教育云平台建设方案

教育云平台建设方案

编制

审核

批准

北京达沃时代科技有限公司2016 年04 月29 日

目录

第1章项目概况 (1)

1.1项目背景 (1)

1.2教育信息化发展的总体特征 (1)

1.3面临的问题 (2)

1.4建设目标 (3)

1.5所解决的问题 (3)

第2章设计方案 (5)

2.1设计原则 (5)

2.2总体架构 (5)

2.2.1 逻辑架构 (5)

2.2.2 技术架构 (7)

2.2.3 部署架构 (9)

2.2.4 方案优势 (9)

2.3总体性能要求 (11)

2.3.1 存储容量要求 (11)

2.3.2 计算资源要求 (11)

第3章基础设施层 (12)

3.1总体方案拓扑 (12)

3.1.1 逻辑架构 (12)

3.1.2 组成 (12)

3.2虚拟化云平台建设 (13)

3.2.1 系统特性 (14)

3.2.2 虚拟化系统硬件构建选型 (18)

3.3集群存储系统建设 (19)

3.3.1 系统组成 (20)

3.3.2 系统特性 (21)

3.4云平台网络系统建设 (27)

第4章设备配置 (29)

第1章项目概况

1.1项目背景

随着教育信息化的不断推进和教育改革的不断深化，近年中小学校园信息化建设成为国内基础教育发展的重点。2012年3月，教育部发布了的《教育信息化十年发展规划(2011－2020年)》，文中明确提出了“充分整合现有资源，采用云计算技术，形成资源配置与服务的集约化发展途径，构建稳定可靠、低成本的国家教育云服务模式”。

2012年9月5日国务院副总理刘延东（时任国务委员），在全国教育信息化工作电视电话会议上提出：要以建设好“三通两平台”为抓手，也就是“宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通”，建设教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台，为我国教育工作的进一步发展指明了方向。

教育信息化是衡量一个国家和地区教育发展水平的重要标志，实现教育现代化、创新教学模式、提高教育质量，迫切需要大力推进教育信息化。

1.2教育信息化发展的总体特征

当前，从全国基础教育信息化建设的发展进程来看，有以下一些基本趋势。

（1）基础教育信息化建设正从普及期走向整合期，如何将日益广泛存在的硬件设施、海量的数字化资源、各种有效的信息化教学模式整合和应用到广大一线教师的例常化教学行为中，推进信息化教学方式，并深刻培养学生的信息化学习方式，使得信息技术的教育教学应用向常规化方向发展。

（2）自2005年以来，信息技术与教育整合的有效性已清晰地演化成两个发展重点：一是高可用性的区域级信息化支撑基础平台/设施/环境；二是广大教师及学生群体的个体化的信息化素养的提升，伴随着信息化进程的加深，上述环节的作用正日益凸现。

（3）从信息技术和教育系统耦合的整体要素来看，支持教师的有效教学和促进教师的专业发展正成为深化信息技术有效应用的重要突破点，而打造在线

互动的学习环境、培养学生的在线学习习惯、促进学生的自主学习与自我发展正成为信息技术教育应用的新路标。

1.3面临的问题

从信息化的角度来看，中小学教育工作在开展过程中面临以下的问题。

（1）校园网络建设发展不平衡

学校校园网络是信息时代教师与学生通过网络获取教育信息和学习资源的重要渠道,是衡量学校教育信息化的重要指标。虽然“校校通”工程使我国一部分的中小学能接上了网络，但是只有部分重点中小学校开通了校园网络，拥有独立的网站及专职的网管人员。大部分中小学都没有自己独立的网站及专职的网管人员。

（2）教育信息资源建设滞后

信息资源建设是实现教育信息化的核心，内容包括各科学习视频、教学课件、电子教案、练习资料、试题样卷、学科网络资料、课外资料及师生交流社区等等。信息资源建设滞后在当前中小学教育信息化建设当中普遍存在，主要表现在缺少相应学科的各种信息资源或学科的各种信息资源很少；网站内容陈旧，更新不及时等。

