國家教育管理信息系統部署模式探討

張鵬高，楊清貴，沈立強

（1.教育部教育管理信息中心，北京 100816；2.清華大學，北京 100084）

一、引言

小金教工程的重點是建立部級教育服務與監管體系的信息化支撐平臺，全面提高教育部的教育公共服務能力和教育管理水平。國家教育管理信息系統是建設部、省、市、縣、學校級的教育管理信息化支撐平臺，為各級教育行政部門和學校提供管理決策支持和信息化技術保障，推動教育管理效率不斷提高，提升教育管理公共服務水平。小金教工程是國家教育管理信息系統的重要組成部分，該項目規劃了教育規劃與決策支持、學生管理、教職工管理、學校管理、其他業務管理五類信息系統，各類信息系統又按照不同教育階段或者業務特點劃分了20個系統，各信息系統按照業務進一步劃分子系統。這些系統在教育部的建設實施屬于小金教工程的范疇，在省、市、縣、學校的建設實施屬于國家教育管理信息系統的范疇。

根據教育部工作安排，2012年完成學前教育管理信息系統、中小學生學籍信息管理系統、學生體質健康標準管理信息系統、教育統計信息系統、教育決策支持統計服務系統，2013年完成中小學校舍信息管理系統二期、學生資助管理信息系統、中職學生學籍信息管理系統、來華留學生服務平臺、出國留學生管理信息系統、外籍教師數據庫管理系統、教職工管理信息系統、直屬高校基建管理信息系統、學校建設規劃地理信息系統、紀檢與監察系統。

為有效支撐上述業務應用系統的部署實施，本文探討了國家教育管理信息系統的部署模式，分析了部、省兩級技術保障（網絡環境、通訊、軟硬件及機房等保障條件）、人員保障、經費保障的要求。

二、系統體系結構

國家教育信息管理系統的五大類20個系統中涉及學前教育、中小學教育、中職教育、高等教育的大部分業務系統均按“四級數據中心①注：本文的“數據中心”是指邏輯意義上數據的中心，強調的是數據，不包括軟件和硬件基礎設施。只有特別指明的“物理數據中心”才是包括軟件硬件設施的數據中心運行環境。，五級應用系統”的體系結構建設，四級數據中心指部、省、地市、區縣四級數據中心，五級應用系統指部、省、地市、區縣、學校五級業務應用系統，如圖1所示。目前重點建設部、省兩級數據中心，各個業務應用系統物理部署在教育部和32個省級數據中心。將來逐步推動省級教育行政部門建設云教育管理服務平臺，基于云服務模式，為本地區相關教育機構和各級各類學校提供管理信息系統等業務應用服務。為突出國家教育管理信息系統的建設重點，本文的系統部署架構主要討論“部、省兩級物理數據中心，五級應用系統”的部署模式。

三、系統部署架構

國家教育信息管理系統要求統一基礎軟硬件環境、統一應用支撐平臺、統一數據中心、統一公共中間件、統一業務應用系統、統一部省兩級數據交換。部署架構描述應用支撐平臺、數據中心、公共中間件、業務應用系統、基礎軟硬件環境的總體部署模式，并給出物理部署建議，為各業務應用系統建設實施提供參考。圖2為部省兩級部署的示意圖：

圖1 業務應用系統體系結構

1.應用支撐平臺部署

國家教育管理信息系統的建設必須采用統一的應用支撐平臺，為各業務應用系統提供全局、共性、基礎的業務。應用支撐平臺分為業務服務組件、技術服務組件、數據支撐服務、安全支撐服務、運行支撐平臺五部分，具體如表1所示。

其中業務服務組件、技術服務組件中的業務流程服務為了支撐跨省業務，在部級物理部署，其他的則在部、省兩級分別物理部署。

2.數據中心部署

圖2 系統部署架構

表1 應用支撐平臺組成內容

國家教育管理信息系統數據中心部署內容包括應用數據庫、基礎數據庫、決策分析數據庫、歸檔數據庫以及非結構化數據，在具體部署上需要根據不同數據庫的定位和作用設計。

（1）應用數據庫采用部、省兩級物理部署，支撐各級的業務應用，部、省兩級的應用數據庫結構一致，根據業務需要，將省級應用數據庫的部分數據通過數據交換形成部級應用數據庫。

（2）基礎數據庫采用部、省兩級物理部署，部、省兩級的主數據庫結構一致，為提高生成基礎數據庫的時效性，部、省兩級基礎據庫中的業務主數據都從同級應用數據庫抽取生成，元數據類和代碼類主數據則由部級基礎數據庫通過數據交換下發到省級基礎數據庫。

（3）決策分析數據庫采用部、省兩級物理部署，其數據從同級的應用數據庫、基礎數據庫抽取生成，部、省兩級間不存在數據交換。

（4）歸檔數據庫附屬于應用數據庫、基礎數據庫、決策分析數據庫，采用部、省兩級物理部署，部、省兩級間不存在數據交換。

（5）非結構化數據的部署將結合應用數據庫的部署模式進行，同時考慮網絡環境和存儲能力，當前可采用部、省兩級分布式部署，原則上非結構化數據只保存一份（不包括備份），未來在條件具備情況下，可在物理上建設全國統一的非結構數據中心，非結構化數據通過內容管理軟件進行管理。

