以賽促建思路下高校網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與信息服務建設(shè)探索*
——以北京大學承辦ICPC 全球總決賽為例

路 遙，范雪松，崔 建，張曉軍

（北京大學 計算中心，北京 100871）

一、引言

近年來國際國內(nèi)信息產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，尤其是“互聯(lián)網(wǎng)+”為代表的一系列聯(lián)動性強、融合性高的技術(shù)的廣泛應用，為高校教育教學帶來許多可觀機遇。[1]傳統(tǒng)教師對學生單方向的輸入式教學模式正在被打破，學科之間的學術(shù)壁壘也逐漸朝著多學科融合的趨勢發(fā)展。為促進高等院校的信息交流和資源共享，深入廣泛地傳播高校品牌文化，[2]擴大高校國際國內(nèi)影響力，如何推動高校信息化服務的變革、構(gòu)建校園網(wǎng)絡(luò)服務新體系，[3]已經(jīng)成為高校網(wǎng)絡(luò)管理和信息服務相關(guān)工作者面臨的主要任務。

高校有著豐富的教育教學資源和實驗科研沃土，創(chuàng)建國際國內(nèi)校際多種交流合作，特別是承辦全球影響力廣、國際國內(nèi)高校參與度高的國際重大賽事，并為之提供深入的“網(wǎng)絡(luò)式信息服務”，是高校信息化服務變革過程中的一次有力探索。本文以筆者參與籌備北京大學承辦的ACM-ICPC（國際大學生程序設(shè)計競賽）全球總決賽為例，[4]特別是為大賽全程特別構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)體系與信息服務，探討如何以此推動高等院校構(gòu)建順應新形勢下具有跨地域、跨學科特點的立體性多層次架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)及信息服務體系。

ACM-ICPC（ACM-International Collegiate Programming Contest）是全球歷史最悠久、規(guī)模最大且最負盛名的程序設(shè)計競賽，也是全球大學生計算機程序能力競賽活動中最有影響力的賽事，被譽為計算機軟件領(lǐng)域的奧林匹克。[5]2018 年北京大學成功承辦第42 屆ACM-ICPC 全球總決賽，北大代表隊獲金牌第三的驕人成績，位居亞洲第一。這是北大首次承辦此項大賽的全球總決賽，早在賽事舉辦前一年即啟動大賽的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計及相關(guān)信息服務的預案設(shè)計和籌備工作，力圖充分發(fā)揮北大自身特色，以賽促建，為北大網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提供新的思路，以及探索高校信息服務的新模式。[6]

二、布局設(shè)計

整個賽事籌備工作前后歷時一年多，涉及非常具體和煩瑣的任務環(huán)節(jié)。在與ICPC 組委會工作人員的溝通交流過程中，令人驚訝的是如此規(guī)模龐大的國際賽事，其ICPC 組委會團隊的成員身處世界不同的國家，90%以上的組委會工作人員都是兼職的志愿者，平時都有自己的工作。大家的工作完全基于Google Drive 進行分配協(xié)同完成，每位ICPC 工作成員對自己所負責的項目經(jīng)驗非常豐富，在溝通過程中給予很大幫助。本次總決賽ICPC 官方組委會需要使用到的設(shè)備一部分來自ICPC總部和ICPC 各團隊成員隨身帶，其余絕大部分計算機及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)設(shè)備由承辦方北京大學提供。

首先是比賽場地的規(guī)劃（見圖1），如此大規(guī)模長時間占用場地對于校方也是第一次，不同于開學典禮、畢業(yè)典禮等會議活動以及大型體育比賽，ACM-ICPC 總決賽將會在場館中央搭建一個基于多種網(wǎng)絡(luò)的計算機競技賽場，同時容納400 多名選手進行激烈的計算機程序設(shè)計比賽。同時周邊區(qū)域需要進行不同功能的劃分，以滿足裁判組判定比賽、新聞中心實況跟蹤報道、網(wǎng)絡(luò)及電力保障、安全監(jiān)控、志愿者服務等多種要求。

圖1 主賽場規(guī)劃布局圖

圖2 是總決賽期間主賽場各個房間的占用時間和使用規(guī)劃，其中包括前期網(wǎng)絡(luò)電力施工布置、比賽主進程、賽后設(shè)備回收還原等各個流程的時間和方案?？紤]人力、時間、場館、經(jīng)費等諸多限制，因此對場館布置設(shè)施服務的時間效率和質(zhì)量都提出了較高的要求。

圖2 時間使用規(guī)劃

比賽用的基礎(chǔ)硬件設(shè)備，承辦方提供250 臺移動工作站和15 臺PC 機，其中比賽用機為140 臺移動工作站并需要留出備份，此外所有移動工作站和PC 機均由ICPC 組委會各團隊使用。同時還專門提供大型彩色激光打印機用于ICPC 官方的保密打印。在總決賽環(huán)節(jié)每個賽隊的位置需要使用隔斷進行分隔，并且需要保證每個賽隊之間的距離滿足要求，為此經(jīng)過多次選材設(shè)計確定最實用的物理隔斷，如圖3 所示。

