高校信息化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺設(shè)計與研究

江仔珍 陳新勝 王雅婷

摘要：高校信息化建設(shè)也已發(fā)展了多年，高校從學(xué)校管理上的網(wǎng)絡(luò)信息化，到現(xiàn)在智慧化校園進(jìn)一步與教育過程融合，高校的信息化建設(shè)這一過程發(fā)展迅速。校園的智慧化建設(shè)改變了傳統(tǒng)的教室，這種改變將為教學(xué)上的信息化提供巨大的推動力。教學(xué)信息化不同于管理的信息化，教學(xué)信息化需求上會更為復(fù)雜;在不同的學(xué)校、不同的專業(yè)、不同的課程等情況各異的環(huán)境下，將使得教學(xué)信息難以形成如管理類通用的信息系統(tǒng)。以往的開發(fā)信息化平臺公司將很難提供統(tǒng)一的解決方案，用來滿足不同學(xué)校、不同專業(yè)、不同學(xué)科等差異環(huán)境下的教學(xué)信息化需求。面對這種情況，學(xué)校本身需要根據(jù)自身的情況，不同程度地參與到教學(xué)信息化建設(shè)的方案設(shè)計中去。

關(guān)鍵詞：教育信息化;基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺;微服務(wù)

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）32-0084-02

1 高校信息化平臺中的數(shù)據(jù)平臺現(xiàn)狀

高校信息化建設(shè)基本度過初期管理的數(shù)字信息化，現(xiàn)階段高校信息化建設(shè)已經(jīng)步入智慧校園建設(shè)初期，智慧校園建設(shè)的目標(biāo)是將信息化與教育的深度融合。當(dāng)面對市場上的各種繁多的智慧化校園建設(shè)方案，作為學(xué)校方如何把握好自身的建設(shè)方向，避免走上彎路導(dǎo)致資源浪費(fèi)。如何建設(shè)智慧化校園是一個值得仔細(xì)思考的問題，本篇只做一個基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的研究，為讓信息化建設(shè)更好的持續(xù)發(fā)展，分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺這一信息化建設(shè)中的基礎(chǔ)建設(shè)該如何去設(shè)計與實(shí)施。

高校信息化建設(shè)一般是從一個個管理信息系統(tǒng)開始，累積管理信息系統(tǒng)方式去實(shí)現(xiàn)管理的信息化，當(dāng)管理信息系統(tǒng)的增多到一定的程度，這種以單體應(yīng)用系統(tǒng)獨(dú)立的管理信息系統(tǒng)的弊端，如信息孤島、數(shù)據(jù)不一致等問題顯現(xiàn)。為解決這些問題，出現(xiàn)了以同構(gòu)、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)交換技術(shù)的數(shù)據(jù)交換平臺。然而這個數(shù)據(jù)交換平臺也存在著自身的不足，如當(dāng)數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)增多，之間的關(guān)系越來越復(fù)雜，會造成業(yè)務(wù)邏輯的混亂，不易維護(hù)，經(jīng)歷這些痛點(diǎn)之后，一些囊括高校常用管理信息系統(tǒng)的整體解決方案被提出來。信息化起步較晚的高校正好在這個過程中，選擇這種多管理系統(tǒng)綜合一起的統(tǒng)一高校數(shù)字化平臺。然而這種平臺也不是完美的，術(shù)業(yè)有專攻，多而全的方案一般很難做到涉及面廣又做到專而精，選擇統(tǒng)一卻又要忍受不是很適合的某些信息管理系統(tǒng)，魚和熊掌難以兼得。

智慧校園的提出，面多市場上眾多的解決方案，是不是又存在魚和熊掌之間的選擇呢？將來做教學(xué)深層次的信息化，是不是又要經(jīng)歷這樣的局面？這樣不是信息化建設(shè)過程中好的局面，要打破這樣的局面該如何去做？

