華中科技大學(xué)H U B系統(tǒng)：全校管理信息“連連看”

文/李昕

H U B系統(tǒng)是為全校師生員工和管理服務(wù)部門在本科生、研究生管理方面提供一個一攬子的信息訪問門戶。目前，H U B系統(tǒng)集成了華中科技大學(xué)1 1個專門業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和5個公共信息服務(wù)平臺，實現(xiàn)了信息匯聚和資源共享。

在華中科技大學(xué)的眾多信息化應(yīng)用中，“華中科技大學(xué)HU B系統(tǒng)”是最重要的一個應(yīng)用軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在為全校師生員工和管理服務(wù)部門在本科生、研究生管理方面提供一個一攬子的信息訪問門戶。目前，H U B系統(tǒng)集成了華中科技大學(xué)1 1個專門業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和5個公共信息服務(wù)平臺。類似于計算機網(wǎng)絡(luò)中的“H U B”（集線器），華中科技大學(xué)H U B系統(tǒng)通過集成，實現(xiàn)了信息匯聚和資源共享。H U B系統(tǒng)始建于2 0 0 6年5月，由華中科技大學(xué)注冊中心負(fù)責(zé)建設(shè)維護。它是華中科技大學(xué)全校本科生、研究生的教學(xué)管理、學(xué)生管理、學(xué)位管理等一系列管理信息系統(tǒng)的集成綜合，實現(xiàn)了融本科、研究生于一體的數(shù)據(jù)集中管理，部署在采用多層集群架構(gòu)的運載平臺上。

集成十六個系統(tǒng)平臺

H U B系統(tǒng)整合的1 1個業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)包括：學(xué)生注冊管理信息系統(tǒng)、本科生教務(wù)管理信息系統(tǒng)、研究生教務(wù)管理信息系統(tǒng)、學(xué)生網(wǎng)上選課系統(tǒng)、網(wǎng)上學(xué)習(xí)中心、學(xué)位管理信息系統(tǒng)、研究生導(dǎo)師管理信息系統(tǒng)、學(xué)生國家助學(xué)貸款管理信息系統(tǒng)、學(xué)生獎學(xué)金管理信息系統(tǒng)、研究生三助管理信息系統(tǒng)、國際交流與合作管理信息系統(tǒng)。這些業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)了教學(xué)服務(wù)和學(xué)生管理的全過程信息化，從學(xué)生入學(xué)報到、學(xué)期注冊、學(xué)習(xí)活動記錄、在校表現(xiàn)記載，到學(xué)生畢業(yè)離校，跨業(yè)務(wù)部門的管理流程在統(tǒng)一互通的信息系統(tǒng)中順暢流轉(zhuǎn)。

在公共信息服務(wù)方面，課程平臺、教師教學(xué)活動電子檔案、本科教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)庫、教師信息查詢系統(tǒng)、統(tǒng)一通信平臺等5個公共信息服務(wù)平臺在華中科技大學(xué)師生校園學(xué)習(xí)、工作、生活中發(fā)揮著較具影響的作用。

“課程平臺”是一個“資源匯聚、師生交互、生生交流”的信息平臺，匯聚了華中科技大學(xué)本科生、研究生課程電子資源，支持師生在線交流，有利于促進學(xué)生自主自助學(xué)習(xí)。同時，課程平臺還是面向社會公眾介紹華中科技大學(xué)學(xué)科專業(yè)設(shè)置及教學(xué)特色的信息公開平臺。

“教師教學(xué)活動電子檔案”原汁原味反映了華中科技大學(xué)每位教師每一年度在承擔(dān)教學(xué)任務(wù)、參與課程和教材建設(shè)、指導(dǎo)本科生和研究生、從事教學(xué)研究、實踐教學(xué)改革、取得教學(xué)成果等與教學(xué)相關(guān)方方面面的原始活動記錄。

