以技术架构出发的规划

(二)以技术架构出发的规划

跨国远程教育平台覆盖着全球的潜在远程教育学习者,传统的远程教育、网络教育、E-learning等布署方式无法胜任跨国远程教育业务的发展需求,在各地区的数据中心建设、镜像资源内容建设、带宽通道以及面向用户的端设备兼容等方面。

我们以PC终端为核心的E-learning远程教育模式,界定为edu 1.0的主流解决方案。当前云技术和移动互联网在全球范围内的普及,基于移动终端设备和云服务的Mo-learning远程教育模式,作为edu2.0的“先行先试”试验,为厦门大学海外教育学院的跨国远程教育平台提供了新的技术规划思路。即采用“云+端+通道”的系统设计模式,如图2所示。

图2 云平台系统设计

1.云数据中心

作为跨国网络教育平台的核心,其功能之一是面向全球提供数字教学资源及教学内容服务;功能之二是接受本国教学资源(及教学内容)制作人员的数据和来自全球各地教学创作者的内容创作及数据的上传、下载和统一存储,以云数据中心的模式解决异地资料同步、备份和标准化等;功能三是大数据化支撑统一身份鉴权,使任何用户都能快捷接通云数据中心;功能四是大数据中心的模式,提供统一、标准的搜索;功能五是虚拟化,解决了跨国平台整体的均衡负载,提供最大程度的系统资源平衡调度,以支持更大的系统并发数和负载数。

2.端设备

跨国远程教育已经无法像E-learning和网络教育,可实现对端设备的统一标准(如普通PC电脑)。考虑到各国信息化状态的不同(比如欧美、日韩及中国各地的网络普通程度区别)的远程教育人员可能通过PC终端、语音终端、平板电脑终端、手机终端、笔记本电脑等,其通过与“云数据中心”的配合,即可实现即时、便捷、同步的远程教育。

3.通道

作为“云数据中心”和“端设备”两者的连接,通道是整个Mo-learning模式是否能运行的重要组成部分。有别于E-learning的远程教育模式,Molearning的“通道”所发挥作用直接决定了跨国远程教育的客户体验,通道将自动适应不同的用户终端、网络环境、学习模式需求进行专线调配,以满足用户的单向、双向教学沟通需求。

4.云平台的逻辑体系结构

云数据中心通过“底层环境、网络、资源池、分布式计算、应用”五大层面进行统一的规划和虚拟化管理(如图3)。它的优点在于可实现的成本控制、安全管理和性能管理。

图3 云数据中心逻辑体系结构

通过接口的模式,提供网络服务接口、计算服务接口、存储服务接口,以实现虚拟化网络资源、虚拟化计算资源和存储资源。它能实现跨国远程教育的各类教学内容资源和用户数据,实现虚拟化,进行统一、标准的管理。

5.云平台核心

跨国远程教育云平台在“虚拟化平台、计算与存储平台、网络平台”三方面进行统一的规划,其中体现在统一架构、动态配置、资源扩展、优化四个层面,以实现对各个国家的远程教育接入者,能对其通道和数据中心的获取、调用进行统一调配,如图4所示。

图4 云平台核心技术点

云技术在跨国远程教育平台的使用,主要是保障各国不同时区、不同语言、不同网络环境、不同学习模式在同一个平台下的兼容和调配。通过云技术作为整个平台的核心处理机制,以提供跨国不同教学平台的统一数据中心。

6.移动网络通道

以3G和2G网络为主,WIFI无线网络为辅,以传统的有线网络(如ADSL、光纤等)实现整个公共互联网的接入,基于平台的运营成本考虑,整个云平台的主通道是基地校园网(即cernet,中国教育科研网),通过防火墙来保障两个网络互连互通的安全性,如图5所示。

图5 移动网络拓扑

7.全平台通道拓扑

考虑到跨国网络平台的安全性和稳定性,涉及到“云”与“端”的整个网络部署,采用独立的通道设计,以支撑全球的远程教育接入云平台(如图6)。

独立的网络设备承载核心网和通道的安全管理,容灾中心作为整个跨国远程教育平台的数据备份。数据库和存储以独立的模块隔离,通过专线的网络通道进行连接。

图6 数据中心网络拓扑

8.跨国云教育平台的结构

云教育平台系统的结构设计(见图7)以B/S结构为依撑,采用星形拓扑结构建立内部通信网络或利用Internet虚拟专网(VPN)。前者的特点是安全、快捷、准确,后者则具有节省投资、跨地域广的优点,须视企业规模和地理分布确定。企业内部通过防火墙接入Internet,整个网络采用TCP/IP协议。