圖3 硬件設(shè)備物理隔斷

三、網(wǎng)絡(luò)安全及信息服務

作為賽事主辦方，為總決賽提供公平安全并且便利的軟硬件及網(wǎng)絡(luò)支持是工作的重中之重，也是工作的核心環(huán)節(jié)。承辦總決賽難度最高的地方在于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和管理，根據(jù)安全等級和各種房間場地的布局，ICPC 組委會提出五種不同網(wǎng)絡(luò)劃分，包括安全級別最高的比賽專用網(wǎng)絡(luò)、ICPC 團隊工作網(wǎng)絡(luò)、ICPC 新聞團隊網(wǎng)絡(luò)等有線和無線網(wǎng)絡(luò)，其中無線網(wǎng)絡(luò)選用單獨的SSID 用于此次總決賽的使用。[7]網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃布局如圖4 所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃布局圖

通過多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的立體交互式布局，對每個節(jié)點和鏈接使用的設(shè)備和線路都做出有針對性的規(guī)劃和挑選，同時架設(shè)多個類型的網(wǎng)絡(luò)體系，以滿足比賽中不同要求的使用模式。網(wǎng)絡(luò)間彼此安全獨立，又可以協(xié)同運作。[8]

電力系統(tǒng)是比賽順利進行及一切網(wǎng)絡(luò)信息服務的基礎(chǔ)保障環(huán)節(jié)，為此在主賽場使用雙路供電，針對競賽服務器、競賽網(wǎng)絡(luò)交換機和網(wǎng)絡(luò)打印機提供UPS 電源供電。在和ICPC 技術(shù)團隊溝通的過程中看到他們對電力規(guī)劃設(shè)計的嚴謹和經(jīng)驗豐富。從圖5 中可以看到，不同顏色的電源需求代表不同的使用方式。圖中8Amp 和15Amp 對應國內(nèi)使用的是10A 和16A 電流供電，舉例：第三行綠色15 Amp dedicated Circuit with 3 power strips的意思是這個綠色的點需要提供一條16 Amp 的供電為用戶提供三個插線板，插線板為5 插空規(guī)格。

圖5 電力設(shè)備規(guī)劃

本次比賽各個場地區(qū)域的人員訪問控制也是經(jīng)過了數(shù)次溝通協(xié)調(diào)后制定的，各場地區(qū)域和房間使用不同顏色的身份等級手環(huán)進行區(qū)分，每個崗位的安保工作人員根據(jù)來訪者的手環(huán)顏色進行管理。圖6 中可以看到不同顏色代表不同等級，根據(jù)顏色來識別人員佩戴手環(huán)的訪問等級。在安全訪問管理上還提供三臺最新的人臉識別設(shè)備供ICPC 組委會技術(shù)團隊測試，采用人臉識別設(shè)備來提高安全管理的服務效率并且優(yōu)化管理工作。

圖6 安全保障布局

在總決賽籌備工作之中，網(wǎng)站建設(shè)是首當其沖的。在開始籌備階段經(jīng)過和ICPC 官方的溝通，在最短的時間內(nèi)完成了官方網(wǎng)站上線工作，保證了第42 屆ACMICPC 國際大學生程序設(shè)計競賽全球總決賽注冊等相關(guān)信息發(fā)布，為參賽選手和相關(guān)人員提供了詳盡的信息參考。支持多種終端自適應瀏覽的官方網(wǎng)站，如圖7所示。

圖7 支持多種終端自適應瀏覽的官方網(wǎng)站

四、設(shè)計方法與經(jīng)驗

此次比賽為高校的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及信息服務發(fā)展提供了新的思路與契機，涉及多學科多部門的深度合作與數(shù)據(jù)共享，且不再局限于傳統(tǒng)固定單一的網(wǎng)絡(luò)服務模式，今后將更加朝著靈活多樣、多種類不同要求的服務及深度數(shù)據(jù)融合方向發(fā)展。

1.教育資料的積累傳承

多年的參賽經(jīng)歷已經(jīng)充分地認識到ACM-ICPC 比賽提供了非常優(yōu)秀的教育資料，現(xiàn)在北大計算機方面很多課程已經(jīng)使用部分比賽內(nèi)容作為教學內(nèi)容；另一方面，借鑒比賽經(jīng)驗，上線了POJ 在線測評系統(tǒng)，使學生在提交代碼后可以得到實時的反饋，大大提高了學習的效率。多年與ACM-ICPC 比賽的深度契合，積累了豐富的經(jīng)驗，這些也都為成功申辦總決賽帶來了信心。