不過學(xué)校無論去選擇哪個市場上提供的高校信息化解決方案，都很難去完美契合自身學(xué)校的需求，這是由提供方案一方局限性所決定的，一般大而全的信息化平臺方案，只能是去針對普遍問題提出的解決方案，難以去針對某一個學(xué)校提供定制化方案，因?yàn)檫@樣做是一種高成本低收益的行為。其實(shí)到此還是存在魚和熊掌之間的選擇，要解決這個局面，就需要學(xué)校提高自身建設(shè)的能力，在信息化的進(jìn)程中根據(jù)自身的條件，分析學(xué)校自身信息化建設(shè)的主次，建立起可持續(xù)發(fā)展點(diǎn)的觀點(diǎn)，主導(dǎo)學(xué)校信息化解決方案，而不是被動地選擇。

可持續(xù)發(fā)展的方案需要一個很好的基礎(chǔ)，這個基礎(chǔ)要盡可能地去預(yù)測將要出現(xiàn)的問題，并且在出現(xiàn)問題時能夠迅速調(diào)整自身，小成本就能去解決問題，而不是需要推倒重建。歸根結(jié)底數(shù)字化還是智慧化，其實(shí)都是在使用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對校園的人與物和行為數(shù)字化的各類信息進(jìn)行處理。這里有兩個重要的因素，一個是數(shù)字化信息，一個是網(wǎng)絡(luò)信息化處理。數(shù)字化信息呈現(xiàn)體是數(shù)據(jù);網(wǎng)絡(luò)信息化處理便是各類的息管理系統(tǒng)應(yīng)用。良好的數(shù)據(jù)設(shè)計與管理，是良好的信息管理系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前高校信息化建設(shè)中的數(shù)據(jù)存在一定的延后性，是一種自上而下的形式，只有上端的應(yīng)用需要進(jìn)化，下端的數(shù)據(jù)管理才會做出相應(yīng)的變化。這樣的模式其實(shí)是對學(xué)校不利的，而對市場上的方案提供方有利。市場上的解決方案不斷進(jìn)化，如果學(xué)校要采用新的解決方案，可能會有推翻之前所做努力;不采用新的解決方案，又難以使信息化進(jìn)一步前進(jìn)，陷入進(jìn)退兩難。

2 高校基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺設(shè)計

高?；A(chǔ)數(shù)據(jù)平臺設(shè)計的指導(dǎo)思想是：數(shù)據(jù)是信息化的根基，這個根基需要良好的前瞻性，能夠自身進(jìn)化去適應(yīng)信息化建設(shè)新形勢。隨著信息化建設(shè)的深入，校園中的人與物以及人的行為都在逐步地進(jìn)行深入的數(shù)字化描述與存儲，這些用來描述的數(shù)字化信息需要一個管理平臺，這個平臺就是信息化數(shù)據(jù)管理平臺。這里將數(shù)據(jù)分為兩塊，一是用來描述人或物的信息，隨著時間推移信息的增量相對較小，這些信息是相對穩(wěn)定不常變化的公共數(shù)據(jù)信息;二是主要來自教學(xué)信息化中的教學(xué)活動產(chǎn)生的信息，這些信息是隨著時間推移而變化的信息的增量會很大，同時也是很難去統(tǒng)一結(jié)構(gòu)化的信息。這兩類信息在信息平臺中將采用不同的解決方案，在整個設(shè)計方案中引入微服務(wù)架構(gòu)的思想，前者采用拆分和優(yōu)化，后者采用微服務(wù)架構(gòu)。

第一部分設(shè)計，針對相對穩(wěn)定不常變化的公共數(shù)據(jù)。這一部分大部分信息已經(jīng)存在于建設(shè)好的管理信息系統(tǒng)中，可以采用較為粗顆粒的分類劃分，拆分原有的數(shù)據(jù)，抽取公共服務(wù)。例如將學(xué)生信息基本抽取，按學(xué)生在校的狀態(tài)歸類，將學(xué)生信息拆分為：在校學(xué)生庫、畢業(yè)學(xué)生庫、擬錄取新生學(xué)生庫。第一部分設(shè)計示意圖如圖1。

