of new information technologies such as big data， the Internet of Things and cloud computing technologies， the most representative one is the smart campus platform using big data and cloud computing technologies. According to the introduction requirements of the service platform， the framework design process of the specific service platform will be analyzed， and the technical implementation strategy of the service platform will be given. Summarizing the experience of building a smart campus service platform under the background of big data provides a good reference for the specific realization of the smart campus platform.

Key words： Big Data; Smart campus; Cloud computing

“智慧校園”是數字校園升級到一定階段的性能是數字校園發展的階段。促使信息技術與學校教學的融合，并以新技術物聯網、云計算、大數據分析等為核心技術。將校園網中的各個物件連接起來，它以不同的應用服務系統為載體，將高校正常的教學管理、科研管理、學生管理和校園生活等管理工作進行充分融合到一個綜合信息服務平臺中。為師生在校園工作和生活中帶來以高效 、便捷及快捷的體驗方式。隨著信息技術的發展，大學生嚴重依賴信息技術，高校發展智慧校園是必然的。基于大數據技術和云計算技術對智慧校園的資源利用的現狀，針對基于大數據的智慧校園利用提出了平臺系統架構模型，給出了對平臺構架模型的設計與實現。

1 智慧校園平臺利用需求分析

首先，評價高校智慧校園的好壞的關鍵因素，就是廣大師生的需求是否得到滿足，廣大師生的校園服務功能便要特別的凸顯。例如：管理者要統一門戶、統一系統入口、用戶認證管理等，同時將經濟性和可擴展性實現更高的需求;大多數師生需求登錄便捷的方式、海量數據存儲和強大的網絡存儲功能能夠將學習資源實現共享傳輸[1];開發人員需有詳細的Web信息介紹、改善系統開發、服務多功能性以及后期的升級;需要實現各種業務的整合貫通，資源共享使用于電腦、移動終端（手機），布局一些終端能夠訪問校園內各種資源信息。通過智慧校園信息平臺，提供面向廣大師生的一站式服務。

需求，發揮管理者的效用。最后，它為智慧校園網絡管理人員的可擴展性帶來了更大的便利其次，它是一個開放平臺，可為將來的變化和學校需求的擴展以及通過開放平臺的持續改進提供支持，更加便捷的維護系統。相對管理者來說，不同的管理人員嚴格執行職責，參與智慧校園的整體管理，并響應大多數師生的。

最后，在智慧校園功能性的需求上，數據存儲是具備的一項基礎性功能，它已經實現了海量數據的存儲，可以適用校園內大多數師生對數據存儲呈指數增長的需求，該功能包括分支功能，例如：數據的傳輸、數據的操作、校正數據和共享信息;數據計算。用戶只需將計算任務上傳到服務器，服務器執行計算任務，將計算結果或狀態返回; Web服務的統一管理，為了應付跨部門業務在系統中經常出現的情況，將逐步管理不斷增加的項目;針對認證身份的統一，可以多個系統同時共享使用身份驗證服務器，同時訪問多個系統模塊時用戶不必要登陸多次，只需要登錄一次即可。

2 基于大數據的智慧校園的模型設計

2.1 基于平臺的總體構架模型設計

基于大數據的智慧校園云資源利用的建設總體目標，針對高校現階段智慧校園現狀及實際需求分析，智慧校園服務平臺的構架包括基礎設施層IaaS、平臺支撐層PaaS以及軟件應用層SaaS三個部分，而兩邊的信息規范體系和安全保障體系為輔助。如圖1所示：

1）基礎設施層是由運行大量硬件資源的平臺形成的主要資源池，而上層則為發揮硬件功能提供了支持。基礎設施層它主要由四個部分組成：各種服務器、存儲器，基礎網絡資源和物聯網的感知設備，并且具有高擴展性，同時產生各類大量的數據，通過基礎設施層來收集、分析處理，將數據歸類共享給使用人員[2]。云計算及存儲是將收集到的校園相關數據信息用科學有效的保存和計算處理。