2.高效的協(xié)作能力

服務的提升離不開技術(shù)團隊的良好協(xié)作。科學高效的協(xié)作能力是值得去深度學習和領(lǐng)會的重要財富。ICPC組委會大部分工作人員都是志愿者，分布在世界各個國家，有著自己的工作，工作文檔全部基于Google Drive 協(xié)同編輯使用。雖然多年辦賽經(jīng)驗每年都有很多雷同的地方可以直接使用，但不同的辦賽地點場地，需要全新的設(shè)計規(guī)劃，每次辦賽都是一次挑戰(zhàn)。各個團隊之間的溝通全部通過每周固定的電話會議或網(wǎng)絡(luò)視頻進行，確保工作有條不紊地順利推進，看似緊張忙碌的籌備工作在嚴謹科學的工作計劃安排下張弛有度。

3.文件數(shù)據(jù)的共享機制

此次比賽由教育網(wǎng)內(nèi)的支持以及北大團隊臨時搭建的共享云平臺供ICPC 組委會使用，滿足全部使用需求。目前國內(nèi)免費或商業(yè)的協(xié)作編輯及共享平臺在功能上尚有很大的提升空間，進一步提升共享協(xié)同服務也為高校信息化建設(shè)提供了好的思路和方向。[9]

4.安全身份認證模式

在國內(nèi)很多場所都使用過一次性手環(huán)進行驗證身份。在此次總決賽中也是采用不同顏色的手環(huán)進行身份識別，簡單實用，滿足安全管理的基本使用需求。正逢學校推廣人臉識別驗證，為ICPC 組委會提供了三臺人臉識別設(shè)備用于小范圍安全訪問的身份驗證試驗，經(jīng)過測試ICPC 組委會非常滿意該功能，很希望以后的總決賽賽場可以全面應用上線。[10]此外如何能最便利地將照片更新同步上傳到不同客戶端也是值得思考和升級的功能。

5.軟件系統(tǒng)部署

出于安全規(guī)定所有決賽使用的計算機系統(tǒng)必須由ICPC 組委會進行安裝配置，在和相關(guān)技術(shù)人員溝通的過程中發(fā)現(xiàn)，與北大在計算機實驗教學中心的管理電腦系統(tǒng)部署是同一軟件，就是目前比較熱門的FOG 程序，這是一個基于Linux 免費開源的系統(tǒng)鏡像制作和分發(fā)應用程序，可以說是目前能夠使用的最便利的免費計算機系統(tǒng)部署解決方案，支持微軟從Windows XP 到Windows 10 的操作系統(tǒng)版本，同時還支持Linux 和Mac OS X。總決賽中提供的250 臺移動工作站和15 臺PC機全部使用FOG 進行系統(tǒng)鏡像傳輸，部署效率要高于傳統(tǒng)使用的GHOST 程序。在與組委會技術(shù)交流過程中還了解到很多新的使用技巧，這也將為今后北大計算機實驗教學中心教學機房的管理提供幫助。

6.專用網(wǎng)絡(luò)組建

競賽專用網(wǎng)絡(luò)的組建是本次總決賽的技術(shù)難點和任務挑戰(zhàn)，整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)計規(guī)劃經(jīng)歷了數(shù)次溝通，十一次大版本修改，無數(shù)次小版本修改，在原有校園網(wǎng)基礎(chǔ)上建立了專用的ICPC 總決賽有線和無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時還解決了相關(guān)人員不同身份的網(wǎng)絡(luò)使用驗證等安全管理問題。

7.移動新媒體時代的賽事推廣

作為北京大學120 周年校慶的序幕活動，ACMICPC 在推廣方式方法上豐富多彩，除搭乘校慶大型活動的宣傳外，在賽前半年就開始進行預熱推廣，包括微信傳播、微博推送、總決賽官網(wǎng)上線、亞洲區(qū)預選賽期間對總決賽的宣傳等多種手段。充分做到了賽前宣傳說明、賽中時時賽訊、賽后比賽回顧?？倹Q賽賽事的新媒體推廣對于技術(shù)團隊也是一次練兵。

五、總結(jié)

ACM-ICPC 比賽提供了一個與國際、國內(nèi)高校同臺競技的舞臺，也對高校網(wǎng)絡(luò)及信息服務產(chǎn)生著深遠的影響。以此為鏡，鞭策高校不斷尋找適合自己的教學科研發(fā)展風格，推進順應時代的教育服務改革。高校應當緊抓學習、革新時機，利用其存在的教育優(yōu)勢整合有用資源，并將積累的教育服務經(jīng)驗與信息科技進行融合，探尋高校信息服務的新模式，實現(xiàn)高校智慧教學、智慧管理和服務的新目標。在移動互聯(lián)網(wǎng)時代的今天，在經(jīng)濟和科技全球化深入發(fā)展的背景下，堅持守正創(chuàng)新，推進學科結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化，不斷提升信息服務水平，努力為人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新做出更大貢獻。