大数据背景下智慧校园平台的设计与实现研究

雷藏民

摘要：智慧校园是我国大学建设的主要发展趋势。在大数据，物联网和云计算技术等新信息技术当前应用的背景下，有代表性的是智慧校园平台使用基于大数据和云计算技术。将根据服务平台的介绍要求，分析具体服务平台的框架设计过程，并给出服务平台的技术实施策略。总结大数据背景下构建智慧校园服务平台的經验，为智慧校园平台的具体实现提供了很好的参考借鉴作用。

关键词：大数据;智慧校园;云计算

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）15-0017-03

Abstract： Smart campus is the main development trend of my country's university construction. In the context of the current application of new information technologies such as big data， the Internet of Things and cloud computing technologies， the most representative one is the smart campus platform using big data and cloud computing technologies. According to the introduction requirements of the service platform， the framework design process of the specific service platform will be analyzed， and the technical implementation strategy of the service platform will be given. Summarizing the experience of building a smart campus service platform under the background of big data provides a good reference for the specific realization of the smart campus platform.

Key words： Big Data; Smart campus; Cloud computing

“智慧校园”是数字校园升级到一定阶段的性能是数字校园发展的阶段。促使信息技术与学校教学的融合，并以新技术物联网、云计算、大数据分析等为核心技术。将校园网中的各个物件连接起来，它以不同的应用服务系统为载体，将高校正常的教学管理、科研管理、学生管理和校园生活等管理工作进行充分融合到一个综合信息服务平台中。为师生在校园工作和生活中带来以高效 、便捷及快捷的体验方式。随着信息技术的发展，大学生严重依赖信息技术，高校发展智慧校园是必然的。基于大数据技术和云计算技术对智慧校园的资源利用的现状，针对基于大数据的智慧校园利用提出了平台系统架构模型，给出了对平台构架模型的设计与实现。

1 智慧校园平台利用需求分析

首先，评价高校智慧校园的好坏的关键因素，就是广大师生的需求是否得到满足，广大师生的校园服务功能便要特别的凸显。例如：管理者要统一门户、统一系统入口、用户认证管理等，同时将经济性和可扩展性实现更高的需求;大多数师生需求登录便捷的方式、海量数据存储和强大的网络存储功能能够将学习资源实现共享传输[1];开发人员需有详细的Web信息介绍、改善系统开发、服务多功能性以及后期的升级;需要实现各种业务的整合贯通，资源共享使用于电脑、移动终端（手机），布局一些终端能够访问校园内各种资源信息。通过智慧校园信息平台，提供面向广大师生的一站式服务。

需求，发挥管理者的效用。最后，它为智慧校园网络管理人员的可扩展性带来了更大的便利其次，它是一个开放平台，可为将来的变化和学校需求的扩展以及通过开放平台的持续改进提供支持，更加便捷的维护系统。相对管理者来说，不同的管理人员严格执行职责，参与智慧校园的整体管理，并响应大多数师生的。

最后，在智慧校园功能性的需求上，数据存储是具备的一项基础性功能，它已经实现了海量数据的存储，可以适用校园内大多数师生对数据存储呈指数增长的需求，该功能包括分支功能，例如：数据的传输、数据的操作、校正数据和共享信息;数据计算。用户只需将计算任务上传到服务器，服务器执行计算任务，将计算结果或状态返回; Web服务的统一管理，为了应付跨部门业务在系统中经常出现的情况，将逐步管理不断增加的项目;针对认证身份的统一，可以多个系统同时共享使用身份验证服务器，同时访问多个系统模块时用户不必要登陆多次，只需要登录一次即可。

2 基于大数据的智慧校园的模型设计

2.1 基于平台的总体构架模型设计

基于大数据的智慧校园云资源利用的建设总体目标，针对高校现阶段智慧校园现状及实际需求分析，智慧校园服务平台的构架包括基础设施层IaaS、平台支撑层PaaS以及软件应用层SaaS三个部分，而两边的信息规范体系和安全保障体系为辅助。如图1所示：