（3）教育信息资源共享程度低

信息资源共享程度低，主要受到以下几个因素影响：

?教育平台标准的不同

?信息资源建设滞后

?部分名校不愿把优秀的教育信息资源共享

?教师教育信息资源共享主动性不高，或者没有条件把教育资源放到网上共享。

（4）教育信息化软硬件配置不均衡

在学校的教育信息化建设中，目前普遍存在重硬件投入、轻软件建设的问题，侧重于硬件等基础设施的建设，如：服务器、路由器、交换机、网络建设及电脑配置等；但是软件的建设却相对的滞后，主要表现在专业人员的配备缺乏，专职管理人员少、兼职管理人员多，校园网络的各项管理制度和规范建设

不完备，网络建设与应用建设并未同步进行等。

（5）网络利用不高

虽然建立了校园网络，但校园网络处于闲置状态，网络利用不高。学生缺乏网络学习的主动性，学生访问校园网受到限制（很多资源在校外网不能访问或访问的速度过慢），校园网里面的资源对学生的吸引力不大。

1.4建设目标

教育云服务平台，是云计算在教育领域中的迁移，是利用教育信息化所需的一切硬件资源构建基础设施，加载丰富的数据资源，提供给教育机构、教育管理机构、教育从业人员、学生、家长以及社会公众所需服务的云计算平台。

（1）建设基础云环境

采用先进的计算、存储、网络虚拟化技术，融合基础设施，建设覆盖全县、分布合理、开放的基础云环境，提供海量的数据存储能力和强大的数据处理能力，实现全局环境的服务通信、数据交换、资源监控和资源调度，为运行于云之上的应用和业务提供基础的运行环境。

（2）建立教育信息资源库

整合全县的教学、教研、教务等资源，形成全局的数据视图，为教育资源的管理提升和进一步开发奠定基础，从而解决教学资源需求持续增长与教育投入增长不足、教学资源相对短缺的矛盾，提高优质教学资源的利用率。

（3）构建教育应用平台，为教育机构、教育管理机构、教育从业人员、学生、家长以及社会公众提供所需的应用服务。

（4）适应未来发展

为教育信息化的应用奠定柔性扩展的基础，优化教育信息化建设与服务模型，实现传统模式向“三通两平台”下教育模式的平稳过渡。

1.5所解决的问题

节约硬件设备的投入成本：云计算扩展性非常强，多个学校可以将现有的硬件资源共同加入到一个“云”中，减少单个学校在资金和时间上的投入，并实

现真正意义上的资源共享。

云存储中心更安全可靠：由于对教育信息资源建设的投入不断加大，各个学校都积累了大量的教育信息资源。数据存储的安全性、可靠性显得越来越重要。学校使用云计算服务时，有技术先进的数据中心来帮助保存数据，有强大的技术管理团队来帮助管理提交的数据和程序，可为学校提供可靠和安全的数据存储中心。

整合教育资源：云计算模式最小化了终端设备的需求，在一个云计算环境中，不仅是课堂个人电脑、实验室都可以从“云”中获得，在“云”中存储，让所有学生随时随地进行学习。可以解决教学资源需求持续增长与教育投入增长不足、教学资源相对短缺的矛盾，又可以提高优质教学资源的利用率，让更多的学生获得优质的受教育机会。

第2章设计方案

2.1设计原则

?坚持以需求为主导、以应用为核心原则

紧紧围绕当前教育工作的迫切需求，坚持以校本服务的指导方针，积极推进教育信息资源的深入挖掘和综合利用。

?坚持平台模块化开发、分布与集中相结合原则

采用分层的灵活架构，采用云计算、分布式存储等最新技术，不断提升项目服务性能，通过将业务模型资源与项目实现技术相分离，从根本上提升管理系统的技术无关性。

?坚持实用性、先进性、可扩展性相结合原则

项目设计要有前瞻意识，必须着眼长远，坚持高起点规划、高标准要求。设计必须采用成熟的技术，同时根据信息系统的发展趋势，在设计中充分考虑到将来可能的发展。

?坚持智能维护、扩展原则

需要具备完备的智能维护、扩展功能，能符合教育信息化的整体趋势，为今后项目的功能扩展、升级留有接口，并有利于系统的推广应用和再次开发。

2.2总体架构

2.2.1逻辑架构

基于虚拟化及云计算管理技术，实现区级网络、技术、带宽资源的统一管理已经成为可能。这可以通过两种方式实现：一种是集中部署、统一分配、分散管理、分散使用、统一监控；另一种是分散部署、分散管理、分散使用、统一监控。

