基于云計算的智慧校園服務平臺架構的設計和實現

王 蕊

（遼寧建筑職業學院，遼寧 遼陽 111000）

基于云計算的智慧校園服務平臺架構的設計和實現

王 蕊

（遼寧建筑職業學院，遼寧 遼陽 111000）

隨著云計算的發展，智慧校園的建設得到了更好的發展。文章在對智慧校園用戶的需求分析的基礎上，介紹了基于云計算智慧校園服務平臺架構設計的設計原則、體系結構的設計、拓撲結構的設計以及平臺開發環境及群集部署、數據存儲實現的方法等。

智慧校園；云計算；服務模式；體系結構

智慧校園是在數字化校園的延伸，智慧校園概念被提出后，先后有很多高校加入到智慧校園的建設之中。所謂的智慧校園，就是利用云計算、物聯網等Web 3.0技術，實現高效的校務管理、創新的網絡科研、豐富的校園文化和方便的校園生活的智慧校園［1］，其具有環境智能化、服務全面化、決策科學化、資源共享化等典型特征。

1　需求分析

需求分析的任務是通過詳細地調查平臺要處理的對象，充分了解原校園信息化建設的狀況，明確不同用戶的各種需求，在此基礎之上確定新系統的功能。智慧校園服務平臺是為高校的師生服務的。在設計之前，確定用戶的角色、用戶的需求分析、功能性需求分析及非功能性需求分析。

1.1 用戶組和角色

（1）用戶組。按照高校的機構設置，把用戶組設為三級。一級用戶組為各學院、學生處、教務處、圖書館等一級管理部門，二級用戶組為一級管理部門的下屬組織，三級用戶組為個人用戶。

（2）角色。角色分為管理員和普通用戶。和用戶組相對應的有一級、二級、三級管理員；普通用戶為學生、教師等實際操作者。

1.2 用戶需求分析

不同的用戶根據實際工作的需要對系統的需求不同。如：教師或學生在使用智慧校園系統平臺時，輸入用戶名和密碼一次便可以訪問所有的應用；系統需要提供足夠大的網絡存儲空間服務，可以下載、上傳、共享教學文件。高校管理者的需求是系統的性價比，智慧校園平臺的資源整合、訪問控制等。

1.3 功能性需求分析

（1）數據存儲。數據存儲的功能性需求包括數據的上傳下載，數據的刪除、復制、剪切、粘貼等基本操作，數據詳細信息的獲取、更改，數據共享及權限等。

（2）數據計算。用戶只需要將計算任務上傳至服務器，由服務器執行計算任務，返回計算的結果或狀態。

（3）Web服務統一管理。平臺上所有的Web 服務會隨著校園平臺的建設逐漸增多，需要集中管理。具體包括服務注冊、服務查詢、服務更新等。

（4）統一身份認證。身份認證統一由認證服務器進行身份識別。

1.4 非功能性需求分析

非功能性需求分析包括性能需求、可靠性需求、擴展性需求、易用性需求等。

2　基于云計算的智慧校園服務平臺架構的設計

基于云計算的智慧校園服務平臺架構設計的總體目標是：整合并共享高?，F有的校園信息化建設的軟、硬件資源，利用先進的云計算功能，通過云計算提供的服務模式，進行智慧校園服務平臺架構的設計與實現。

2.1 設計的原則

智慧校園服務平臺架構的設計基于先進的云技術，采用主流的技術標準，本著先進性、實用性、健壯性、可擴展性的原則，實現資源利用的最大化，極大程度滿足用戶的需求。

2.2 體系架構的設計

云計算提供的服務模式分為3類：軟件即服務（SaaS），平臺即服務（PaaS）和基礎設施即服務（IaaS）［2］。所以在進行智慧校園服務平臺體系架構劃分時，把整個體系架構分為基礎層、平臺層、軟件層。具體架構如圖1所示。

圖1　智慧校園服務平臺體系架構

2.3 拓撲結構設計

在確定采用云架構后，DSCP，WSAP，UAP等服務，需要不同的底層硬件支撐，統一由云技術將基礎設施虛擬化而提供。云計算基礎設施的架構可以分為公有云、私有云和混合云3類。出于對數據安全的考慮，智慧校園服務平臺采用私有云。所謂的私有云就是將云基礎設施與相應的軟、硬件資源在校園內部防火墻內建立，僅供內部人員使用，同時提供外部訪問的方式。其拓撲結構如圖2所示。