1）基础设施层是由运行大量硬件资源的平台形成的主要资源池，而上层则为发挥硬件功能提供了支持。基础设施层它主要由四个部分组成：各种服务器、存储器，基础网络资源和物联网的感知设备，并且具有高扩展性，同时产生各类大量的数据，通过基础设施层来收集、分析处理，将数据归类共享给使用人员[2]。云计算及存储是将收集到的校园相关数据信息用科学有效的保存和计算处理。

2）平台支撑层是实现的核心环节，做到决定性的作用。它位于基础设施层和软件应用层之间，可以支持对应用软件和环境的开发。此层关键是基于云计算的大数据中心构建，要对校内全部数据的收集、存储、分析处理，全部应用程序在统一的资源池上，这样方便数据资源共享[3]。

3）软件应用层是平台构架建设的关键，它主要指的是人机交互系统在智慧校园的业务，为用户提供不同的特定应用程序。在基于多种服务的构建来实现每个应用程序的需要。将各种服务调用贯穿全部智慧校园的建设。为了平台的扩展性和兼容性，将以前的管理系统转移到体系中，在同一的资源池上，为校园用户提供特定的应用程序。

2.2 拓扑結构设计

确定构架模型后，DSCP、UAP等的服务，需要不同的基础硬件功能，如：数据存储及数据计算是有DSCP 提供，为适应大数据的场景，提供服务一个集群;Web服务的注册、登录信息及用户存储地址都是存储在数据库服务器中;管理UAP中用户的身份识别将由身份验证服务器来进行单独完成。硬件是拓扑的基础，将有云计算来进行处理，使用是在虚拟化之后采用。为学校内部网络中使用保障服务平台的数据和信息安全提供保证，但对校外用户的访问也提供方式。

3 基于大数据的智慧校园模型的实现

3.1 平台的开发环境及集群部署

使用Hadoop集群在大数据的智慧校园云资源利用平台下进行搭建环境，它是云计算当中应用最多的[4]。针对数据大规模时被使用，在数据处理时优点是稳定、安全，可靠等，不需要考虑底层框架的实现。在Linux系统之上部署Hadoop开发环境，然后开发语言使用Java。云计算集群部署过程如下：

首先， 对节点进行配置。将对全部使用的计算机进行IP地址的设置，从设置过的IP地址计算机中选择任何一个节点设置为主节点，除主节点以外将剩下的计算机设置为数据节点。接下来，在所有节点上安装UbuntuLinuxl2.04系统，然后创建一个集群用户账户。最后需要在将Hadoop-1.0.4安装在主节点之上[5]。

其次，进行修改全部的计算机上的hosts文件，同时将主节点和数据节点都对所有的计算机进行配置。

最后，将对没有密码登录远程的配置，并且每个节点之间在群集中的数据访问都需要在访问前进行安全身份验证。该过程的方法通过密钥、加密和解密来实现。为了避免每次访问都需要验证，减少了时间，并且避免了将来对访问进行验证的麻烦，就要对无远程访问进行设置。公钥存储在主节点中，并且在第一次认证通过后将直接对其进行访问。

3.2 数据存储服务的实现

数据存储服务在智慧校园的服务平台中，都是以文件读取的形式，因此文件上传和下载是数据存储服务的实施。根据校园用户的说法，HDFS集群是一种将本地文件传输上传的方式，代理用户地址下存储的是所有文件的地址，文件访问的权限仅限于相应的用户。通过业务层调用持久层来实现文件的上传与下载。由DfsProxy类的copyFromLocal （）方法来实现上传操作，釆用DfsProxy 类的getFileStream（String uri）方法来实现下载操作。