2）平臺支撐層是實現的核心環節，做到決定性的作用。它位于基礎設施層和軟件應用層之間，可以支持對應用軟件和環境的開發。此層關鍵是基于云計算的大數據中心構建，要對校內全部數據的收集、存儲、分析處理，全部應用程序在統一的資源池上，這樣方便數據資源共享[3]。

3）軟件應用層是平臺構架建設的關鍵，它主要指的是人機交互系統在智慧校園的業務，為用戶提供不同的特定應用程序。在基于多種服務的構建來實現每個應用程序的需要。將各種服務調用貫穿全部智慧校園的建設。為了平臺的擴展性和兼容性，將以前的管理系統轉移到體系中，在同一的資源池上，為校園用戶提供特定的應用程序。

2.2 拓撲結構設計

確定構架模型后，DSCP、UAP等的服務，需要不同的基礎硬件功能，如：數據存儲及數據計算是有DSCP 提供，為適應大數據的場景，提供服務一個集群;Web服務的注冊、登錄信息及用戶存儲地址都是存儲在數據庫服務器中;管理UAP中用戶的身份識別將由身份驗證服務器來進行單獨完成。硬件是拓撲的基礎，將有云計算來進行處理，使用是在虛擬化之后采用。為學校內部網絡中使用保障服務平臺的數據和信息安全提供保證，但對校外用戶的訪問也提供方式。

3 基于大數據的智慧校園模型的實現

3.1 平臺的開發環境及集群部署

使用Hadoop集群在大數據的智慧校園云資源利用平臺下進行搭建環境，它是云計算當中應用最多的[4]。針對數據大規模時被使用，在數據處理時優點是穩定、安全，可靠等，不需要考慮底層框架的實現。在Linux系統之上部署Hadoop開發環境，然后開發語言使用Java。云計算集群部署過程如下：

首先， 對節點進行配置。將對全部使用的計算機進行IP地址的設置，從設置過的IP地址計算機中選擇任何一個節點設置為主節點，除主節點以外將剩下的計算機設置為數據節點。接下來，在所有節點上安裝UbuntuLinuxl2.04系統，然后創建一個集群用戶賬戶。最后需要在將Hadoop-1.0.4安裝在主節點之上[5]。

其次，進行修改全部的計算機上的hosts文件，同時將主節點和數據節點都對所有的計算機進行配置。

最后，將對沒有密碼登錄遠程的配置，并且每個節點之間在群集中的數據訪問都需要在訪問前進行安全身份驗證。該過程的方法通過密鑰、加密和解密來實現。為了避免每次訪問都需要驗證，減少了時間，并且避免了將來對訪問進行驗證的麻煩，就要對無遠程訪問進行設置。公鑰存儲在主節點中，并且在第一次認證通過后將直接對其進行訪問。

3.2 數據存儲服務的實現

數據存儲服務在智慧校園的服務平臺中，都是以文件讀取的形式，因此文件上傳和下載是數據存儲服務的實施。根據校園用戶的說法，HDFS集群是一種將本地文件傳輸上傳的方式，代理用戶地址下存儲的是所有文件的地址，文件訪問的權限僅限于相應的用戶。通過業務層調用持久層來實現文件的上傳與下載。由DfsProxy類的copyFromLocal （）方法來實現上傳操作，釆用DfsProxy 類的getFileStream（String uri）方法來實現下載操作。

3.3 數據計算服務的實現

智慧校園用戶用到的數據計算服務，用戶不必擔心其他類在虛擬計算環境中運行的操作（軟件部署、群集負載、資源的調度）。數據的計算要求通過設置代碼和編程功能來完成。為了用戶使用計算服務的門檻降低。目前，基于大數據智慧校園云資源利用支持平臺的數據計算服務（分支統計、平均計算、最大統計、最小統計）。如果要獲取平臺目標數據源文件，就需要用戶先提交計算作業，其實現方法為runJob（）。除了數據源文件之外，您還需要以Jar格式呈現JarReduce源代碼文件。它的實現方法是runJobFromJar（）。