前一种模式，硬件资源集中部署在县教育云中心，统一对计算、带宽、存储资源进行虚拟化，构建成全县整体的资源池。由县教育云中心对资源根据需要进行分割，分配给各级学校使用，各学校可以自主管理与使用由区分配的资

源池，教育云中心可以集中监控各种资源状态与使用情况。各学校可以根据需要向云中心申请更多的资源，而云中心根据需要随时调整资源的分配。这种模式实际上是由区统一提供硬件、网络资源，由学校来使用。这样硬件、网络的维护负担由云中心统筹管理，每个学校则免去了这部分的工作负担，也增加了全区范围内资源分配的响应性。但是，这种模式对网络的带宽与可用性要求比较高。

后一种模式，保留现在的部署方式，每个学校建设自己的硬件与网络资源，但是学校的硬件与网络资源根据规范进行统一的池化，并注册到统一的云计算管理平台。这种模式下，每个学校可以根据需要建设自己的资源池，校级资源池分配、管理与使用由学校本身负责，云中心可以监控校级资源的状态与使用情况。这种模式硬件资源重用在学校的粒度上发生，不利于全县的资源调配，但可以使得云中心掌握全区的资源情况，保障全县硬件资源在统一规范下进行管理，对硬件资源建设进行统一的规划。

鉴于以上分析，考虑到各校的IT 维护力量比较薄弱，建议在网络条件允许的情况下，进行第一种模式的建设。

光纤链路

拓扑结构图

锦屏初中

平头小学

图 1 逻辑架构图

如上图所示，各学校通过光纤链路直接连接到教育云服务中心，由云中心统

一为各学校以及用户提供服务。

2.2.2技术架构

图2 技术架构图

总体架构共分为五层，如上图所示，自底向上依次为接入层、基础设施层、资源层、服务层、用户层。

（1）接入层

接入层主要实现信息资源的接入，包括：

?各学校监控区域的实时监控视频；

?烟雾、温度、湿度等环境监测系统；

?门磁、门禁、周界报警等安全防护系统；

?教育示范课录播平台。

（2）基础设施层

基础设施层主要为教育云服务平台提供资源池化的硬件基础环境并配置管理调度和监控功能。基础设施层建立在超融合服务器集群、网络设备和数据库集群的基础上，统一为平台提供虚拟化计算资源、统一文件存储环境以及数据库环境。

（3）资源层

资源层是整个平台的文件与数据库资源，是云服务平台的核心数据的分类存储区。其中文件存储用于实时监控视频、示范课视频、网络教程、媒体素材、题库、课件等文件的集中存储，数据库用于教师信息、教务信息、学校信息、教研信息等业务数据库的存储。

（4）服务层

服务层为教育云服务平台对外提供访问的窗口，由教学服务平台、教研服务平台、管理服务平台、学校和测评服务平台、资源服务平台以及视频统一管理平台组成。

（5）用户层

用户层主要包括教育管理用户、学生用户、家长用户、教师用户和社会公众用户等。

（6）教育云支撑技术相关规范

教育云支撑技术相关规范包括教育云平台管理规范、教育云开放服务接口规范、教育云数据存储规范、教育云数据采集规范、教育云认证与授权规范、云端教育资源权利描述规范。它是教育云服务平台中处理教育、教学、管理业务的核心技术支撑规范。在这个层面，云平台在对平台本身进行管理的同时，还需要对外提供统一的服务接口，使用统一的数据采集和数据存储规范，确保数据在源头上统一，为之后的数据利用、传输和互操作奠定基础。

（7）教育云应用相关规范

教育云应用相关规范包括云端教育资源元数据规范、云端应用和服务接入与使用规范、云端教育资源分类和标记规范、云端教育资源推送服务接口规范、云端学习分析规范。云端教育资源元数据规范旨在对云平台注册的应用和服务、学习资源进行描述，使用户能快速有效地在资源云海找到特定资源和服务应用，促进资源共享。云端应用和服务接入与使用规范主要在于规范外部应