国家教育管理信息系统部署模式探讨

张鹏高，杨清贵，沈立强

（1.教育部教育管理信息中心，北京 100816；2.清华大学，北京 100084）

一、引言

小金教工程的重点是建立部级教育服务与监管体系的信息化支撑平台，全面提高教育部的教育公共服务能力和教育管理水平。国家教育管理信息系统是建设部、省、市、县、学校级的教育管理信息化支撑平台，为各级教育行政部门和学校提供管理决策支持和信息化技术保障，推动教育管理效率不断提高，提升教育管理公共服务水平。小金教工程是国家教育管理信息系统的重要组成部分，该项目规划了教育规划与决策支持、学生管理、教职工管理、学校管理、其他业务管理五类信息系统，各类信息系统又按照不同教育阶段或者业务特点划分了20个系统，各信息系统按照业务进一步划分子系统。这些系统在教育部的建设实施属于小金教工程的范畴，在省、市、县、学校的建设实施属于国家教育管理信息系统的范畴。

根据教育部工作安排，2012年完成学前教育管理信息系统、中小学生学籍信息管理系统、学生体质健康标准管理信息系统、教育统计信息系统、教育决策支持统计服务系统，2013年完成中小学校舍信息管理系统二期、学生资助管理信息系统、中职学生学籍信息管理系统、来华留学生服务平台、出国留学生管理信息系统、外籍教师数据库管理系统、教职工管理信息系统、直属高校基建管理信息系统、学校建设规划地理信息系统、纪检与监察系统。

为有效支撑上述业务应用系统的部署实施，本文探讨了国家教育管理信息系统的部署模式，分析了部、省两级技术保障（网络环境、通讯、软硬件及机房等保障条件）、人员保障、经费保障的要求。

二、系统体系结构

国家教育信息管理系统的五大类20个系统中涉及学前教育、中小学教育、中职教育、高等教育的大部分业务系统均按“四级数据中心①注：本文的“数据中心”是指逻辑意义上数据的中心，强调的是数据，不包括软件和硬件基础设施。只有特别指明的“物理数据中心”才是包括软件硬件设施的数据中心运行环境。，五级应用系统”的体系结构建设，四级数据中心指部、省、地市、区县四级数据中心，五级应用系统指部、省、地市、区县、学校五级业务应用系统，如图1所示。目前重点建设部、省两级数据中心，各个业务应用系统物理部署在教育部和32个省级数据中心。将来逐步推动省级教育行政部门建设云教育管理服务平台，基于云服务模式，为本地区相关教育机构和各级各类学校提供管理信息系统等业务应用服务。为突出国家教育管理信息系统的建设重点，本文的系统部署架构主要讨论“部、省两级物理数据中心，五级应用系统”的部署模式。

三、系统部署架构

国家教育信息管理系统要求统一基础软硬件环境、统一应用支撑平台、统一数据中心、统一公共中间件、统一业务应用系统、统一部省两级数据交换。部署架构描述应用支撑平台、数据中心、公共中间件、业务应用系统、基础软硬件环境的总体部署模式，并给出物理部署建议，为各业务应用系统建设实施提供参考。图2为部省两级部署的示意图：

图1 业务应用系统体系结构

1.应用支撑平台部署

国家教育管理信息系统的建设必须采用统一的应用支撑平台，为各业务应用系统提供全局、共性、基础的业务。应用支撑平台分为业务服务组件、技术服务组件、数据支撑服务、安全支撑服务、运行支撑平台五部分，具体如表1所示。

其中业务服务组件、技术服务组件中的业务流程服务为了支撑跨省业务，在部级物理部署，其他的则在部、省两级分别物理部署。

2.数据中心部署

图2 系统部署架构

表1 应用支撑平台组成内容

国家教育管理信息系统数据中心部署内容包括应用数据库、基础数据库、决策分析数据库、归档数据库以及非结构化数据，在具体部署上需要根据不同数据库的定位和作用设计。

（1）应用数据库采用部、省两级物理部署，支撑各级的业务应用，部、省两级的应用数据库结构一致，根据业务需要，将省级应用数据库的部分数据通过数据交换形成部级应用数据库。

（2）基础数据库采用部、省两级物理部署，部、省两级的主数据库结构一致，为提高生成基础数据库的时效性，部、省两级基础据库中的业务主数据都从同级应用数据库抽取生成，元数据类和代码类主数据则由部级基础数据库通过数据交换下发到省级基础数据库。

（3）决策分析数据库采用部、省两级物理部署，其数据从同级的应用数据库、基础数据库抽取生成，部、省两级间不存在数据交换。

（4）归档数据库附属于应用数据库、基础数据库、决策分析数据库，采用部、省两级物理部署，部、省两级间不存在数据交换。

（5）非结构化数据的部署将结合应用数据库的部署模式进行，同时考虑网络环境和存储能力，当前可采用部、省两级分布式部署，原则上非结构化数据只保存一份（不包括备份），未来在条件具备情况下，可在物理上建设全国统一的非结构数据中心，非结构化数据通过内容管理软件进行管理。

