【正文】 教育云平臺解決方案2015年6月 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（20102020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；比如學習系統(tǒng)中，學生的學習過程記錄，只存儲于學習系統(tǒng)，不能存入統(tǒng)一的學生檔案袋系統(tǒng)，老師在教研系統(tǒng)中，形成的教學資源，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)用到教學系統(tǒng)中，只能先下載，再上傳，這種方法，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，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?，F(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)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)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；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)，避免重復錄入和數(shù)據(jù)不一致現(xiàn)象；各應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過云基礎(chǔ)平臺，同步到數(shù)據(jù)中心，則數(shù)據(jù)中心存儲所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，為數(shù)據(jù)分析，輔助決策打下了基礎(chǔ)；統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲，用戶只需要維護一個數(shù)據(jù)中心，則保存了所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心包括：教工庫，學生庫，資產(chǎn)庫，平臺數(shù)據(jù)庫，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫等。 云服務(wù)中間件和云聚合中間件教育城域網(wǎng)的數(shù)據(jù)不僅要與教育網(wǎng)內(nèi)部各系統(tǒng)進行橫向數(shù)據(jù)交換，還要與上級主管部門及下級部門的系統(tǒng)進行縱向數(shù)據(jù)交換。縱向數(shù)據(jù)交換是難點，因為要與上級主管部門或下級部門的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換必須通過互聯(lián)網(wǎng)進行，各單位的系統(tǒng)，都安裝了防火墻，如何通過互聯(lián)網(wǎng)，穿透防火墻，實現(xiàn)跨平臺、跨數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換，是交換要重點考慮的問題。云服務(wù)中間件是實現(xiàn)城域網(wǎng)內(nèi)系統(tǒng)間無縫信息交換的核心。該平臺通過運用消息隊列、XML和Web Service等技術(shù)，在遵循國際通行的開放標準的前提下，在各應(yīng)用系統(tǒng)之間扮演了一個消息交換中間件的角色，具備通過互聯(lián)網(wǎng)，穿透防火墻，實現(xiàn)跨平臺、跨數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換的能力，同時避免了直接通過數(shù)據(jù)庫交換帶來的安全風險。各應(yīng)用系統(tǒng)通過云服務(wù)中間件與其他應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，實現(xiàn)城域網(wǎng)橫向（城域網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)）、縱向（上級主管部門及下級部門的系統(tǒng)）信息共享與交換。云聚合中間件實現(xiàn)城域網(wǎng)各應(yīng)用系統(tǒng)的整合，統(tǒng)一認證，統(tǒng)一權(quán)限管理，統(tǒng)一搜索，單點登錄。根據(jù)相關(guān)的國際標準和國內(nèi)教育管理數(shù)據(jù)標準制定應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接口規(guī)范，新建系統(tǒng)只要遵循這些標準和規(guī)范的要求，就能很好地集成到現(xiàn)有的框架當中，從而形成一個統(tǒng)一的整體。 統(tǒng)一、開放的展現(xiàn)層構(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”。基于云服務(wù)中間件和云聚合中間件，通過標準的方式，系統(tǒng)管理人員，可以通過配置，實現(xiàn)自助式的跨系統(tǒng)信息聚合展現(xiàn)（即展現(xiàn)其他系統(tǒng)的信息）。展現(xiàn)層包含兩個門戶：教育云門戶（對外教育信息門戶）和虛擬化個人桌面（對內(nèi)的工作門戶）。教育云門戶不同于普通的網(wǎng)站，具備自助的云匯聚、云檢索、云閱讀的功能。（詳見SAAS層的描述）虛擬化個人桌面，可根據(jù)不同人員對信息和應(yīng)用的不同需求，有選擇地將與其相關(guān)的個人信息和應(yīng)用匯聚在一起，形成個人特色的展現(xiàn)桌面，避免淹沒在信息汪洋中。（詳見SAAS層的描述） “云+端”的“AAA”應(yīng)用模式移動改變生活。隨著3G技術(shù)的普及，人們工作和學習不再局限在固定的辦公室。比如領(lǐng)導在出差途中，需要通過輕便的平板電腦批復文件，提高審批效率；學生回家的途中，通過智能手機瀏覽網(wǎng)上作業(yè)；老師在家里，通過電腦備課；家長通過手機查看子女在校情況等等。象這樣，通過任何設(shè)備（電腦、平板、手機、智能電視等），在任何地方（有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、沒有網(wǎng)絡(luò)），在任何時間（出差途中，上學路上，辦公室，家里）隨時隨地的工作學習模式為“AAA”應(yīng)用模式（Any Type，Any Where，Any Time）?！霸?端”是云端和客戶端的整合，在云端獲得和客戶端相同的應(yīng)用體驗，同時整合后，客戶端數(shù)據(jù)自動同步到云端。云的優(yōu)勢：所有的計算都在云中完成，因此對終端訪問設(shè)備的計算能力要求不高（平板、手機等終端設(shè)備，受制于功耗，運算能力無法和電腦相比）。同時，終端設(shè)備通過瀏覽器就可以直接訪問云中數(shù)據(jù)和應(yīng)用，不需要安裝客戶端軟件。因此，使用者可以通過電腦，平板，手機等各種終端設(shè)備簡