“本科教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)庫”建立了反映華中科技大學(xué)本科教學(xué)基本狀態(tài)和特征的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)指標(biāo)采集和查詢，可分析對比各院系、各專業(yè)本科教學(xué)的特點，凸顯其優(yōu)勢特色，找準(zhǔn)其薄弱環(huán)節(jié)，為學(xué)校和院系、學(xué)科制訂本科教學(xué)發(fā)展改革規(guī)劃提供決策支持。

“教師信息查詢系統(tǒng)”匯聚介紹華中科技大學(xué)教師的學(xué)術(shù)、科研成果，有助于學(xué)校教師展現(xiàn)風(fēng)采，介紹宣傳自己的學(xué)術(shù)特長和研究方向；有助于校內(nèi)外學(xué)生和社會公眾認(rèn)識教師，了解華中科技大學(xué)師資實力和人才資源。

“統(tǒng)一通信平臺”是華中科技大學(xué)機關(guān)部處、院系、教師廣泛使用的電子郵件列表系統(tǒng)，采用主動信息推送的方式為師生提供信息服務(wù)。經(jīng)授權(quán)的教職工可以依托該平臺，方便快捷地向有關(guān)師生員工群發(fā)電子郵件通知。

在這些系統(tǒng)中，“教師教學(xué)活動電子檔案”、“本科教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)庫”與本科生、研究生相關(guān)教務(wù)管理和教學(xué)服務(wù)平臺集成，實現(xiàn)了所有原始數(shù)據(jù)的自動采集，既降低了管理成本，又杜絕了數(shù)據(jù)造假。H U B系統(tǒng)在各業(yè)務(wù)系統(tǒng)后臺集成了統(tǒng)一通信服務(wù)，當(dāng)師生和管理人員在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中進行某項操作（提交申請、錄入信息或者管理審批）時，H U B系統(tǒng)自動地向與該業(yè)務(wù)相關(guān)的其他師生發(fā)送通知、提醒和告知郵件。

這些系統(tǒng)實現(xiàn)了統(tǒng)一用戶管理，遵循統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，在H U B統(tǒng)一信息門戶中為師生員工和社會大眾提供信息化服務(wù)。

數(shù)據(jù)集中

數(shù)據(jù)庫規(guī)劃和建設(shè)是信息化建設(shè)中最核心、最有價值的部分。建設(shè)學(xué)校公共信息服務(wù)平臺，最核心的工作是建設(shè)學(xué)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)庫。其基本特征是：學(xué)校建設(shè)集中、權(quán)威的數(shù)據(jù)庫，而不是將各類數(shù)據(jù)和信息分散在各個部門。數(shù)據(jù)凌亂、相互沖突的狀況必須扭轉(zhuǎn)。

選擇何種數(shù)據(jù)共享模式，對信息系統(tǒng)整合產(chǎn)生巨大的影響。從同行實施數(shù)據(jù)共享的實際做法來看，數(shù)據(jù)共享模式主要有兩種：一是采取數(shù)據(jù)交換的模式，另一種是采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的模式。

采用數(shù)據(jù)交換的方式，實施的關(guān)鍵點是“集成”；采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的方式，實施的關(guān)鍵點是“集中”。

華中科技大學(xué)HU B系統(tǒng)在建設(shè)之初，選擇了統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫模式，即整個H U B系統(tǒng)，包括1 1個業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和5個公共信息服務(wù)平臺，共用一個統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫。

十多個管理信息系統(tǒng)由不同參與方配合建設(shè)，要使用一個統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，工程浩大，困難重重。

經(jīng)過對業(yè)務(wù)管理流程和數(shù)據(jù)交換需求的詳盡梳理和分析，華中科技大學(xué)H U B系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫需要存儲的數(shù)據(jù)（信息），除去眾多的數(shù)據(jù)代碼定義之外，剩下的數(shù)據(jù)可以分為三種類型：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、外聯(lián)數(shù)據(jù)。

