信 息 化 基 础 保 障 环 境 规 划 研 究 要 要 以 数 字 化 教 育 部 考 试 中 心 为 例 吴 海 燕 褚 庆 军 沈 立 强 鱼 杰 赵 雷 摘 要 院 考 试 中 心 在 野 十 一 五 冶 期 间 将 建 设 野 数 字 化 教 育 部 考 试 中 心 冶 袁 对 信 息 化 基 础 保 障 环 境 提 出 了 更 高 的 要 求 袁 本 文 讨 论 了 信 息 化 基 础 保 障 环 境 的 规 划 袁 提 出 了 建 设 高 可 用 运 行 环 境 的 目 标 遥 并 在 此 目 标 的 指 导 下 袁 对 基 础 保 障 环 境 的 各 组 成 部 分 进 行 了 具 体 的 设 计 袁 包 括 高 可 用 网 络 尧 高 可 用 服 务 器 架 构 尧 统 一 的 存 储 备 份 体 系 尧 高 可 靠 的 机 房 场 地 保 障 等 遥 关 键 词 院 数 字 化 教 育 部 考 试 中 心 曰 信 息 化 基 础 曰 规 划 揖 中 图 分 类 号 铱 G405 揖 文 献 标 识 码 铱 B 揖 文 章 编 号 铱 1005-8427(2008)10-0047-5 1 引 言 教 育 部 考 试 中 心 ( 以 下 简 称 考 试 中 心 ) 自 1987 年 成 立 (1994 年 与 自 考 办 合 并 ) 以 来, 非 常 重 视 信 息 技 术 在 教 育 考 试 中 的 应 用, 随 着 中 心 考 试 事 业 的 蓬 勃 发 展 和 新 办 公 楼 的 入 驻, 考 试 中 心 信 息 化 建 设 走 上 快 速 发 展 的 轨 道, 在 信 息 化 基 础 设 施 建 设 网 站 建 设 业 务 系 统 建 设 信 息 资 源 库 建 设 信 息 技 术 在 考 试 中 的 应 用 信 息 化 队 伍 建 设 等 方 面 取 得 了 一 定 的 成 绩 考 试 中 心 十 一 五 事 业 发 展 的 奋 斗 目 标 提 出 国 内 领 先 国 际 知 名 服 务 教 育 面 向 社 会 的 专 业 化 考 试 和 服 务 机 构 的 愿 景 为 了 实 现 此 愿 景, 需 要 提 升 整 体 信 息 化 水 平, 建 设 数 字 化 教 育 部 考 试 中 心 数 字 化 教 育 部 考 试 中 心 的 建 设 对 考 试 中 心 的 管 理 模 式 与 机 构 设 置 人 的 信 息 素 养 与 观 念 技 术 条 件 等 各 个 方 面 也 都 提 出 了 很 大 的 挑 战, 对 信 息 化 基 础 保 障 环 境 也 提 出 了 更 高 的 要 求 本 文 讨 论 了 数 字 化 教 育 部 考 试 中 心 对 信 息 化 基 础 保 障 环 境 的 要 求, 分 析 了 规 划 的 思 路 与 原 则, 并 对 机 房 网 络 存 储 服 务 器 架 构 等 进 行 了 具 体 设 计, 希 望 能 够 对 后 续 的 教 育 考 试 信 息 化 建 设 提 供 有 力 的 支 撑, 促 进 考 试 中 心 信 息 化 工 作 的 快 速 有 序 发 展 2 信 息 化 基 础 保 障 环 境 总 体 结 构 应 用 系 统 开 发 完 成 后, 为 了 给 用 户 提 供 服 务, 需 要 良 好 的 基 础 保 障 环 境 支 撑 基 础 保 障 环 境 包 括 机 房 环 境 ( 场 地 保 障 电 力 保 障 制 冷 系 统 等 ) 网 络 环 境 存 储 环 境 服 务 器 架 构 等 组 成 部 分 信 息 化 基 础 保 障 环 境 规 划 的 总 体 目 标 是 通 过 整 体 合 理 的 设 计 规 划, 将 这 些 组 成 部 分 完 美 地 结 合 在 一 起, 为 应 47