3.公共中間件部署

公共中間件包括統一用戶管理、用戶身份認證與單點登錄、門戶管理、服務總線、數據交換、數據采集、內容管理、業務流程管理、地理信息、報表服務、統計分析、即時消息等功能組件，為應用支撐平臺和業務應用系統提供必要的公共基礎服務，并在此基礎上構建統一的應用軟件基礎運行支撐環境。

公共中間件的部署需要考慮不同中間件實現的功能以及具體的產品選型，該部分具體的部署和使用需要應用集成開發商完成公共中間件的實施部署，原則上公共中間件的部署可分為以下幾種方式：

第一種部署模式是全局統一部署模式，中間件產品在部級唯一部署，相關的各級業務系統調用其公開的服務或接口直接在系統中應用，如公共中間件的地理信息服務、即時消息等。

第二種部署模式是局部統一獨立模式，中間件產品以部、省兩級部署，與業務系統保持相對獨立物理軟硬件環境，如服務總線、數據交換等。基于本模式建議在教育部部級部署一套，供部級相關應用集成；以省為單位分別部署，供省及以下單位應用。

第三種部署模式是公共中間件產品與應用系統深度集成模式，中間件產品與應用系統運行在共同的軟硬件環境中，物理部署上根據應用軟件的部署模式來進行，如統計報表、工作流等。

4.業務應用系統部署

各個業務應用系統在具體部署上需要結合各應用系統的業務需求，同時考慮網絡狀況、系統用戶數量、硬件環境以及技術支撐等因素，結合當前的實際情況，各應用系統的部署原則上要求采用“兩級物理數據中心，五級應用系統”的模式。各業務應用系統部署模式和時間安排如表2所示。

表2 業務應用系統部署模式和時間

表2只列出了五大類20個系統中的部分項目，其余項目因還未開始立項工作，故暫不列出。表格中項目的部署地點、時間可能因工作需要有一定的調整，也可能在此基礎上做一些增加或減少。

5.基礎軟硬件設施部署

（1）網絡

系統在省級部署時，以一個省下轄15000所學校來評估，表3列出了部、省兩級業務應用系統廣域網訪問需求。部、省兩級并發用戶數按照所有系統中最大并發用戶數計算，同時下載頁面的用戶數按照最大并發用戶數除以20，每個用戶請求頁面的大小按照100K計算。

省級需要的網絡帶寬最大估算為6000/20X100K/1024*8=234M；最小估算為600/20X100K/1024*8=23M。

表3 業務應用系統廣域網訪問需求

部級需要的網絡帶寬最大估算為5000/20X100K/1024*8=195M；最小估算為600/20X100K/1024*8=23M。

部、省兩級間為了傳輸數據的安全性，要求通過VPN虛擬專網傳輸數據。

（2）服務器

國家教育管理信息系統采用虛擬化技術，除數據庫和部分關鍵應用部署在物理機上，其余的全部部署在虛機上。為簡化估算，服務器設置A、B、C三個標準，具體配置為：

A：虛機CPU 4core內存8GB硬盤 40GB；

B：虛機CPU 8core內存16GB硬盤 40GB；

C：物理機CPU 16core內存32GB硬盤 40GB。

每個業務應用系統配置的服務器根據最大并發數確定，按400個并發用戶配一臺服務器的原則估算，對并發用戶數較小的系統，為了提高系統的容錯能力，統一配置兩臺服務器，做雙機集群。

省級服務器需求以一個省下轄15000所學校來評估，國家教育管理信息系統所有業務應用系統服務器置備需求如表4所示。

根據表4的估算，教育部滿配時需要A類服務器116臺、B類服務器41臺、C類服務器16臺，省級滿配時需要A類服務器102臺、B類服務網器36臺，C類服務器12臺。

（3）存儲

國家教育管理信息系統在部、省兩級部署，省級記錄數（較大省份）按照教育部記錄總數的十分之一估算，教育部部署系統的學校、學生、教師等數據總數來源于事業統計年鑒，學校、學生、教師個體相關結構化數據估算為40K，照片等非結構化數據估算為30K，部、省兩級部署業務應用系統存儲配置需求如表5所示。教育部結構化數據初始存儲空間為21TGB，年增量為10TGB；非結構化數據初始存儲空間為38TGB，年增量為11TGB。省級結構化數據初始存儲空間為2TGB，年增量為1TGB；非結構化數據初始存儲空間為4TGB，年增量為1TGB。同時教育部、各省還需單獨考慮備份存儲空間，具體大小可參考前面評估的存儲空間大小，以及備份的頻率、備份文件的保留期限。

表4 業務應用系統服務器置備需求

表5 業務應用系統存儲置備需求

四、結束語

根據教育部工作安排，結合國家教育管理信息系統和小金教工程的整體規劃，本文重點探討了國家教育管理信息系統“部、省兩級物理數據中心，五級應用系統”的部署模式，對應用支撐平臺、數據中心、公共中間件、業務應用系統、基礎軟硬件設施的部署實施進行了詳細的分析和部署說明。在實際的部署過程中，各省可以參考上述部署要求進行相應的規劃和準備。