圖2　基于云計算的智慧校園服務平臺拓撲結構

3　平臺開發環境及群集部署

智慧校園服務平臺使用8臺通用計算機組建小型的Hadoop［3］集群來搭建云計算環境。Hadoop是云計算中比較熱門的技術，專門用來設計處理大規模數據的計算框架，它可以為應用程序提供數據處理的接口，穩定、可靠，通過接口，開發者不需要關心底層框架的實現細節。部署Hadoop需要在Linux系統上，所以將其作為開發環境，Java作為開發語言，云計算集群部署如下：

（1）節點配置。設置八臺節點的IP地址，將第一個節點設置為主節點NameNode，其它7個節點為數據節點DataNode。在每個節點上安裝UbuntuLinux12.04系統，之后在其上建立Hadoop用戶賬戶，并在NameNode集群節點上安裝Hadoop-1.0.4。

（2）NameNode和DataNode 配置。修改每臺計算機的hosts文件。

（3）SSH免密碼遠程登錄配置。Hadoop集群中各個節點彼此之間進行數據訪問，訪問時要進行安全性驗證，換句話說就是要進行遠程安全登錄，是使用SSH通過密鑰和加密、解密的方法來實現的。為了避免每次訪問都要驗證，節省時間，配置SSH免密碼遠程接入，在NameNode節點上生成公鑰，之后將公鑰復制到其它的DataNode。如果首次接入成功后，以后的訪問就無需密碼驗證。

（4）Hadoop集群配置。配置Hadoop核心文件，包括core-site.xml，HDFS，hdfs-site.xml，MapReduce，mapredsite.xml。配置core-site.xml如下：

修改文件masters，設置SmartCampus-01為主節點：修改文件slaves，設置其它節點為從節點，之后將masters和slaves文件復制到其它的DataNode中。

4　數據存儲服務的實現

智慧校園平臺的數據存儲服務主要是指文件的上傳和下載。對于智慧校園平臺用戶來說上傳是把本地文件傳到HDFS 集群，文件存儲在代理用戶的地址下，文件的上傳和下載都是通過業務層來調用持久層的方法來實現。上傳的操作是由DfsProxy類的copyFromLocal（）來實現，下載的操作是通過DfsProxy類中的getFileStream（String uri）來實現。

5　WSAP服務統一訪問平臺的實現

服務注冊是通過IServiceRegister接口中的registerService（）方法來實現的，在用戶提交的模板信息中，通過ServiceUtil檢查服務地址是否存在，通過校驗后，調用持久層的save（）方法來實現服務注冊。

服務更新是通過IServiceUpdate接口中的updateService（）和cancelService（）方法來實現的。

6　結語

將云計算應用到校園信息化建設之中，通過數據分析，挖掘有用信息，通過決策優化，為用戶提供智能、人性化的服務。在基于云計算進行智慧校園服務平臺架構設計時要充分考慮院校自身資源的利用，把教學資源進行整合，合理地規劃和設計，最大程度地發揮云計算的優勢。

［1］孫柏祥.云計算—高校教育信息化建設和發展的新模式［J］.中國電化教育.2010（5）：123-125.

［2］廖云鵬.云計算架構的模擬實現［D］.南昌：南昌大學，2010.

［3］高新成，王莉利.基于Hadoop的校園云存儲系統的研究［J］.陜西理工學院學報：自然科學版，2012（4）：30-35.

The Design and Implementation of Intelligent Campus Service Platform Architecture Based on Cloud Computing

Wang Rui
（Liaoning Jianzhu Vocational University， Liaoyang 111000， China）

With the development of cloud computing， the construction of the intelligent campus can be better implemented.On the basis of analysis of intelligent campus users' demand， this paper introduced the design principle of intelligent campus service platform architecture design and system structure design and platform development environment and cluster deployment and data storage method.

intelligent campus； cloud computing； service model； system architecture

王蕊（1980— ），女，遼寧遼陽，碩士，講師；研究方向：計算機科學與技術。