理 论 与 实 践 heory and Practice 用 系 统 的 运 行 服 务 提 供 基 础 支 撑, 确 保 应 用 系 统 安 全 稳 定 高 效 地 运 行 信 息 化 基 础 保 障 环 境 规 划 的 具 体 目 标 为 : * 满 足 应 用 系 统 对 信 息 化 基 础 资 源 的 需 求 根 据 数 字 化 教 育 部 考 试 中 心 信 息 资 源 规 划, 未 来 5 年 将 建 成 三 个 管 理 平 台 一 个 支 撑 平 台, 共 计 22 个 应 用 系 统, 基 础 保 障 环 境 必 需 满 足 这 些 系 统 的 运 行 需 求 ; * 基 础 保 障 环 境 具 备 一 定 的 高 可 用 性 随 着 数 字 化 教 育 部 考 试 中 心 建 设 的 不 断 展 开, 应 用 系 统 的 后 台 运 行 环 境 是 否 具 有 保 护 关 键 业 务 数 据 和 维 持 关 键 应 用 的 高 可 用 性 的 能 力, 将 成 为 影 响 信 息 化 建 设 成 败 和 可 持 续 发 展 的 一 个 关 键 因 素 信 息 化 基 础 保 障 环 境 的 高 可 用 运 行 环 境 的 建 设 目 的 是 保 障 关 键 业 务 数 据 和 关 键 应 用 的 高 可 用 性, 效 果 是 使 信 息 系 统 用 户 有 更 好 的 应 用 体 验, 使 得 信 息 系 统 能 够 对 考 试 中 心 的 运 转 提 供 更 好 的 支 持 根 据 分 析, 高 可 用 基 础 保 障 环 境 的 第 一 要 素 为 消 除 单 点 故 障, 第 二 要 素 为 进 行 资 源 整 合 减 少 运 行 环 节 降 低 运 行 环 节 风 险 根 据 上 述 目 标, 设 计 总 体 结 构 如 下, 基 础 保 障 环 境 由 可 靠 的 机 房 设 施 高 可 用 网 络 统 一 的 存 储 备 份 架 构 高 效 的 服 务 器 架 构 几 部 分 组 成, 下 文 将 对 基 础 保 障 环 境 的 各 部 分 进 行 详 细 的 介 绍 图 1 信 息 化 基 础 保 障 环 境 的 组 成 3 信 息 化 基 础 保 障 环 境 的 规 划 思 路 与 原 则 * 实 用 性 和 经 济 性 基 础 保 障 环 境 的 规 划 应 始 终 贯 彻 面 向 应 用 注 重 实 效 的 方 针, 坚 持 实 用 经 济 的 原 则, 充 分 考 虑 考 试 中 心 的 应 用 状 况 和 特 点, 不 盲 目 追 求 先 进 性 ; 同 时, 在 满 足 考 试 中 心 应 用 系 统 的 性 能 需 求 的 基 础 上, 充 分 考 虑 原 有 IT 设 备 的 投 资 保 护 ; 在 建 设 上 应 采 取 总 体 设 计 分 步 实 施 的 方 法, 在 统 一 设 计 的 前 提 下, 逐 步 的 完 成 系 统 的 建 设 * 先 进 性 和 成 熟 性 基 础 保 障 环 境 的 规 划 既 要 采 用 先 进 的 概 念 技 术 和 方 法, 又 要 求 保 持 相 对 成 熟 和 稳 定, 选 用 的 设 备 和 技 术 不 但 要 反 映 当 今 的 先 进 水 平, 而 且 要 有 发 展 潜 力, 能 保 证 在 未 来 五 年 内 考 试 中 心 的 基 础 设 施 仍 然 能 够 符 合 技 术 主 流 * 可 靠 性 和 稳 定 性 在 考 虑 技 术 先 进 性 和 开 放 性 的 同 时, 还 应 从 系 统 结 构 技 术 措 施 设 备 性 能 系 统 管 理 厂 商 技 术 支 持 及 维 修 能 力 等 方 面 着 手, 确 保 系 统 运 行 的 可 靠 性 和 稳 定 性, 达 到 最 大 的 平 均 无 故 障 时 间 对 关 键 业 务 系 统 要 避 免 单 点 故 障, 在 任 何 时 候 都 需 要 保 证 业 务 系 统 的 正 常 使 用 ( 网 络 接 入 备 份 主 机 系 统 双 机 存 储 系 统 镜 像 等 ); 采 用 具 有 容 错 功 能 的 服 务 器 及 网 络 设 备, 选 用 多 机 备 份 Cluster 技 术 的 硬 件 设 备 配 置 方 案, 一 旦 发 生 故 障 能 够 迅 速 恢 复 并 有 适 当 的 应 急 措 施 * 安 全 性 和 保 密 性 在 整 体 设 计 中, 不 但 