3.4 統一驗證身份的實現

在服務器上進行統一身份驗證的過程中，跳過操作過程就要使用Spring Web Flow進行操作。如果是，將就登錄視圖的重定向僅需要跳轉到Bean并在配置文件中查看處理類的視圖URL。對服務器的所有驗證身份的請求將路由到FlowController，接下來將根據相應的順序處理該請求。同時，驗證票據、操作過程的查看基本上是一樣的，操作類型和方法就是唯一的區別。當用戶第一次登錄Web應用程序時，將進行對用戶信息必須綁定和身份驗證。用戶填寫要綁定的表格中的信息，并為用戶生成特殊的信息憑證。接下來就要使用路由到AuthenticateLogInOut登錄。然后再到登陸類的login（）方法登陸，在登陸的過程中，就會對系統進行調用身份的信息認證，假如認證通過，將操作過程則跳至轉到sendTGT的操作，否則，將再次顯示登錄信息。用于確定下一步的流程標識是“成功”寫入瀏覽器，將錯誤返回到登錄嘗試，然后對瀏覽器重定向。平臺身份驗證服務界面中的TGT票證和ST票證是通過生成固定長度的字符串隨機生成的，并且兩個票證都是唯一的。

當用戶拿到ST票證并再次訪問Web時，Web會取出ST票證并向服務器提交本地身份驗證請求。對與/ stValidate對應的票證執行驗證。判斷票證是否有效就是驗證過程的重點工作。怎樣與用戶提交身份驗證的參數進行對比，是向服務器查詢票據信息的屬性來確定認證。最后的結果是否通過，系統都將會銷毀票據，以保障安全性的登錄。

3.5 wsap服務平臺訪問的實現

服務注冊與更新：當以驗證信息是不是有訪問權限，需要用戶將信息提交給系統信息模塊，對提交的信息將使用ServiceUtil檢查信息服務地址和服務名稱是否存在等。驗證之后，將信息提交給數據庫注冊服務。服務的更新是通過持久層數據庫的操作實現的，但服務注冊的實現方法和服務更新的實現方法相同。

服務發現和發現：基于大數據智慧校園的云資源不斷完善，對功能的需求更加全面，服務的數量和類型也在逐漸增加。WSAP為服務提供分類搜索和關鍵字搜索，需要在最短的時間內準確定位在用戶所需的服務。

4 結束語

在大數據、云計算等新技術的運用的背景下，在智慧校園服務平臺中的應用實現了快捷、高效、性能強的功能。并將大數據應用在學校的實際管理中，在對大數據進行更深度地分析過程中，可以獲得用戶對服務平臺的實際需求，然后給出智慧校園服務平臺的設計框架的詳細的論述，最后給出智慧校園平臺實現的核心技術路徑。通過對決策的優化，給用戶操作提供了服務平臺的智能化、人性化的服務，同時為在大數據背景下高校智慧校園發展提供了理論意義與參考價值。

參考文獻：

[1] 陳冰.基于云計算的智慧校園支撐服務平臺的設計與實現研究[J].信息通信，2019，32（10）：199-200.

[2] 拜亞萌，張燕玲.虛擬化技術在智慧校園云服務平臺IaaS層中的應用[J].焦作大學學報，2018，32（1）：90-92，103.

[3] 李素娟.基于大數據背景下的智慧校園的設計與實現[J].電腦知識與技術，2019，15（27）：238-240.

[4] 高新成，王莉利.基于Hadoop的校園云存儲系統的研究[J].陜西理工學院學報（自然科學版），2012，28（4）：30-35.

[5] 王蕊.基于云計算的智慧校園服務平臺架構的設計和實現[J].無線互聯科技，2016（12）：71-72.

【通聯編輯：梁書】