3.3 数据计算服务的实现

智慧校园用户用到的数据计算服务，用户不必担心其他类在虚拟计算环境中运行的操作（软件部署、群集负载、资源的调度）。数据的计算要求通过设置代码和编程功能来完成。为了用户使用计算服务的门槛降低。目前，基于大数据智慧校园云资源利用支持平台的数据计算服务（分支统计、平均计算、最大统计、最小统计）。如果要获取平台目标数据源文件，就需要用户先提交计算作业，其实现方法为runJob（）。除了数据源文件之外，您还需要以Jar格式呈现JarReduce源代码文件。它的实现方法是runJobFromJar（）。

3.4 统一验证身份的实现

在服务器上进行统一身份验证的过程中，跳过操作过程就要使用Spring Web Flow进行操作。如果是，将就登录视图的重定向仅需要跳转到Bean并在配置文件中查看处理类的视图URL。对服务器的所有验证身份的请求将路由到FlowController，接下来将根据相应的顺序处理该请求。同时，验证票据、操作过程的查看基本上是一样的，操作类型和方法就是唯一的区别。当用户第一次登录Web应用程序时，将进行对用户信息必须绑定和身份验证。用户填写要绑定的表格中的信息，并为用户生成特殊的信息凭证。接下来就要使用路由到AuthenticateLogInOut登录。然后再到登陆类的login（）方法登陆，在登陆的过程中，就会对系统进行调用身份的信息认证，假如认证通过，将操作过程则跳至转到sendTGT的操作，否则，将再次显示登录信息。用于确定下一步的流程标识是“成功”写入浏览器，将错误返回到登录尝试，然后对浏览器重定向。平台身份验证服务界面中的TGT票证和ST票证是通过生成固定长度的字符串随机生成的，并且两个票证都是唯一的。

当用户拿到ST票证并再次访问Web时，Web会取出ST票证并向服务器提交本地身份验证请求。对与/ stValidate对应的票证执行验证。判断票证是否有效就是验证过程的重点工作。怎样与用户提交身份验证的参数进行对比，是向服务器查询票据信息的属性来确定认证。最后的结果是否通过，系统都将会销毁票据，以保障安全性的登录。

3.5 wsap服务平台访问的实现

服务注册与更新：当以验证信息是不是有访问权限，需要用户将信息提交给系统信息模块，对提交的信息将使用ServiceUtil检查信息服务地址和服务名称是否存在等。验证之后，将信息提交给数据库注册服务。服务的更新是通过持久层数据库的操作实现的，但服务注册的实现方法和服务更新的实现方法相同。

服务发现和发现：基于大数据智慧校园的云资源不断完善，对功能的需求更加全面，服务的数量和类型也在逐渐增加。WSAP为服务提供分类搜索和关键字搜索，需要在最短的时间内准确定位在用户所需的服务。

4 结束语

在大数据、云计算等新技术的运用的背景下，在智慧校园服务平台中的应用实现了快捷、高效、性能强的功能。并将大数据应用在学校的实际管理中，在对大数据进行更深度地分析过程中，可以获得用户对服务平台的实际需求，然后给出智慧校园服务平台的设计框架的详细的论述，最后给出智慧校园平台实现的核心技术路径。通过对决策的优化，给用户操作提供了服务平台的智能化、人性化的服务，同时为在大数据背景下高校智慧校园发展提供了理论意义与参考价值。

参考文献：

[1] 陈冰.基于云计算的智慧校园支撑服务平台的设计与实现研究[J].信息通信，2019，32（10）：199-200.

[2] 拜亚萌，张燕玲.虚拟化技术在智慧校园云服务平台IaaS层中的应用[J].焦作大学学报，2018，32（1）：90-92，103.

[3] 李素娟.基于大数据背景下的智慧校园的设计与实现[J].电脑知识与技术，2019，15（27）：238-240.

[4] 高新成，王莉利.基于Hadoop的校园云存储系统的研究[J].陕西理工学院学报（自然科学版），2012，28（4）：30-35.

[5] 王蕊.基于云计算的智慧校园服务平台架构的设计和实现[J].无线互联科技，2016（12）：71-72.

【通联编辑：梁书】