根據(jù)H U B系統(tǒng)所整合的管理信息系統(tǒng)及其管理業(yè)務(wù)內(nèi)涵，外聯(lián)數(shù)據(jù)主要包括財務(wù)數(shù)據(jù)和人事數(shù)據(jù)。這二類數(shù)據(jù)分別由財務(wù)處、人事處產(chǎn)生，HUB系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)需要使用部分信息。通過部署E T L工具，可以實現(xiàn)財務(wù)和人事相關(guān)數(shù)據(jù)單向同步到H U B系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，滿足H U B系統(tǒng)管理業(yè)務(wù)需求。

HUB系統(tǒng)的1 0多個管理信息子系統(tǒng)各自需要大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。對于這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)的自有數(shù)據(jù)，在一個統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中，各系統(tǒng)可根據(jù)統(tǒng)一約定的數(shù)據(jù)表定義規(guī)范自行定義業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表。

復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的難點在于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的定義。對華中科技大學(xué)H U B系統(tǒng)而言，關(guān)鍵在于人員信息和課程信息的定義和管理。

在人員信息管理方面，華中科技大學(xué)注冊中心為每一位師生員工編制了一個惟一的標(biāo)識符，稱之為“UUID”（Universally UniqueIdentifier）。UUID對師生員工而言是透明的，師生員工不需要記住本人的U U I D，在日常生活中也完全覺察不到UUID的存在。但是，U U I D在全局范圍內(nèi)是惟一且不變的。當(dāng)某位師生員工離開學(xué)校一段時間再次進入學(xué)校時，HUB系統(tǒng)將會自動重新使用原先的U U I D，而不會再次分配新的標(biāo)識符。

此外，華中科技大學(xué)還授權(quán)注冊中心為全校師生員工分別編制了“華中科技大學(xué)人員編號”，并稱之為“UID”（UniversityIdentifier）。UID在全局范圍內(nèi)也是惟一的。不同類型的師生員工，比如教職工、博士后、本科學(xué)生、碩士研究生、國際學(xué)生等，其U I D的編碼規(guī)則是有區(qū)別的。師生員工需要記住本人的UID，也就是俗稱的“教工號”或“學(xué)號”。當(dāng)師生員工的身份發(fā)生改變時，其U I D也會發(fā)生改變，原有的U I D將不再使用，并會重新獲得一個新的UID。

一種典型情況是，一個人在華中科技大學(xué)攻讀碩士學(xué)位，將會獲得一個屬于碩士研究生的U I D，之后其繼續(xù)攻讀博士學(xué)位，也會獲得一個屬于博士研究生的U I D；博士研究生畢業(yè)之后留校工作，再次會獲得一個屬于教職工的U I D。當(dāng)其以一種身份辦理離校手續(xù)時，與該身份對應(yīng)的U I D將會注銷（失效）；而當(dāng)其以新的身份辦理入校手續(xù)時，又會啟用一個新的U I D。但是，無論這個人的U I D如何變化，其U U I D始終不變。

表1 華中科技大學(xué)HUB系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器虛擬機部署

表2 華中科技大學(xué)HUB系統(tǒng)業(yè)務(wù)分組部署

圖2 服務(wù)單元CELL1~CELL4的結(jié)構(gòu)

圖3 服務(wù)單元CELL5和CELL6的結(jié)構(gòu)

按照上述思路，與人的自然屬性相關(guān)的信息，如身份信息、個人簡介、聯(lián)系方式等信息，與U U I D相聯(lián)存儲，作為全局統(tǒng)一的人員基本數(shù)據(jù)表；而與人的身份屬性相關(guān)的信息，如工作（學(xué)習(xí)）單位、工作（學(xué)習(xí)）內(nèi)容、操作權(quán)限等，與U I D相聯(lián)存儲，分別建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)表。按照這種模式構(gòu)建的一組人員信息表，是全局?jǐn)?shù)據(jù)表，各系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)需要對這些表進行讀寫，且不能隨意更改數(shù)據(jù)表定義。

對于課程（本科生課程、研究生課程）信息管理，也采用類似模式處理，既建立全局統(tǒng)一的課程目錄基本數(shù)據(jù)，也根據(jù)本科生教學(xué)、研究生教學(xué)的不同特點分別建立各自的附屬屬性數(shù)據(jù)表。