3.公共中间件部署

公共中间件包括统一用户管理、用户身份认证与单点登录、门户管理、服务总线、数据交换、数据采集、内容管理、业务流程管理、地理信息、报表服务、统计分析、即时消息等功能组件，为应用支撑平台和业务应用系统提供必要的公共基础服务，并在此基础上构建统一的应用软件基础运行支撑环境。

公共中间件的部署需要考虑不同中间件实现的功能以及具体的产品选型，该部分具体的部署和使用需要应用集成开发商完成公共中间件的实施部署，原则上公共中间件的部署可分为以下几种方式：

第一种部署模式是全局统一部署模式，中间件产品在部级唯一部署，相关的各级业务系统调用其公开的服务或接口直接在系统中应用，如公共中间件的地理信息服务、即时消息等。

第二种部署模式是局部统一独立模式，中间件产品以部、省两级部署，与业务系统保持相对独立物理软硬件环境，如服务总线、数据交换等。基于本模式建议在教育部部级部署一套，供部级相关应用集成；以省为单位分别部署，供省及以下单位应用。

第三种部署模式是公共中间件产品与应用系统深度集成模式，中间件产品与应用系统运行在共同的软硬件环境中，物理部署上根据应用软件的部署模式来进行，如统计报表、工作流等。

4.业务应用系统部署

各个业务应用系统在具体部署上需要结合各应用系统的业务需求，同时考虑网络状况、系统用户数量、硬件环境以及技术支撑等因素，结合当前的实际情况，各应用系统的部署原则上要求采用“两级物理数据中心，五级应用系统”的模式。各业务应用系统部署模式和时间安排如表2所示。

表2 业务应用系统部署模式和时间

表2只列出了五大类20个系统中的部分项目，其余项目因还未开始立项工作，故暂不列出。表格中项目的部署地点、时间可能因工作需要有一定的调整，也可能在此基础上做一些增加或减少。

5.基础软硬件设施部署

（1）网络

系统在省级部署时，以一个省下辖15000所学校来评估，表3列出了部、省两级业务应用系统广域网访问需求。部、省两级并发用户数按照所有系统中最大并发用户数计算，同时下载页面的用户数按照最大并发用户数除以20，每个用户请求页面的大小按照100K计算。

省级需要的网络带宽最大估算为6000/20X100K/1024*8=234M；最小估算为600/20X100K/1024*8=23M。

表3 业务应用系统广域网访问需求

部级需要的网络带宽最大估算为5000/20X100K/1024*8=195M；最小估算为600/20X100K/1024*8=23M。

部、省两级间为了传输数据的安全性，要求通过VPN虚拟专网传输数据。

（2）服务器

国家教育管理信息系统采用虚拟化技术，除数据库和部分关键应用部署在物理机上，其余的全部部署在虚机上。为简化估算，服务器设置A、B、C三个标准，具体配置为：

A：虚机CPU 4core内存8GB硬盘 40GB；

B：虚机CPU 8core内存16GB硬盘 40GB；

C：物理机CPU 16core内存32GB硬盘 40GB。

每个业务应用系统配置的服务器根据最大并发数确定，按400个并发用户配一台服务器的原则估算，对并发用户数较小的系统，为了提高系统的容错能力，统一配置两台服务器，做双机集群。

省级服务器需求以一个省下辖15000所学校来评估，国家教育管理信息系统所有业务应用系统服务器置备需求如表4所示。

根据表4的估算，教育部满配时需要A类服务器116台、B类服务器41台、C类服务器16台，省级满配时需要A类服务器102台、B类服务网器36台，C类服务器12台。

（3）存储

国家教育管理信息系统在部、省两级部署，省级记录数（较大省份）按照教育部记录总数的十分之一估算，教育部部署系统的学校、学生、教师等数据总数来源于事业统计年鉴，学校、学生、教师个体相关结构化数据估算为40K，照片等非结构化数据估算为30K，部、省两级部署业务应用系统存储配置需求如表5所示。教育部结构化数据初始存储空间为21TGB，年增量为10TGB；非结构化数据初始存储空间为38TGB，年增量为11TGB。省级结构化数据初始存储空间为2TGB，年增量为1TGB；非结构化数据初始存储空间为4TGB，年增量为1TGB。同时教育部、各省还需单独考虑备份存储空间，具体大小可参考前面评估的存储空间大小，以及备份的频率、备份文件的保留期限。

表4 业务应用系统服务器置备需求

表5 业务应用系统存储置备需求

四、结束语

根据教育部工作安排，结合国家教育管理信息系统和小金教工程的整体规划，本文重点探讨了国家教育管理信息系统“部、省两级物理数据中心，五级应用系统”的部署模式，对应用支撑平台、数据中心、公共中间件、业务应用系统、基础软硬件设施的部署实施进行了详细的分析和部署说明。在实际的部署过程中，各省可以参考上述部署要求进行相应的规划和准备。