要 考 虑 信 息 资 源 的 充 分 共 享, 更 要 注 意 信 息 的 保 护 和 隔 离, 因 此 系 统 应 针 对 不 同 的 应 用 和 网 络 通 信 环 境, 采 取 不 同 的 措 施, 包 括 系 统 安 全 机 制 数 据 存 取 的 权 限 控 制 等 * 可 扩 展 性 和 易 维 护 性 为 了 适 应 系 统 变 化 的 要 求, 必 须 充 分 考 虑 以 最 简 便 的 方 法 最 低 的 投 资, 实 现 系 统 的 扩 展 和 维 护, 降 低 人 力 资 源 的 费 用 扩 展 能 力 主 要 体 现 在 数 据 量 增 长 时 的 良 好 可 扩 展 性 用 户 增 长 时 的 良 好 可 扩 展 性 和 应 用 系 统 增 加 时 的 良 好 可 扩 展 性 48 中 国 考 试
4 信 息 化 基 础 保 障 环 境 规 划 4.1 高 可 用 网 络 建 设 考 试 中 心 的 网 络 应 该 是 一 个 全 冗 余 无 单 点 故 障 安 全 可 靠 的 网 络, 同 时, 为 了 提 高 网 络 的 安 全 性 可 管 理 性, 还 需 要 加 强 网 络 访 问 准 入 控 制 的 建 设 为 了 保 证 考 试 中 心 服 务 网 络 的 高 可 用 性, 达 到 7 伊 24 小 时 不 间 断 服 务 的 目 标, 必 须 考 虑 从 链 路 到 交 换 机 的 各 级 冗 余, 消 除 单 点 故 障 此 外, 还 必 须 加 强 对 办 公 局 域 网 的 管 理 功 能, 从 网 络 接 入 端 点 的 安 全 控 制 入 手, 结 合 认 证 服 务 器 安 全 策 略 服 务 器 网 络 设 备 以 及 第 三 方 的 软 件 系 统 ( 防 病 毒 和 系 统 补 丁 服 务 器 ), 来 完 成 对 接 入 终 端 用 户 的 强 制 认 证 和 安 全 策 略 应 用, 保 障 网 络 安 全 4.2 高 可 用 高 效 的 服 务 器 架 构 未 来 5 年 内 考 试 中 心 的 信 息 系 统 由 四 块 组 成 : * 根 据 信 息 资 源 规 划 逐 步 建 设 的 应 用 系 统 ; * 目 前 正 在 运 行 的 应 用 系 统, 包 括 网 站 和 业 务 系 统 ; * 基 础 网 络 服 务, 如 DNS, 邮 件 等 ; * 考 务 专 网 的 信 息 应 用 未 来 5 年 的 服 务 器 架 构 要 满 足 上 述 四 类 系 统 的 运 行 要 求, 具 体 包 括 : 1. 为 信 息 系 统 提 供 资 源 充 足 的 服 务 器 环 境 : 根 据 考 试 中 心 的 全 域 功 能 模 型 和 信 息 系 统 的 整 体 规 划, 考 试 中 心 未 来 5 年 内 的 服 务 器 架 构 应 该 能 够 为 这 些 系 统 提 供 资 源 充 足 的 服 务 器 环 境 2. 为 信 息 系 统 提 供 资 源 整 合 的 服 务 器 环 境 : 考 试 中 心 目 前 采 用 一 个 应 用 系 统 一 套 服 务 器 的 架 构, 随 着 应 用 系 统 的 增 多, 服 务 器 数 量 不 断 膨 胀, 饼 越 摊 越 大, 形 成 大 量 小 服 务 器 散 布 的 局 面, 不 但 带 来 管 理 问 题, 而 且 导 致 单 节 点 处 理 能 力 不 能 得 到 提 升, 严 重 影 响 了 应 用 系 统 的 性 能 考 试 中 心 未 来 5 年 内 的 服 务 器 架 构 应 该 能 够 为 信 息 系 统 提 供 资 源 整 合 的 服 务 器 环 境, 使 得 多 个 应 用 能 够 和 谐 地 运 行 在 服 务 器 环 境 上 3. 