【正文】 微軟教育云平臺解決方案 第 1 頁 共 86 頁 交流 : 546248206 微軟教育云平臺解決方 案 微軟 太極云計算應(yīng)用孵化中心 廣州秦豪信息技術(shù)有限公司 2020 年 6 月 微軟教育云平臺解決方案 第 2 頁 共 86 頁 交流 : 546248206 文檔歷史記錄 日期 人員 版本 /內(nèi)容 張斌 龍哮寒 、 SAAS 的產(chǎn)品解決方案 鄧志勇 、教學(xué)、管理應(yīng)用模式 微軟教育云平臺解決方案 第 3 頁 共 86 頁 交流 : 546248206 一 . 微軟教育云 整體解決方案 教育 信息 化 建設(shè)的新思路 微軟教育云整體解決方案在教育城域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，以“相 對集中”的建設(shè)思路，進行教育城域網(wǎng)綜合應(yīng)用服務(wù)“大中心”的規(guī)劃和實施，從而實現(xiàn)集中投資、整體規(guī)劃和集中管理。 使用先進的云技術(shù) （ 64 位彈性架構(gòu)） 與教育深度融合，創(chuàng)新教育模式 （協(xié)同教育） ，實現(xiàn)教育均衡，為公平教育服務(wù)。 不僅要 解決數(shù)據(jù)互聯(lián)互通問題，消除信息孤島，實現(xiàn)資源整合與共享；而且未來能夠靈活地應(yīng)對需求發(fā)展，可以根據(jù)需求的發(fā)展變化，在此平臺上快速開發(fā)建設(shè)豐富多樣的教育應(yīng)用；同時保證這些應(yīng)用有機統(tǒng)一，集成創(chuàng)新，發(fā)揮最大效益。 當前教育信息化面臨的挑戰(zhàn) 《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（ 20202020 年 ）》 對教育信息化建設(shè)提出 了 更高的要求，而由于歷史和技術(shù)發(fā)展原因，現(xiàn)有的教育城域網(wǎng)，是“按需、逐個、獨立”建設(shè) ， 是“孤島架構(gòu)”， 各 應(yīng)用系統(tǒng) 因缺乏統(tǒng)一的標準和規(guī)范，自成一套體系，形成了 “數(shù)據(jù)孤島、應(yīng)用孤島、硬件孤島”三大孤島 ； 架構(gòu)陳舊，性能很難滿足城域網(wǎng)大規(guī)模并發(fā)應(yīng)用需求 。 孤島架構(gòu) 存在如下問題： 數(shù)據(jù)孤島 數(shù)據(jù)不能共享 ：比如每一個應(yīng)用系統(tǒng)，都需要用戶身份數(shù)據(jù)，因缺乏統(tǒng)一的標準和規(guī)范，各系統(tǒng)數(shù)據(jù)不能共享，只能每個系統(tǒng)重復(fù)錄入這些數(shù)據(jù)；當用戶身份數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，需要在各系統(tǒng)去手工更新這些數(shù)據(jù)，往往因為各種原因， 有些系統(tǒng)更新了，而有些系統(tǒng)沒更新過來，造成各系統(tǒng)數(shù)據(jù)不一致現(xiàn)象 ； 比如學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程記錄，只存儲于學(xué)習(xí)系統(tǒng)，不能存入統(tǒng)一的學(xué)生檔案袋系統(tǒng)，老師在教研系統(tǒng)中，形成的教學(xué)資源，不能存入統(tǒng)一的資源庫系統(tǒng)中等等；資源系統(tǒng)中的資源，不能直接應(yīng)用到教學(xué)系統(tǒng)中，只能先下載，再上傳，這種方微軟教育云平臺解決方案 第 4 頁 共 86 頁 交流 : 546248206 法，浪費使用者時間，浪費寶貴的網(wǎng)絡(luò)資源，浪費數(shù)據(jù)庫空間，影響數(shù)據(jù)庫性能。 