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云计算是当前较为热门的一项新技术

2020-03-12 14:36:55    来源: 中国教育网络

数字化校园是以数字化信息和网络为基础,在计算机和网络技术上建立起来的对教学、科研、管理、技术服务、生活服务等校园信息的收集、处理、整合、存储、传输和应用,使数字资源得到充分优化利用的一种虚拟教育环境。信息技术的快速发展,累计了大量数据,这对数据的采集、处理和传输提出了更高要求。以往建立的校园数据较为分散,数据存储没有固定的格式,所以形成了多样的存储样式,早期克服这种困难主要是通过建立多个业务系统,但随着数据量的越来越大,此种解决方式只能解决当前问题,却为将来的数据采集、存储及传输带来了隐患。

现阶段,数字化校园建设关键任务是实现数据集成,即在原有信息建设不变的基础上,把现有的各种应用系统通过某种架构技术集成起来,形成统一的数据格式,以实现信息之间的通讯和共享。我国数字化校园最早研究始于清华大学,其研究成果在清华大学本校得到应用。清华大学研究的URP很好的解决了各业务系统间的传输共享性,即“信息孤岛问题”。清华大学的成功实践为科研人员研究我国数字化校园奠定了基础。云计算是当前较为热门的一项新技术,国外许多科研院所对云计算进行了研究,并应用于产品实践,微软、Google等公司的云计算研究处于领先地位。当前的云计算就是按需计算,用户将自己的需求发送到云服务器(国家掌控或企业建设),用户不必考虑资源存储地点及存储方式,云服务器根据用户需求进行数据处理,用户可以自行提取需求结果。数字化校园中心系统的建设可以提高学校在教学、科研等方面的管理效率,也可以辅助学校建立完善的校园环境。本文将云计算技术与数字化校园结合,开发设计一种创新性的校园数据处理系统。

云平台概述

云体系

云体系是一个强大的网络,其结构示意图如图1所示。用户端:云用户的需求发送界面,云计算的入口,可以通过网页及软件注册机登录。服务窗口:用户具备的权限,即用户定制的服务。服务器:云计算主机,管理、计算及处理中心数据。数据中心:存放数据的中心文件,云体系对数据文件进行集中管理。

图1 云体系结构

云计算特点

云计算与传统的网络模式相比较,具备以下特点:

1.技术虚拟化。即利用虚拟化技术将一台服务器分成多台服务器,且可以服务于一个或多个客户。

2.灵活扩展性及灵活定制。云计算具备多个节点,当一个节点出问题时可以将其暂时抛弃,这个节点上的数据会转移到其他节点,避免了数据的大量丢失;云计算过程中用户可以根据自己的需求定制自己需要的应用功能,避免不必要的资源浪费。

3.性价比高。云计算对用户的电脑配置要求很低,用户的电脑作为一个数据显示窗口,其计算、管理和存储都是在云端服务器中进行。

系统需求

总体需求

信息化技术的快速发展使得多个服务器处理信息数据的模式效率低下,提高服务器数量可以得到改善,但需要投入大量的成本。基于此设计了一种基于云计算的校园数据处理中心系统,开发模式采用B/S,提高了日常管理工作及数据空间交流的效率。

该系统数据中心主要包括系统管理员、系统数据维护员、网页门户游客登录等,实现了对不同角色人员展示不同数据。

在该系统中数据处理主要目的是让管理员进行数据监控与存储;日志管理是记录系统主要板块的业务服务状态,可以对日志进行备份查询;资源管理是管理员通过系统对系统内的资源进行分配、调度与管理;计量管理是对整个系统的人数访问量、系统使用时长等信息的统计;系统警告是对一些病毒入侵或黑客攻击的报警,可以是主动报警和手动警告。

云需求

校园数据处理中心系统具有较高的模块化,利用WSDL接口来实现云计算模块之间的数据传输。主要利用云计算为校园数据中心提供如下服务:

1.模块管理:管理员可以创建、删除子类项目,通过云平台反馈到学校系统的界面。

2.配置管理:对用户占用云空间资源进行参数配置,主要包括虚拟机类型、云管理平台及云节点。

需求分析

校园数据处理中心系统门户主要有电脑终端或手持设备终端、用户登录界面、多角色登录界面、信息公告、资料下载、安全保障。

1.角色分析

用户通过注册成为校园数据中心的云用户。云管理员(学校主管部门领导和教师)可以通过云平台查看修改云数据。

2.数据处理

数据处理主要是处理校园管理系统本身的数据。只有管理员具有操作权限,主要负责虚拟机对整个数据中心的监控,包括内存、CPU及磁盘使用情况。

3.日志管理

日志管理主要是记录系统使用操作状况,主要记录监控数据,日志等级可以分为警告和错误。

4.资源管理

资源管理是对校园数据系统中虚拟平台中的资源进行管理,虚拟平台中的资源主要分为硬件设备和软件系统两种,其中硬件设备提供计算服务类资源;存储器主要提供存储资源;虚拟交换机与路由器,主要提供虚拟网络资源;虚拟模板,主要提供虚拟机类型资源;软件系统,主要提供各种应用程序系统等。

5.计量管理

计量管理对整个数据中心的各项业务进行统计。此功能中的计量管理与云中的管理员所执行的功能大致相同,操作的对象都是学校申请的虚拟空间。该功能中的管理员和用户都属于校园数据处理中心。

6.系统警告

异常警告:支持自动警告,方便校园数据处理中心管理人员第一时间掌握系统运行情况,确保系统运行稳定。

该系统对校园数据处理中心中的各个资源进行自动获取、自动监控,并结合预先自定义的异常情况进行报警。报警方式采取邮件、微信、短信等常用通讯形式。手动报警是管理员发现系统异常,人为干预并报警。

系统设计与实现

校园的云计算数据处理中心主要包含用户管理员、维护人员及 普通用户,本文主要针对管理人员进行系统设计及开发。系统采用 B/S 架构,Java 语言编写。系统总体分为表示层、业务层及数据层。 表示层分为模型、视图及控制;业务层统一以 Java Bean 形式存在; 数据层采用 Hibernate 实现,生成的数据供业务层使用。

云用户及云管理设计

云用户功能主要有用户注册、用户登录、用户的角色判断以及权限管理。通过模块内嵌的规则判别用户的角色,Role代表用户,Relationship 表示用户关系。

Action模块来处理用户请求,并将处理结果封装在HttpServletRequest 返回给 ActionServlet。

云用户设计

云管理模块主要包括创建云、删除云、云基本信息管理和计算 资源管理。

数据处理模块的设计

数据处理实现数据中心整体运行,包括对虚拟机、存储、网络 设备、数据库、集中事件管理及各项业务应用使用情况的统一监控。主要包括 DataMoniterMgrAction、DataMoniterManageImpl、DataMoniterManage、DataMoniterDAOImpl 以及 DataMoniterDAO。

日志管理模块的设计

日志管理类主要包括 LogMgrAction、LogManagerImpl、 DataMoniterManager、LogDAOImpl 以及 LogDAO。

资源管理模块的设计

资源管理主要包括 ResourceMgrAction、ResourceManageImpl、DataMoniterManage、ResourceDAOImpl 以及 ResourceDAO。

计量管理模块的设计

计量模块主要包括 MeasureMgrAction、 MeasureManagerImpl、 DataMoniterManager、MeasureDAOImpl 和 MeasureDAO。

异常告警模块的设计

设计了 Alarm 类是实现类,来处理所有的报警功能。

基于上述编制规则,编制了校园数据中心系统。

通过分析当前校园数据中心存在的弊端,结合当前云计算设计 编制了新颖的校园数据中心系统,给出了系统的部分设计思路、逻 辑关系及应用界面。希望能为校园数据中心系统的改进提供一种新 的思路。

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