数字化学习系统硬件平台的规划设计.pdf

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1、数字化学习系统硬件平台的规划设计 陈丽娜，道 焰（中山大学现代教育技术中心 广州：510275）【摘 要】随着教育信息化的发展，各高校开始大力推广数字化学习，纷纷投资创建数字化学习环境，建设数字化学习系统（E-Learning System）。本文结合中山大学数字化校园建设，介绍了中山大学数字化学习系统的体系结构及硬件平台的规划设计。【关键词】数字化学习系统；硬件平台；服务器 随着教育信息化的发展，各高校开始大力推广数字化学习，纷纷投资创建数字化学习环境，建设数字化学习系统（E-Learning System）。数字化学习环境建设是中山大学数字化校园建设工程的一个重要组成部分，目的是为全校师生

2、建构一个先进、通用、面向国际化的网络教与学环境，使我校师生在多校区的网络虚拟环境中能进行研究性学习、探究性学习、自主性学习。一、数字化学习系统的体系结构 数字化学习系统的结构模型如图 1 所示，它的核心包括以下两个部分：1学习管理系统 LMS（Learning Management System）2学习内容管理系统 LCMS（Learning Content Management System）学习管理系统主要是以课程为中心，集成网络“教”与“学”的环境。教师可以在系统平台上开设网络课程，学习者可以自主选择要学习讨论的课程并自主进行课程内容学习。学习内容管理系统是用来按照学习对象的格式，建立、

3、存储、装配和交付个性化 E-Learning 内容的系统。图 2 是 LMS 和 LCMS 的功能体系结构模型。Portal 学习内容 管理系统 LCMS 学习管理系统 LMS 教务管理系统学习内容学习内容编辑系统 E-Learning 系统系统 图 1 数字化学习系统的结构模型 LMS 教师 课程创建 课程管理 学生学习档案管理 考核管理 交流协作 注册管理 学生 学习内容创建 学习内容整合学习内容管理 学习 内容库学习内容发布 跟踪引擎 学习 档案库LCMS 图 2 数字化学习系统的功能体系结构模型 二、数字化学习系统硬件平台的规划设计 从数字化学习系统的体系结构了解到，数字化学习系统涉及

4、到内容的传输、缓存、管理、负载均衡和流式服务等各个方面，因此硬件平台应包括数据库服务器平台、应用服务器平台、流媒体服务器平台以及数据存储和备份平台，如图 3 所示。图 3 系统结构拓扑图 数据库服务器平台和应用服务器平台用于支撑数字化学习平台各种系统的运行。流媒体服务器平台用于集中管理流媒体课件。数据存储和备份平台为数字化学习平台系统提供公共网络存储空间，提供高性能、灵活可扩展的数据存储备份服务。（一）总体设计 数据库服务器平台采用大型企业级数据库管理系统，支持大数据量的在线事务处理（OLTP）环境、查询密集型数据仓库、数据挖掘和频繁访问的互联网应用等；硬件采用 Sun 小型机系统，采用双机构

5、成负载均衡 Cluster 系统，提供分布式的处理环境，达到高可用性的应用需求。应用服务器平台采用多台基于 Sun Sparc 架构的小型高密度服务器（机架服务器）提供可扩展的应用服务，前端通过负载均衡设备（负载均衡交换机），把对从会话层到应用层的数据根据设备实际负荷分配到多台应用服务器上。数据存储和备份平台采用光纤存储网络 SAN 作为数据库应用和数字化学习系统的文件类数据存储的后台存储支撑，采用企业级备份软件实现基于以太网和 SAN 的数据备份，并制定相应的备份策略实现数据的备份与恢复，同时为将来灾难备份系统的建设打下基础。流媒体服务器平台可以采用 PC 服务器，支持SAN 存储设备，支持

6、课件制作工具，支持灵活的目录管理。（二）详细设计 1数据库服务器平台 数据库服务器平台是数字化学习平台应用系统的核心平台，要求具有高性能、高可靠性以及良好的系统扩展性，需要从应用实际出发，合理选用系统软硬件配置，既要考虑当前的应用要求，又面向未来的发展。主数据库服务器采用 2 台 64 位小型机设备，采用安全级别高的 Solaris10 操作系统。同时采用集群管理下的双主机 Cluster 高可靠容错主机系统。服务器要具有高速度、高可靠性，软件适用性强，并有分域管理的功能。系统软件采用 Oracle 10g 企业级数据库管理系统，并配置 Oracle RAC 并行服务软件，实现双主机在负载均衡

7、方式下的并行工作。系统整体上采用冗余连接，无单点失败。每台服务器配置要求如下：CPU：UltraSPARC IIIi 处理器或者 UltraSPARC IV+，主频1.0 GHZ，外部高速缓存16 M，数量8 颗；内存：容量16 GB；分域技术：支持硬件或软件分域2 个（可选项）；存储接口：2 Gbps 光纤通道接口2 个；网络接口：千兆接口2 个。2应用服务器平台 应用服务器平台是数字化学习平台应用系统的用户交互界面和应用逻辑处理中心，要求具有高性能、高可靠性和良好的系统扩展性，能够随使用用户数量的迅速增长而弹性增加处理能力。配置方案：购置 4 台机架式 4U 服务器，每台服务器配置 4 颗