为 信 息 系 统 提 供 资 源 可 动 态 调 配 的 服 务 器 环 境 : 考 试 中 心 的 业 务 系 统 的 运 行 具 有 周 期 性 的 特 点, 从 运 行 规 律 上 来 说, 考 试 中 心 的 业 务 系 统 属 于 负 载 峰 值 高 峰 值 负 载 持 续 时 间 相 对 较 短 的 信 息 应 用 这 就 要 求 考 试 中 心 的 服 务 器 架 构 是 可 伸 缩 的, 即 服 务 器 的 计 算 资 源 可 以 动 态 调 配, 以 便 在 业 务 系 统 运 行 的 高 峰 期 能 够 充 分 调 配 服 务 器 资 源, 并 可 以 通 过 服 务 器 的 扩 充 满 足 考 试 中 心 业 务 发 展 的 需 要 为 满 足 上 述 需 求, 设 计 服 务 器 架 构 如 图 2 所 示 : 服 务 器 整 体 采 用 web 应 用 数 据 库 三 层 架 构, 每 层 均 设 置 多 台 服 务 器, 层 内 服 务 器 间 进 行 应 用 的 负 载 均 衡, 服 务 器 数 量 可 以 动 态 扩 充 采 用 专 业 的 负 载 均 衡 设 备 进 行 web 层 应 用 层 服 务 器 间 的 负 载 均 衡 和 故 障 切 换 当 应 用 系 统 增 加 负 载 增 大 时, 可 以 通 过 层 内 横 向 的 服 务 器 扩 充, 满 足 应 用 的 服 务 器 资 源 需 求, 符 合 统 一 规 划 分 步 实 施 的 规 划 原 则 设 置 两 台 服 务 器 运 行 公 共 支 撑 系 统, 为 信 息 应 用 提 供 身 份 认 证 授 权 数 据 交 换 等 公 共 服 务 运 行 数 据 库 服 务 器 的 设 计 要 利 用 数 据 库 系 统 的 并 行 计 算 技 术, 设 置 多 服 务 器 节 点, 消 除 单 点 故 障 提 高 数 据 库 整 体 性 能 同 时 兼 顾 单 节 点 的 处 理 能 力 4.3 统 一 的 存 储 备 份 体 系 建 设 考 试 中 心 存 储 管 理 面 对 三 方 面 的 挑 战, 一 是 数 据 量 大, 存 储 介 质 种 类 繁 多, 有 磁 盘 磁 带 光 盘 等, 如 何 实 施 有 效 管 理 是 一 大 难 题 ; 第 二, 如 果 数 据 丢 失, 将 对 用 户 造 成 巨 大 的 影 响, 在 存 储 管 理 上 必 须 认 真 关 注 整 个 系 统 的 可 靠 性 ; 第 三 则 是 应 用 需 求 的 不 断 发 展, 使 得 对 存 储 空 间 的 需 求 迅 速 上 涨, 如 何 平 衡 业 务 需 求 与 成 本 这 一 对 杠 杆, 也 是 存 储 管 理 的 关 键 任 务 因 此, 需 要 构 建 一 个 统 一 的 存 储 与 备 份 体 系, 实 现 对 数 据 资 源 和 体 系 架 构 的 统 一 管 理 在 这 种 新 的 存 储 管 理 模 式 下, 存 储 系 统 管 理 人 员 的 视 野 从 49
理 论 与 实 践 heory and Practice 图 2 服 务 器 架 构 局 部 上 升 到 全 局, 数 据 策 略 流 程 存 储 资 源 存 储 体 系 架 构 都 被 纳 入 统 一 的 管 理 之 中, 一 方 面 现 有 的 存 储 资 源 能 得 到 充 分 的 利 用, 另 一 方 面 系 统 又 能 得 到 很 好 的 扩 充, 满 足 考 试 中 心 业 务 发 展 过 程 中 的 不 同 需 求 存 储 与 备 份 体 系 包 括 : 1. 统 一 的 存 储 架 构, 基 于 FC SAN 的 存 储 网 络 环 境 同 时 支 持 运 行 备 份 和 数 据 容 灾 2. 完 善 的 数 据 备 份 和 容 灾 策 略, 确 保 考 试 中 心 的 数 据 得 到 有 效 的 备 份, 并 且 能 满 足 不 同 应 用 系 统 不 同 用 户 的 各 种 数 据 备 份 需 求 ; 另 外, 通 过 完 善 的 数 据 容 灾 体 系, 确 保 意 外 灾 难 发 生 时 能 通 过 异 地 备 份 的 业 务 数 据 进 行 考 试 中 心 业 务 的 恢 复 包 含 运 行 备 份 和 容 灾 的 统 一 存 储 架 构 如 图 3 所 示 4.4 高 可 靠 的 机 房 机 房 为 运 行 环 境 提 供 电 