數(shù)據(jù)不能交換 ： 比如各教育城域網(wǎng)，都需要向上級主管部門上報或從上級上管部門 數(shù)據(jù)中心 獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，因為缺乏統(tǒng)一的交 換標準，只能手工進行，極大地影響了工作效率， 人為增加了出錯概率； 應(yīng)用孤島 缺乏統(tǒng)一身份認證體系 ： 每進入一個系統(tǒng)，都要進行身份驗證，頻繁輸入帳號，密碼，給使用者造成麻煩。同時，造成很多使用者使用簡單密碼，而給整個系統(tǒng)造成安全隱患； 缺乏統(tǒng)一的 信息展現(xiàn)層 ： 與本人相關(guān)的重要信息分散在各個系統(tǒng)中，使用者要獲這些重要信息，需要頻繁穿梭往返于各個系統(tǒng)中， 苦不堪言 。 各軟件系統(tǒng)功能重復(fù) 堆砌 ： 一些通用的基本功能，如 信息發(fā)布模塊， 搜索模塊，工作流模塊，證書模塊， 數(shù)據(jù)分析模塊， 通知模塊， 調(diào)查模塊， 消息系統(tǒng)，等等，大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)中都要用到?，F(xiàn)階段，各個應(yīng)用系統(tǒng)中 基本上包 含獨立的這些模塊，功能重復(fù)， 不僅造成浪費，且 使用方法 不一 ，界面不一 ，質(zhì)量不一 ，給使用和維護管理造成巨大 困惑。 比如搜索模塊，每一個系統(tǒng)都要用到，都有自己的搜索模塊。用戶使用的時候，要搜索數(shù)據(jù)，只能分別進到每一個系統(tǒng)中去而不能在一個搜索框中搜索所有系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，這給使用者帶來很大的麻煩。 缺乏標準 的梯度 擴展 和 開發(fā)接口 ：軟件提供的 功能，不能滿足用戶 的個性 需求， 用戶需要根據(jù)自身實際，進行擴展或開發(fā)。 孤島架構(gòu)軟件， 沒提供 標準的 梯度擴展和開發(fā)接口，供用戶擴展和開發(fā)。 標準的梯度擴展和開發(fā)接口：標準擴展和開發(fā)接口是指提 供跨系統(tǒng)、跨數(shù)據(jù)庫的擴展和開發(fā)接口，開發(fā)者可以使用自己熟悉的開發(fā)工具在此標準下進行擴展和開發(fā)；梯度擴展和開發(fā)接口是指可提供無代碼和代碼的梯度開發(fā)接口，不懂代碼的計算機維護人員，可通過無代碼開發(fā)工具對系統(tǒng)進行擴展和開發(fā)，開發(fā)人員可通過代碼工具進行更深入的擴展和開發(fā)。 缺乏跨系統(tǒng)的、自助的、靈活的 輔助決策 工具 ： 比如對教師的職稱評聘，涉及到教師的教學(xué) 業(yè)績 ，其數(shù)據(jù)在成績管理系統(tǒng) ； 涉及到教師的資歷，其數(shù)據(jù)在人事管理系統(tǒng) ；涉及到教師的課堂表現(xiàn)，其數(shù)據(jù)在教師 發(fā)展評價系統(tǒng)中。 現(xiàn)有的各系統(tǒng)，只能在系統(tǒng)內(nèi)部進行統(tǒng)計分析， 無法根 據(jù)需求，跨系統(tǒng) 、跨數(shù)據(jù)庫 進行統(tǒng)計分析 ，這是其一；其二 當教師 評聘條件發(fā)生變化時， 單位自己很難 根據(jù)情況變微軟教育云平臺解決方案 第 5 頁 共 86 頁 交流 : 546248206 化進行新的統(tǒng)計分析 ；其三，提供的統(tǒng)計功能有限，缺乏強大的靈活的分析手段 ，不能滿足用戶要求 。 硬件 孤島 ： 高投入、難管理、低效率、高能耗、低可用 問題 當前信息化硬件配置現(xiàn)狀一般是如下兩種情況 ： 普通應(yīng)用系統(tǒng)，一臺服務(wù)器安裝一個應(yīng)用系統(tǒng)； 關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)中心、 OA 系統(tǒng)、云教學(xué)系統(tǒng)等，基于性能的考慮，通常以服務(wù)器（小型機或刀片服務(wù)器）和 SAN 存儲連接方式為基礎(chǔ)，一個應(yīng)用系統(tǒng)部署在幾臺服務(wù)器上（應(yīng)用服務(wù)器、數(shù) 據(jù)庫服務(wù)器），通過小型機或多組刀片來實現(xiàn)關(guān)鍵應(yīng)用的部署。 