通過對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、外聯(lián)數(shù)據(jù)的分類管理，華中科技大學(xué)H U B系統(tǒng)建立了統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫。

硬件集群

為了向全校師生提供可靠服務(wù)，華中科技大學(xué)H U B系統(tǒng)運行在一套采用多層集群架構(gòu)的專用運載平臺上，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

除了在負(fù)載均衡設(shè)備上構(gòu)建多個“服務(wù)器池”、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用“實時應(yīng)用集群”之外，華中科技大學(xué)H U B系統(tǒng)在We b服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器架構(gòu)方面采用虛擬化技術(shù)。

在Web 服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器的配置上，華中科技大學(xué)HUB系統(tǒng)使用了10 臺物理服務(wù)器。這10 臺物理服務(wù)器分3 批在不同年份采購，其中，服務(wù)器Svr1～Svr4、Svr5～Svr8、Svr9～Svr10 配置分別相同。

為了構(gòu)建穩(wěn)健的應(yīng)用服務(wù)平臺，華中科技大學(xué)HUB系統(tǒng)采用虛擬化方案，在物理服務(wù)器Svr1～Svr4 上構(gòu)建了6 個虛擬機，分別為虛擬機Vmn1~Vmn6（其中，n=1~4），共24 個虛擬機；在物理服務(wù)器Svr5~Svr8上構(gòu)建了7個虛擬機，分別為虛擬機Vmn1～Vmn7（其中，n=5~8），共28 個虛擬機。物理服務(wù)器Svr9、Svr10 沒有虛擬化。

圖4 服務(wù)單元CELL5中應(yīng)用服務(wù)器集群的部署

為了提高虛擬機的可靠性，在實施虛擬化方案時，將上述8臺物理服務(wù)器（Svr1～Svr8）及其部署的5 2個虛擬機配置成H A群集，并配置“群集允許的主機故障數(shù)目”為1。通過合理部署，8臺物理服務(wù)器各剩余可用的C P U資源和內(nèi)存資源均可支持一個“插槽”。

虛擬機管理軟件對物理服務(wù)器和虛擬機的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。一旦虛擬機本身或者虛擬機所在物理服務(wù)器發(fā)生故障，虛擬機能夠在H A群集內(nèi)進行故障切換。如果僅僅是虛擬機出現(xiàn)故障而物理服務(wù)器仍然正常運行，則物理服務(wù)器本地自動重新啟動故障虛擬機，承擔(dān)原有工作負(fù)載；如果是1臺物理服務(wù)器發(fā)生故障，則其他7臺正常運行的物理服務(wù)器可利用其各自的“插槽”重新加載接管故障物理服務(wù)器上運行的虛擬機，承擔(dān)原有的工作負(fù)載。這種配置提供了系統(tǒng)的高可靠性。

上述5 2個虛擬機，根據(jù)其C P U資源和內(nèi)存分配不同，分為3種不同配置的虛擬機，分別為虛擬機甲（共有2 4臺）、虛擬機乙（共有2 4臺）、虛擬機丙（共有4臺）。

根據(jù)華中科技大學(xué)HUB 系統(tǒng)的運行需要，在24 臺虛擬機甲上各自部署Web Server（分別為表1 中的Web11~Web68），在24臺虛擬機乙上各自部署Application Server（分別為表1 中的APP11~APP68），在4 臺虛擬機丙上各自部署用于JAVA 程序代碼發(fā)布管理的Deployment Manager（分別為表1中的DM1~DM4）。此外，物理服務(wù)器Srv9、Srv10 上也部署Deployment Manager（分別為表1 中的DM5、DM6）。

構(gòu)建在不同虛擬機上的中間件服務(wù)盡量分布在不同的物理服務(wù)器上。這樣，當(dāng)某一臺物理服務(wù)器發(fā)生故障時，對整體系統(tǒng)的影響最小。如在物理服務(wù)器Svr1 上的虛擬機WM11 上部署WebServer，命名為Web51；而在物理服務(wù)器Svr8 上的虛擬機VM86 上部署Application Server，命名為APP68；以此類推。