力 温 湿 度 控 制 等 场 地 保 障, 规 划 的 要 点 是 通 过 冗 余 设 置, 确 保 机 房 场 地 环 境 的 高 可 靠 性, 具 体 应 从 如 下 几 个 方 面 规 划 : 图 3 统 一 的 存 储 架 构 * 优 良 的 机 房 环 境 : 保 持 恒 温 恒 湿 防 静 电 防 尘 的 环 境 * 充 足 的 电 力 保 障 : 采 用 冗 余 电 源 备 份 方 案, 并 保 障 充 分 不 间 断 的 电 力 供 应 * 安 全 系 统 : 采 取 7 伊 24 的 监 控, 通 过 门 禁 系 统 50 中 国 考 试
防 止 无 关 人 员 进 入 机 房 * 合 理 的 布 线 : 采 用 上 下 分 离 的 方 法, 将 强 电 与 弱 电 线 路 分 离 * 消 防 系 统 : 使 用 烟 雾 报 警 系 统 和 环 保 气 体 灭 火 系 统 * 合 理 的 布 局 : 利 于 通 风 散 热 和 设 备 维 护 * 集 中 操 控 : 由 于 机 房 中 的 设 备 都 是 存 放 在 机 柜 中, 不 利 于 管 理 员 进 行 操 作, 同 时 机 房 的 噪 音 很 大, 也 不 适 合 工 作 人 员 长 期 在 里 面 工 作 采 用 远 程 的 显 示 器 鼠 标 键 盘 等 转 换 装 置, 使 管 理 员 可 以 在 操 作 间 甚 至 通 过 网 络 对 每 台 服 务 器 进 行 集 中 操 控 5 结 束 语 储 机 房 进 行 了 具 体 设 计 需 要 指 出 的 是, 为 了 使 基 础 保 障 环 境 发 挥 效 能, 除 了 良 好 的 规 划 和 建 设, 还 应 充 分 重 视 运 行 维 护 和 管 理 包 括 建 立 完 整 的 规 章 制 度 技 术 规 范 操 作 手 册 和 服 务 章 程, 培 养 一 支 高 水 平 运 维 服 务 队 伍, 以 确 保 信 息 系 统 7 伊 24 小 时 的 不 间 断 运 行, 提 供 用 户 满 意 的 信 息 服 务 参 考 文 献 [1] 吴 海 燕. 校 园 数 据 中 心 高 可 用 运 行 环 境 建 设 研 究. 中 国 教 育 信 息 化,2007(5),16~18. 作 者 单 位 院 清 华 大 学 计 算 机 与 信 息 管 理 中 心 教 育 部 考 试 中 心 本 文 讨 论 了 数 字 化 教 育 部 考 试 中 心 基 础 保 障 环 境 规 划, 设 计 了 总 体 结 构, 并 对 网 络 服 务 器 存 Research of Digital Examinations Authority s IT Infrastructure Plan WU Haiyan, CHU Qingjun, Shen Liqiang, YU Jie and ZHAO Lei Abstract: National Education ExaminationsAuthority willbuild DigitalExaminationsAuthority during the 11 th five-year plan,which put more higher requirements on IT infrastructure. This paper discussed this topic and used high availability as the design target.furthermore,it gived specific design on IT infrastructure s component,including high available network,high available server structure,uniform storage structure,high available physical environment. Keywords: Digital Examinations Authority;IT Infrastructure;Plan 51