第一種情況存在硬件資源浪費與硬件資源不足的問題。如果服務(wù)器性能很高，有資源剩余，但不能將多余的資源給其他應(yīng)用系統(tǒng)使用，造成浪費；當應(yīng)用高峰時，可能一臺服務(wù)器資源不足，也無法從其他的地方獲取更多的硬件資源支持，造成應(yīng)用癱瘓； 第二種情況情況存在嚴重資源浪費問題，多臺服務(wù)器為一個應(yīng)用服務(wù)。應(yīng)用系統(tǒng)動輒就有幾十個（如教務(wù)管理、人事管理、辦公、財務(wù)管理、固定資產(chǎn)管理、教學(xué)系統(tǒng)等等），應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)需要大量的服務(wù)器來支撐。 系統(tǒng)建成后，但實際使用中，有些應(yīng)用 系統(tǒng)一天可能只有少數(shù)人使用，使用的次數(shù)也很少；另外，這些應(yīng)用系統(tǒng)的使用模式也非常有規(guī)律，如大部分用戶的使用和訪問集中在上班時間。非正常上班時間（晚上、節(jié)假日）利用率很低。在這些時間內(nèi)，只有少數(shù)人偶爾使用 OA 系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)等，大量的業(yè)務(wù)系統(tǒng)實際上處于空閑狀態(tài)，資源利用率不超過 5%，但支持這些應(yīng)用系統(tǒng)正常運行的所有資源（服務(wù)器等硬件設(shè)備）需要不間斷工作。 同時，大量的服務(wù)器硬件增加了維護難度和能耗成本。 這就是當前硬件孤島帶來的高投入、難管理、低效率、高能耗、低可用等方面的問題。 低安全問題 當任意一臺服務(wù)器 出現(xiàn)硬件故障或者軟件故障時，則與本服務(wù)器相關(guān)的應(yīng)用微軟教育云平臺解決方案 第 6 頁 共 86 頁 交流 : 546248206 系統(tǒng)，都不能使用，造成應(yīng)用癱瘓。 軟件架構(gòu)陳舊 問題 ： 現(xiàn)階段，城域網(wǎng)上的多數(shù)應(yīng)用軟件還是 32 位架構(gòu)，不能發(fā)揮新的 64 位硬件服務(wù)器的性能，不能使用到 4G 以上的內(nèi)存，無法滿足城域網(wǎng)大規(guī)模并發(fā)應(yīng)用需求，軟件架構(gòu)成為整個系統(tǒng)的瓶頸。這就是很多時候，硬件服務(wù)器上資源剩余很多，而應(yīng)用系統(tǒng)卻運行緩慢甚至崩潰的原因。 微軟教育云 整體 解決 思路 1. 使用先進的 64 位彈性架構(gòu) ，構(gòu)建 教育 云 基礎(chǔ) 平臺 （ PASS）； 2. 在教育云基礎(chǔ)平臺之上，構(gòu)建 協(xié)同教育 應(yīng)用 系統(tǒng) (SAAS)； 3. 構(gòu) 建動態(tài)資源池 ，實現(xiàn)服務(wù)器等硬件資源的動態(tài)管理（ IAAS） 。 通過完整的云平臺（ PAAS,SAAS,IAAS）架構(gòu)，徹底解決當前教育城域網(wǎng)存在的問題，創(chuàng)新教育應(yīng)用模式。 彈性架構(gòu) 簡述 “彈性架構(gòu)”是相對于 現(xiàn)階段，教育城域網(wǎng) “孤島架構(gòu)”而言的。 孤島架構(gòu) 微軟教育云平臺解決方案 第 7 頁 共 86 頁 交流 : 546248206 孤島架構(gòu)圖 每一個系統(tǒng) （自下而上） ，都使用 獨立的服務(wù)器， 獨立的安全 、 管理 標準 ，獨立的數(shù)據(jù)庫， 獨立的 展現(xiàn)層。 