Web Server、Application Server和Deployment Manager在物理服務(wù)器和虛擬機上的具體部署如表1所示。

為了管理方便，華中科技大學(xué)HUB系統(tǒng)將所有的中間件服務(wù)器劃分為6個服務(wù)單元（CELL1~CELL6）。

服務(wù)單元CELL1~CELL4分別包括：2個Web Server（各使用1個虛擬機甲）、2個Application Server（各使用1個虛擬機乙），以及1個Deployment Manager（使用1個虛擬機丙，用于本單元內(nèi)的Java應(yīng)用程序發(fā)布管理）。2個Web Server上的負(fù)載分配，由前置的負(fù)載均衡機進行調(diào)度。如圖2所示。

對于服務(wù)單元CELL5、CELL6，各包括：8個Web Server（各使用1個虛擬機甲）、8個Application Server（各使用1個虛擬機乙），以及1個Deployment Manager（使用1臺物理服務(wù)器，用于本單元內(nèi)的Java應(yīng)用程序發(fā)布管理）。8個Web Server上的負(fù)載分配，由前置的負(fù)載均衡機進行調(diào)度。如圖3所示。

為了充分發(fā)揮應(yīng)用服務(wù)器的性能，華中科技大學(xué)綜合采取了應(yīng)用服務(wù)器中間件“垂直伸縮”和“水平伸縮”部署方式，在每個Application Server上創(chuàng)建4個Server。同時，利用應(yīng)用服務(wù)器中間件的高可用性管理器，將每個服務(wù)單元中Application Server節(jié)點上的所有Server構(gòu)建成一個應(yīng)用服務(wù)器集群（Cluster），并且將其構(gòu)建成一個核心組（Core Group）。服務(wù)單元CELL5的應(yīng)用服務(wù)器集群部署如圖4所示。其余各服務(wù)單元的部署均類似。

由此，華中科技大學(xué)HUB系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器平臺總共構(gòu)建了6個服務(wù)單元，其中，前4個服務(wù)單元各擁有2組Web Server +Application Server的服務(wù)架構(gòu)，且由負(fù)載均衡機實現(xiàn)應(yīng)用負(fù)載的智能分配，后2個服務(wù)單元各擁有8組Web Server+ Application Server的服務(wù)架構(gòu)，且也由負(fù)載均衡機實現(xiàn)應(yīng)用負(fù)載的智能分配。

根據(jù)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的負(fù)載訪問特性，華中科技大學(xué)HUB系統(tǒng)將業(yè)務(wù)系統(tǒng)分組部署在不同的應(yīng)用服務(wù)單元上，如表2所示。

在常態(tài)情況下，華中科技大學(xué)HUB系統(tǒng)的各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)按照這種分組，分別部署在不同的服務(wù)單元上運行。在某些特殊時段（如學(xué)期初、學(xué)期末），某些業(yè)務(wù)系統(tǒng)負(fù)荷異常繁重，華中科技大學(xué)HUB系統(tǒng)通過靈活調(diào)度，臨時將其他服務(wù)單元內(nèi)的資源（節(jié)點服務(wù)器）動態(tài)調(diào)整到目標(biāo)服務(wù)單元中，進一步增強該服務(wù)單元的計算能力。

通過這種部署，按照隨需應(yīng)變的調(diào)度原則，有效地實現(xiàn)了硬件設(shè)備的經(jīng)濟性和可靠性。

華中科技大學(xué)始終堅持“硬件集群、數(shù)據(jù)集中、系統(tǒng)集成”的建設(shè)原則，致力于促進學(xué)校教學(xué)質(zhì)量和管理效率的提高，不斷充實和完善HUB系統(tǒng)，為構(gòu)建安全、快捷、協(xié)調(diào)、整合的數(shù)字化校園綜合信息服務(wù)平臺繼續(xù)探索實踐。