浅析高校教务信息系统的云计算应用

李祎

（江汉大学教务处，湖北 武汉 430056）

近几年伴随着高校扩招，高校的办学场地与资源都不同程度地出现紧张的情况。因此，通过高校教务信息系统这一信息化手段，将常规的、繁琐的事务性工作通过信息系统加以管理，极大地提高了教务管理部门的工作效率，在高校的日常管理工作中发挥着重要的作用。但是在实际管理工作中，由于硬件部署与高校工作周期性的冲突，往往导致其性能不能有效发挥，或者出现资源极大浪费。而伴随着云计算技术的发展，通过该技术来部署高校教务信息系统将有可能缓解这一矛盾，本文将从优势与不足两个方面加以分析。

1 高校教务信息系统的特点

一般高校内常见的教务信息系统，其主要功能都相对一致，即管理着全校的各类教学资源与信息数据。总体来看，一般会具有以下几类特点。

1.1 周期性

高校的教学管理活动往往具有明显的周期特点，尤其是在学年制高校中，这一特点尤为突出。学校通常在学期初与学期末面临业务需求高峰，例如课表编排、学生选课、期末考试与成绩记载等。由于这些教务管理工作具有较强的时限性，因此这类教学信息数据的增量具有明显的周期性。

1.2 数据量大

高校教务系统在使用过程中，会产生大量的过程数据。例如，每个学期都会生成大量的课表数据，而一旦开始学生选课，选课数据将在课表数据的基础上，以指数方式递增，再加上学期末产生的考务数据、成绩数据，这一数据量非常惊人。以武汉市某市属综合性高校为例，从2007年开始引入某通用版本的教务管理系统，当时一年的数据库大小不超过500M，而截止到2013年12月，其运行数据库容量已经超过了30G，平均年增长率达到79%。

1.3 负载不均衡

由于高校教务管理工作的周期性特点，使得在几个大数据量业务的处理周期内，网络流量需求与服务器硬件的负载非常不均衡。例如选课、排课、排考时，网络流量与服务器压力巨大，如果维护不当，服务停止或当机的情况都有可能发生。而在其他时间，普通业务的数据处理量，往往导致硬件资源过于空闲。

2 云计算的优点

云计算是近几年在IT领域的新兴热点技术，狭义来讲，人们往往理解为云存储和分布式计算。但如果从云计算的发展来看，实际上其概念的范畴要大得多：云存储的前身是数据仓库，分布式计算又与网格计算密不可分，再加上云计算发展的几个层次：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS），云计算家族可谓是枝繁叶茂。而由于云计算技术是建立在高速的网络发展基础之上，因此其功能特点也具有显著的网络特性。

2.1 分布性

云计算技术的发展离不开高速发展的网络技术，分布式网络（或称为网状网络）的出现，最初是以解决网络负载均衡问题与提高网络的可靠性为目标，目前已成为了云计算技术应用的基础技术之一。

2.2 透明性

云计算的服务实现是建立在分散的网络之上，因此云计算技术通过建立虚拟机或中间层平台等虚拟化手段来满足对客户的应用需求。这一过程对于客户而言完全透明，换言之，客户并不清楚也不需要知道云计算平台的物理位置与分布架构，只需要获取许可即可获得服务。

2.3 易扩展性

云计算技术是将海量的资源予以分配，因此理论上可以瞬间实现客户突然增加的业务需求。仍以武汉市某市属综合性高校为例，该校教务管理网站平时的访问量不足100次/小时，但在选课季时，其访问量可能会增加千倍，学校虽然事先通过临时调配服务器和网络负载设备来满足激增的访问需求，但维护工作量巨大，而且在该选课结束后，还要将临时增加的硬件设备移除，维护人员苦不堪言。但如果该网站建立在云计算平台上，那么事情就简单得多，用户仅需要事先租用所需的硬件和网络资源，就可以立即实现该网站负载性能的扩展。而使用完毕，只需结束租期即可完成硬件资源的释放。

2.4 易维护性

云计算的硬件架构与用户无关，因此对于网络、硬件和软件配置方面，用户完全不需要参与。维护人员所有的维护工作仅限于在云计算平台上的应用程序层面，因此维护工作量相比传统配置而言非常少，甚至对维护人员的需求量也大幅降低。