孤島架構(gòu)的 缺點：硬件資源 （比如服務(wù)器 ，網(wǎng)絡(luò)資源等 ） 不能共享，當本身資源剩余 的時候，無法分 配 給其他應(yīng)用 系統(tǒng) ，而當本 身資源不足時，也無法從其他服務(wù)器獲取資源，形成硬 件孤島 ； 每個系統(tǒng)都有獨立的安全、管理 標準 ，增加運維管理難度 ，造成管理混亂 ； 各自有獨立的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)無法共享 與交換 ，形成數(shù)據(jù)孤島。獨立的展現(xiàn)層，信息分散，用戶獲 取 信息要在不同的系統(tǒng)間穿梭往返，“人找事”， 增加了使用難度 。 新一代彈性架構(gòu) 微軟教育云平臺解決方案 第 8 頁 共 86 頁 交流 : 546248206 彈性架構(gòu)圖 將所有的硬件設(shè)施集中起來，根據(jù)各系統(tǒng)的 忙閑情況 ，動態(tài)分配 （最下層） ；統(tǒng)一管理服務(wù)、安全服務(wù)、標準、規(guī)范和法規(guī)體系（左右兩側(cè)）；統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范（基礎(chǔ)軟件服務(wù)層）；統(tǒng)一展現(xiàn)層。 彈性架構(gòu)的優(yōu)勢： 硬件資源集中管理后，按需分配，動態(tài)分配，當某應(yīng)用系統(tǒng) 需要更多的硬件資源時，自動分配更多的資源給其使用， 使用完畢 ，自動將多余的資源回收，以提供給其他系統(tǒng)使用 （ IAAS） ；整體規(guī)劃，統(tǒng)一管理服務(wù)，統(tǒng)一安全服務(wù)，統(tǒng)一標準、規(guī)范和法規(guī)體系，避免管理混亂；構(gòu)建統(tǒng)一的基礎(chǔ)軟件服務(wù)（ PAAS）層，實現(xiàn)資源共享，應(yīng)用集成，互聯(lián)互通，消滅數(shù)據(jù)孤島；構(gòu)建統(tǒng)一的展現(xiàn)層，將所有應(yīng)用系統(tǒng)的信息集中展現(xiàn)，避免“人找事”，實現(xiàn)“事找人”。在 PAAS 基礎(chǔ)上，構(gòu)建統(tǒng)一的協(xié)同應(yīng)用層（ SAAS）。 彈性架構(gòu)將所有數(shù)據(jù)集中管理，對數(shù)據(jù)庫并發(fā)訪問性能帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的 32 位系統(tǒng)平臺很難滿足這種性 能需求。 64 位 簡述 64 位是新一代的計算帶寬標準，能比現(xiàn)有的 32 位系統(tǒng)提供多一倍的計算帶寬，性能上有質(zhì)的飛躍，就象 8 道的公路與 4 道公路的區(qū)別； 微軟教育云平臺解決方案 第 9 頁 共 86 頁 交流 : 546248206 現(xiàn)有的 32 位系統(tǒng)，只能使用到 4G 內(nèi)存，遠遠不能滿足教育城域網(wǎng)大量用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問，而 64 位新系統(tǒng)，能使用到 64T 的內(nèi)存，其對內(nèi)存的使用量是現(xiàn)有 32 位系統(tǒng)的幾百倍。 教育城域網(wǎng)其用戶訪問數(shù)量已經(jīng)達到萬級、 十萬 級甚至 百 萬級。傳統(tǒng)的 32位系統(tǒng)，受制于其系統(tǒng)架構(gòu)，即使服務(wù)器等硬件資源非常充裕，也無法滿足大量用戶的并發(fā)訪問需求；而 64 位架構(gòu)的新平臺 ，是現(xiàn)階段必然 的選 擇。 微軟 教育云基礎(chǔ)平臺（ PASS） 微軟教育云基礎(chǔ)平臺（ PAAS）概述 微軟教育云基礎(chǔ)平臺（ PAAS）是 一個系統(tǒng)架構(gòu)科學(xué)合理、開放互聯(lián)的應(yīng)用服務(wù)平臺 。 