8、 UltraSPARC IIIi 处理器，8 GB 内存，2个千兆网络接口和 2 块 73 GB 硬盘。3 台作为应用服务器，1 台作为文件服务器。在前端配置 1 台负载均衡交换机，为数字化学习平台门户系统和应用服务提供负载均衡服务。3流媒体服务器平台 前面提到，在数字化学习的课件中，很多都是基于视频流媒体格式的，所占用的磁盘空间和网络带宽都比较大，因此最好采用专门的流媒体服务器及其应用软件来负责管理这部分课件。配置方案：购置一台 PC Server，配置 4 颗 Intel双核CPU，8 G 内存，2个千兆网络接口和2 块146 GB硬盘，2 个千兆网络接口。存储接口：2 Gbps 光纤通道

9、接口2 个。4数据存储和备份平台 作为数字化学习平台系统的数据存储和备份平台，数据量非常大，且对数据存储/备份/恢复的安全性、完整性、高效性的要求很高。可采用集中化的存储备份管理方案，即存储区域网方案（SAN）。配置一套完整的网络存储备份模块，实现核心应用系统的数据集中存储、备份和恢复。（1）光纤网络交换设备 采用 2 台光纤交换机，每台配置 8 个光纤端口，构成双冗余和负载均衡结构；网络接口带宽 2 Gbps，能够升级到 4 Gbps 和 10 Gbps。光纤交换机支持虚拟SAN 和虚拟 Zone，能够保证可靠的数据存取通路的物理隔离。（2）光纤存储设备 光纤存储设备是数据存储的核心，必须具

10、有较强的数据传输能力，技术指标如下：控制器：数量2 个，每控制器 Cache1 GB，Cache 电池支持72 小时；光纤接口：2 Gb4 个；逻辑卷：支持数量300 个；RAID：支持硬件 RAID0，1，0+1，5，RAID5后容量4 TB；性能：40 000 IOPS。（3）SAN 管理软件 能够实现对跨平台的存储设备的虚拟化集中管理，实现不同厂家的存储设备的虚拟化存储池，从而根据不同的应用需求实现存储动态分配，同时不影响应用的访问。（4）光纤存储接口卡 随服务器配置。（5）数据备份系统 数据备份系统由备份管理软件和备份介质两部分构成。备份管理软件需要实现对存储介质的管理、自动备份和自动

11、数据恢复。备份方式采用基于 SAN 的LAN Free 备份，能够支持数据快照等功能。备份介质采用传统的磁带库方式，通过光纤通道接入 SAN。磁带库的配置要求如下：驱动器：2 个，LTO2 以上，存取速度30 MBps；磁带槽位：80 个，本次配置 4 TB 磁带；光纤接口：1 个。【参考文献】1 道焰，陈丽娜数字化学习环境的建设与应用C“十 五”中国教育信息化建设巡礼（下册）教育信息化 灾区中小学生通过“空中课堂”收看抗震救灾节目 摘自中国教育和科研计算机网 http:/ 诞生于 5 年前“非典”时期的中国教育电视台“空中课堂”频道日前针对四川地震灾区的中小学生开设“空中课堂”抗震救灾特别节

12、目，专门为他们提供学习和心理健康辅导服务。据了解，由于四川汶川大地震，造成成都市、德阳市、绵阳市、广元市、雅安市、阿坝州等 6 个重灾区中的 40 个县（市、区）的教育教学工作受到严重影响。绵阳市九洲体育馆、长虹培训中心、高新实验中学负责安置来自北川、江油等重灾区学生近 4 000 名。成都医学院、成都中医药大学负责安置来自汶川灾区的学生 200多名。中国教育电视台台长康宁指出，灾区目前正处在抗震救灾的关键时刻，灾区学校的复校学习的条件还不具备，从教室到学习课本，以及教学师资，都很缺乏。在这种情况下，按照党中央、国务院有关抗震救灾的部署，中国教育电视台提议，并经教育部决定，从 5 月 21 日

13、起，在“空中课堂”频道推出抗震救灾特别节目，以通过现代远程教育手段，为灾区中小学生服务。据她介绍，特别节目于 5 月 21 日早 8 时开播，通过卫星实时播出，每天播出 12 小时。节目内容主要为抗震救灾新闻及专题节目、学习辅导、心理辅导、卫生防疫、抗震救灾宣传片及相关纪录片等。目前不少传媒机构纷纷表示愿意无偿提供优秀节目在“空中课堂”播放。“空中课堂”频道第一批接收点为 7 个，均为受灾学生比较集中的地方。其中成都 2 个，分别设在西南财经大学、成都中医学院；绵阳 5 个，分别设在绵阳市九洲体育馆 2 个、长虹培训中心、高新实验中学、魏城镇中心小学。目前，这些接受点已设置电视机、卫星接收机、小型卫星接收天线系统、DVD 机等设备，并投入正常使用。据悉，“空中课堂”接收点还将根据灾区需求情况逐步扩大。（2008-5-23）