這樣劃分的好處是信息化初期，大多是管理類信息系統(tǒng)應(yīng)用，這類的管理信息系統(tǒng)也是已經(jīng)比較成熟，大量數(shù)據(jù)都已有較高的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，歸類劃分較為容易，或者已經(jīng)有較好的歸類劃分的數(shù)據(jù)庫集。在公共服務(wù)微服務(wù)化過程中，可以采用反范式模式的一個數(shù)據(jù)庫多微服務(wù)的模式，在出現(xiàn)大量教學(xué)信息化應(yīng)用前，不太用擔(dān)心數(shù)據(jù)庫高并引發(fā)數(shù)據(jù)訪問瓶頸。即使在應(yīng)用系統(tǒng)增多，數(shù)據(jù)的訪問出現(xiàn)高并發(fā)，單數(shù)據(jù)庫無法支撐的情況，也可以采用分布式數(shù)據(jù)庫模式，使用數(shù)據(jù)庫讀寫分離方式來解決數(shù)據(jù)庫瓶頸，這樣設(shè)計可以在初期應(yīng)用不是很多的情況下，減少因微服務(wù)架構(gòu)帶來在部署、運(yùn)維上增加的成本。另外也有不少學(xué)校已經(jīng)建成SOA架構(gòu)的數(shù)字化平臺，不需要對當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行大量重構(gòu)，只要在原有基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫拆分和公共服務(wù)抽取，為后續(xù)發(fā)展提供擴(kuò)展空間，而不需要大刀闊斧的改造，重復(fù)建設(shè)造成資源浪費(fèi)。單數(shù)據(jù)庫多微服務(wù)設(shè)計和數(shù)據(jù)庫讀寫分離負(fù)載均衡設(shè)計，如圖2。

第二部分設(shè)計，針對管理相對不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將是來自眾多教學(xué)信息化應(yīng)用，這些應(yīng)用需要時間去優(yōu)化和完善，應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)將是一個敏捷的過程，這個過程長短取決于教學(xué)信息化復(fù)雜程度。這部分的數(shù)據(jù)在單位時間內(nèi)數(shù)據(jù)量大且需要實(shí)時性，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多樣性，這些信息的管理如使用傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是很難滿足應(yīng)用的需求。高校信息化建設(shè)現(xiàn)階段是對教學(xué)上的信息化，這個過程相較之前的管理信息化要復(fù)雜得多，應(yīng)用也將要多得的多，這些應(yīng)用采用已經(jīng)日趨成熟的微服務(wù)架構(gòu)來設(shè)計，將是很不錯的選擇。

微服務(wù)架構(gòu)的特點(diǎn)是服務(wù)微小，獨(dú)立部署，可以獨(dú)自進(jìn)化。對數(shù)據(jù)庫的要求也是要盡量微化，單個微服務(wù)對應(yīng)單個數(shù)據(jù)庫，減少相互間的耦合性。由于這部分?jǐn)?shù)據(jù)的非結(jié)構(gòu)化特點(diǎn)，針對這些數(shù)據(jù)采用的數(shù)據(jù)平臺設(shè)計有兩種解決方案，第一種是混合持久化模式，原則是使用最合適的數(shù)據(jù)工具為每個任務(wù)服務(wù)，例如，使用Redis提供一個高并發(fā)低延遲的共享用戶會話方案;MongoDB可以用來解決大量不定結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)建模管理;ElasticSearch則是一個非常強(qiáng)大的全文搜索數(shù)據(jù)服務(wù)器?；旌铣志没Ｊ絻?yōu)勢很明顯，每個服務(wù)都能使用到最佳的工具和技術(shù);然而劣勢也很明顯部署與運(yùn)維將會變得很艱難，成本將會變得很高。第二種是多模數(shù)據(jù)庫模式，這個模式是對混合持久模式的一個折中方案，數(shù)據(jù)庫采用功能全面的NoSql數(shù)據(jù)庫MongoDB，依舊是微服務(wù)架構(gòu)下的每個服務(wù)單獨(dú)一個數(shù)據(jù)庫，雖然數(shù)據(jù)庫實(shí)例很多，但是單一類型的數(shù)據(jù)庫，部署和維護(hù)都變得相對簡單很多，技術(shù)人員配備上也要求簡單得多?；旌铣志没c多模數(shù)據(jù)庫兩種數(shù)據(jù)庫選型設(shè)計，如圖3。