2.5 经济性

由于云计算技术的易扩展性，因此对其租用费用的计算更加灵活，其经济性也非常明显。仍以上述的高校为例，当该校进入学生选课季时，3台服务器满负载运行仍无法满足性能需求，但一旦选课结束，服务器的性能又明显过剩。因此，如果租用云计算服务，在忙时只需要租用更多的计算服务，在闲时则租用较少的计算服务即可。这可以通过下面的简单算式来反映实际使用费用的区别，假设：

为了满足忙时（选课季）激增千倍的性能需求，需要10台服务器和1台负载均衡设备，而闲时（非选课季）仅需要1台服务器；每台服务器的价格为1万元，负载均衡设备的价格为10万元，使用年限为5年；租用1台服务器的月租金为285元（按2014年2月百度推广中的某云计算提供商的租金计算，租用平台的配置为：CPU：2Core，内存：2G，磁盘：100G，链路：4线BGP，带宽：5M）。

（1）传统的硬件配置方案，其5年的使用费用为硬件采购的全部费用，即1万元*10台+10万元=20万元。

（2）假设忙时在全年占据6个月时间，闲时在全年占据6个月时间，那么在忙时租用10台服务器服务，闲时租用1台服务器服务，则租用云计算应用5年的费用为：（0.028 5万元*10台*6月+0.028 5万元*6月）*5年=9.4万元，比传统配置下的费用下降53%。

（3）实际上，高校的忙时业务需求，除掉约占2个月的选课季外，再加上课表编排、考试安排与成绩记载等业务，在全年一般只占用4个月左右的时间，所以上式可以稍加修改为：（0.028 5*10*4+0.028 5*8）*5=6.84万元。此时，租用云计算应用的费用比2.5.2下降27%，且只占到传统配置下费用的34%，经济性显得非常惊人。

3 高校教务信息系统采用云计算应用可能遇到的问题

在高校教务信息系统采用云计算应用时，仍有可能遇到一些问题。云计算应用虽然解决了物理存储与服务器管理的难题，但是由于其存储物理位置的分散性，使得云计算服务的可靠性与数据安全成为不容忽视的影响因素。

3.1 服务的可靠性

由于数据的存储转移到了云计算空间，因此云计算服务商的实力与可靠性成为了制约数据库性能的首要因素之一，例如2013年3月，著名的谷歌云服务Google Drive就曾出现了17小时的故障，从18日开始，很多用户在试图访问其Drive文档和文件时，出现加载缓慢或者超时的情况，这大约持续了约三小时。一天后，第二次Google Drive中断让一些用户在约两小时内无法访问该服务。这两天后，Google Drive再次停机12小时。实际上，关于云计算服务的故障案例，甚至可以追溯到2009年。

因此，必须要考虑对云计算服务商进行必要的评估和选择，另外应建立基本的备用方案。

3.2 数据的安全

云计算服务商通过硬件或软件来实现物理磁盘的逻辑化，虽然对用户而言，其物理存储的地址及其维护是透明的，无需用户关注。但也因此，用户无法知道自己的数据到底储存在什么地方，其安全性无法得到评估。如果同一物理介质出现了故障，那么在其上建立的逻辑磁盘显然难以独善其身，另外还有由于系统漏洞导致的安全问题等，这些情况所造成的破坏影响，就已经超出了客户所能控制的范围。

3.3 网络开销的影响

由于所有的数据和服务都将由异地的云计算服务商提供，那么必然导致所有的访问都将产生出口流量。这对于普通个体用户而言，似乎无关紧要，但对于业务高度集中的高校管理部门而言，这种访问都必须经过高校网络出口的路由转换。而出口带宽往往由于租用费用的原因，显得非常的珍贵，所以网络开销也将成为云计算应用的制约因素之一。

4 结语

由此可见，如果高校的办学规模不大，应用功能相对简单，业务负载压力较轻，那么选择传统的硬件配置更有利于成本的控制，其维护管理压力也不大。但如果高校面临诸如从学分制向学年制转轨等重大变革时，那么选择云计算应用，相比传统硬件配置架构会更加灵活和方便，资源的利用率也更高。所以，从总体的趋势来看，选择云计算应用至少在当前具有相当诱人的优势，而随着云技术本身的不断完善，相信后续的云计算服务也会更加合理和可靠。

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