图7 系统结构设计

远程教育质量控制是远程教育质量保证体系的主要内容,保证远程教育质量不仅需要相应的标准作依据,更重要的是在实际工作中按照标准实施。总结各国质量控制的经验,可以得出质量控制一般包含四个层次:一是远程教育机构的全体教职人员,他们担当着具体操作实施的角色,是质量控制的基础层次;二是远程教育院校,从整体上保证内部机构各环节的质量;三是远程教育的主管部门及认证机构等,从专业角度按照标准控制质量;四是社会上相关利益者,从需求及满意度角度对远程教育评估,将结果反馈给远程教育机构,以达到控制质量的目的。

9.应用架构

图8 系统的应用架构

考虑到跨国远程教育平台的不同分布区域,对系统的应用层面架构进行了设计,分为“硬件负载均衡、HTTP服务、应用服务、数据服务”四大层面,该架构可根据应用的服务客户数量进行模块化的部署,以达到最优效果。

10.平台的总体层次

跨国远程教育平台的总体分为七个层次,分别为:①基础设施层;②虚拟层;③数据资源层;④核心服务层;⑤业务运营支撑层;⑥应用服务层。通过各层次的逻辑化、模块化、标准化,实现云平台和大数据中心两大核心服务。通过以部署云服务模式进行分层次,面向全球各个不同区域的用户,能搭建安全管理体系及系统运行维护支持体系,以实现可持续、可运营、可维护、可资源调配的智能化,如图9所示。

图9 跨国远程教育系统总体层次

11.系统架构

跨国远程教育系统的平台设计以“标准规划及服务体系”及“安全管理体系”,在系统架构中执行教育应用平台(SaaS)、基础软件平台(PaaS)和基础设施平台(IaaS),如图10所示。

图10 系统架构

12.云环境层次图

跨国远程教育平台是以云服务为支撑,通过教学管理云、在线学习云、考试去、答疑云、文献云等分层,组成了整个教育云,如图11所示。

图11 云环境层次

13.虚拟化结构

把硬件资源虚拟化到资源池中,根据应用需求虚拟出多台服务器、网络、存储资源。在这些虚拟设备上部署运用系统为汉语教学相关用户提供服务。

平台由管理服务器(资源管理服务器、软件部署服务器和业务管理服务器)、计算服务器集群、数据库服务器、存储阵列和专用网络组成。

图12 虚拟化结构

管理服务器用于云平台管理、云平台虚拟化管理;在资源管理子系统的基础上,以IT基础设施为基础根据需要虚拟出多台服务器部署应用云;云平台虚拟化管理系统采用的是WMware vCenter Server,用于管理云平台中物理或者虚拟的计算、存储和网络资源,为管理系统提供资源部署、配置、监控等操作维护功能。

计算机服务器集群是云平台虚拟化池中心服务器;虚拟化池是云平台虚拟化中心,为应用需求方提供资源的中心,我们的应用系统搭建在虚拟化池中心的虚拟化平台上。

14.数据服务逻辑结构

数据库服务器用于为平台所有服务提供数据库服务,为云平台租户搭建应用使用。

存储阵列用于存储数据库数据文件以及虚拟资源文件;数据库数据文件是指数据库服务器的数据存储文件,虚拟资源文件包括虚拟机文件、配置,虚拟机模板、配置。

用户通过业务网络接入到平台访问相关应用;管理控制台以及管理服务器通过管理网络接入到平台;数据库服务器通过管理网络、存储网络、业务网络接入到平台为平台提供服务;存储阵列通过存储网络和管理网络接入到平台为平台提供服务;计算服务器集群通过业务网络、存储网络、管理网络接入到平台,为各个网络提供服务,如图13所示。

图13 数据服务逻辑结构

通过刀片服务器和主机虚拟化软件的组合,实现数据中心主机系统的整合。这样可以快速相应业务变化、提高资源利用率。

15.云平台软件方案总体架构

云平台的软件方案分为子系统业务管理、资源池、资源管理三大模块,其中资源管理涉及工作流引擎、报表引擎、接口(如物理接口、存储接口、网络接口、VMWARE接口等);资源池涉及物理机资源池、VMware虚拟资源池、存储资源池、网络资源池等;资源管理涉及软件部署、资源醒置、资源监控、安全管理、网管接口等,如图14所示。

图14 云平台软件方案总体架构