3 數(shù)據(jù)交換的概念發(fā)生變化

在信息化建設(shè)初期，管理信息系統(tǒng)一般都是單體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互的需求，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。在SOA架構(gòu)的高校數(shù)字化平臺和今后采用微服務(wù)架構(gòu)的教學(xué)平臺，數(shù)據(jù)示意服務(wù)的形式存在，數(shù)據(jù)庫間存在重復(fù)數(shù)據(jù)已大大減少，需要數(shù)據(jù)可以直接授權(quán)訪問提供數(shù)據(jù)的服務(wù)，不需要再去為不同數(shù)據(jù)庫間的重復(fù)數(shù)據(jù)，保持一致性而進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)與交換。需要解決的問題轉(zhuǎn)向?yàn)榉植际降氖聞?wù)處理，因數(shù)據(jù)的拆分產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫的分布式，當(dāng)一個應(yīng)用使用了多個服務(wù)，而這些服務(wù)處理的過程是一個事務(wù)，但是因?yàn)榉?wù)也是分布式的，事務(wù)的一致性和原子性就難以得到保證。隨著分布式系統(tǒng)和微服務(wù)的發(fā)展，分布式事務(wù)發(fā)展到現(xiàn)在也已經(jīng)有眾多的解決方案，此篇不對這些方案贅述。

4 結(jié)束語

不同的高校間可能存在著巨大的差異性，有體量很大的綜合性大學(xué)，也有專業(yè)性強(qiáng)體量小的學(xué)院。不同性質(zhì)的高校不能使用同一個標(biāo)準(zhǔn)去建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，需要根據(jù)自身的情況而定，選擇適合學(xué)校自身條件的技術(shù)平臺，不能盲目追求新技術(shù)，不能只看大而全，高校數(shù)字化建設(shè)需要一個較長時期的發(fā)展，沒有一勞永逸，需要用發(fā)展的眼光去看待高校信息化建設(shè)，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在不停向前發(fā)展，高校數(shù)字化建設(shè)在不同時期具有不同的標(biāo)準(zhǔn)，可擴(kuò)展和可持續(xù)發(fā)展是要認(rèn)真思考的問題，既要看清當(dāng)前的條件，又得著眼未來的發(fā)展。

對于高職院校而言，信息化建設(shè)可以促進(jìn)自身的改革與進(jìn)步，通過信息化建設(shè)逐步優(yōu)化自身提高競爭力;然而信息化對于高職類院校卻也可能是一件非常艱難的事情，高職院校一般體量較小，資源也是比較有限，在有限的資源上分配出一部分用以信息化建設(shè)，通常需要學(xué)校決策層的取舍。高職類院校在使用有限的資源進(jìn)行信息化建設(shè)，應(yīng)遵循循序漸進(jìn)的思維方式，先重點(diǎn)建設(shè)信息化的基礎(chǔ)設(shè)施，逐步搭建信息化的數(shù)字平臺，避免因貪功冒進(jìn)，導(dǎo)致后續(xù)發(fā)展難以繼續(xù)，造成進(jìn)一步建設(shè)卻需要將之前的推倒重建的兩難的境地。高職院校的信息化建設(shè)應(yīng)多學(xué)習(xí)示范院校，了解自身條件，穩(wěn)步發(fā)展。

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【通聯(lián)編輯：張薇】