不僅能解決數(shù)據(jù)互聯(lián)互通問題，消除信息孤島，實現(xiàn)資源整合與共享；而且未來能夠靈活地應(yīng)對需求發(fā)展，可以根據(jù)需求的發(fā)展變化，在此平臺上快速開發(fā)建設(shè)豐富多樣的教育應(yīng)用；同時保證這些應(yīng)用有機統(tǒng)一，集成創(chuàng)新，發(fā)揮最大效益。 統(tǒng)一管理服務(wù)，統(tǒng)一安全服務(wù)，統(tǒng)一標準、規(guī)范和法規(guī)體系，避免管理混亂 ，統(tǒng)一 建設(shè)標準；建立數(shù)據(jù)中心，統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理 ；通過云服務(wù)中間件和云聚合中間件 實現(xiàn) 信 息共享與交換 ，實現(xiàn)統(tǒng)一用戶認證， 權(quán)限管理， 單點登錄 ； 統(tǒng)一、開放的信息展現(xiàn)層（教育云門戶、虛擬化個人桌面）； 打造“云 +端”的“ AAA”應(yīng)用模式；提供 基礎(chǔ)軟件和通用 服務(wù) ，并提供標準接口， 可 通過無代碼開發(fā)工具和代碼 開發(fā)工具，快速開發(fā) ，適應(yīng) 應(yīng)用變化需求 。 為 持續(xù)發(fā)展奠定 技術(shù) 基礎(chǔ) 。 微軟教育云基礎(chǔ)平臺框架圖 微軟教育云平臺解決方案 第 10 頁 共 86 頁 交流 : 546248206 下圖是微軟教育云整體邏輯框架圖，所有背景為橙色的部分，均為教育云 軟件 基礎(chǔ)平臺框架（ PAAS） ，以下簡稱教育云基礎(chǔ)平臺 。 統(tǒng)一管理服務(wù)，統(tǒng)一安全服務(wù)，統(tǒng)一標準、規(guī)范和法規(guī)體系，避免管理混亂 ， 統(tǒng)一建設(shè)標準 信息化建 設(shè) 是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，牽涉人多、面廣。因此建立統(tǒng)一的標準，是必然 的選擇，避免標準不一，管理混亂的局面。 建立數(shù)據(jù)中心，統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理 現(xiàn) 階段，教育城 域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，分散在各應(yīng)用系統(tǒng)中，存在 如下的問題： 1. 數(shù)據(jù)應(yīng)用困難?；A(chǔ)數(shù)據(jù)，重復(fù)錄入，浪費了大量時間且易造成更新不一至的現(xiàn)象；數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一，分散在不同的數(shù)據(jù)庫中，無法進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析，更談不上數(shù)據(jù)的高級應(yīng)用 輔助決策。 2. 數(shù)據(jù)維護困難。需要分別給每個應(yīng)用系統(tǒng)備份數(shù)據(jù)，如果有幾十個系統(tǒng)，則要給幾十個系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)備份 ，維護難度相當大 。 建立 數(shù)據(jù)中心， 統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理 ，解決數(shù)據(jù)應(yīng)用和維護困難問題。 將基礎(chǔ) 公共數(shù)據(jù)通過云 基礎(chǔ)平臺 共享 給各應(yīng)用系統(tǒng)，避免重復(fù)錄入和數(shù)據(jù)不一致現(xiàn)象；各應(yīng)微軟教育云平臺解決方案 第 11 頁 共 86 頁 交流 : 546248206 用系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過云 基礎(chǔ)平