教学服务系统备份方案初探

田伟先

北京工业大学 北京 100124

教学服务系统备份方案初探

田伟先

北京工业大学 北京 100124

高等院校应该对教学服务系统的使用进行规划，防止教学过程中灾难性事件的发生。文中探讨了3种教学服务系统备份方案，分别为分散式教学服务系统备份方案、集中式教学服务系统备份方案和混合式教学服务系统备份方案，并提出了选择不同教学服务系统备份方案应遵循的基本原则。

教学服务系统；教学服务系统备份方案；教学需要与经济性

随着计算机技术的快速发展，计算机应用已经渗透到与人类生产活动相关的各个领域。我国高等教育活动中引入计算机进行辅助教学和开展科学研究工作时间虽然相对较晚，形式也较简单，但是近几年发展速度很快，规模很大，对促进我国高等教育的教学思想和教学手段的改革产生了重要的影响。各高等院校都购买了许多教学软件安装在专用服务器上，取得了不错的效果。但随着教学软件和服务器数量的增加，如何对服务器系统的使用进行规划，尽可能提高系统的使用效益，如何对教学软件系统进行备份，防止教学过程中灾难性事件的发生，成为系统维护人员的重要任务。

一、教学服务系统及其特点

我们把安装有教学软件的服务器及其上的操作系统称为教学服务系统。由于预算和经费使用等方面的限制，目前各高等院校购买的用于教学的服务器多是基于X86架构的入门级或中低端PC服务器。由于这类服务器的产品销售价格低，生产厂商为了保证产品利润，降低生产制造成本，在产品设计、生产、制造、测试、售后服务各个环节上的投入都比不上高端产品。在服务器运行的可靠性和稳定性方面的表现也差强人意，有些服务器在刚刚超过保修期，甚至在保修期间内就会出现各种各样的硬件问题。

此类服务器所安装的操作系统多数是Windows Server系列。相对来说，该类操作系统漏洞较多，使用广泛，专门针对该类操作系统的病毒和木马较多，易受攻击，安全性较低，在关键性应用方面的表现不能令人满意。

教学应用软件系统开发商所采用的技术多数是基于Windows平台的.net技术，数据库使用的多是微软公司的SQL Server，该类技术的特点是重视开发人员的开发效率，对最终用户的系统安全性考虑较少，因而开发出来的软件应用系统安全性不好。

在相关人力资源方面，由于当前高等学校内的人事制度和收入分配制度对实验技术人员的政策方面存在的现实问题和社会对该类人才的巨大需求，技术水平高的人才很难留在教学实验中心工作，造成现在各高校教学实验中心的系统维护人员的技术水平参差不齐。许多教学实验中心的系统维护人员对发生系统级的灾难性事故的严重性准备不足或没有准备，或者即使发生了该类故障也没有能力解决。

总之，高等院校内的教学服务系统的特点是容易出现系统故障，操作系统平台本身和教学应用软件开发使用的系统架构技术不安全，系统维护人员技术水平不高，不能完全胜任系统管理工作的需要。

二、高等院校对教学服务系统的要求

高等院校的教学工作具有严肃性强、连续性强、计划性强的特点。高等院校所从事的知识传授工作是严肃的，为了完成任务，高校的课程教学安排时间紧，教学计划可执行性强，教学课程设置连续性强、时段性强、逻辑性强，教学服务系统不允许出现服务连接不上或意外当机等干扰正常教学工作的情况。

教学内容的丰富性和教学时间的紧迫性。互联网的出现使得知识的传播速度大大加快，各门课程的教学内容也比以前更加丰富得多了，许多课程的教学学时数却比以往减少了，任课教师需要在更短的时间内给学生传授更多的知识。依赖于教学服务系统的课堂教学对系统稳定性提出了更高的要求。

教师对教学服务系统的依赖性越来越强。越来越多的教师不仅要通过教学服务系统完成课堂教学过程，课后的问题答疑和作业布置也通过教学服务系统来完成，甚至有的教师通过教学系统给学生评定成绩，把原来许多耗时的手工工作借助教学应用软件来替代，而把更多的时间和精力放到教学内容的组织和教学过程环节的设计上。教学过程越来越离不开教学服务系统的支持。

教学管理的严格性。高等院校对教学过程的管理都很严格。有的高校还制定了相应的教学事故等级认定处理条例,对教师的出勤、上课、监考等教学过程进行严格管理,不允许在教学过程中出现问题。如何确保教学服务系统的正常运行,把系统运行问题出现的概率减小到最低程度,是对系统维护人员的重大挑战。

三、教学服务系统备份方案

高等院校教学特点和教学过程对教学服务系统的严格要求，决定了它必须要有良好的使用备份方案。根据多年的教学服务系统使用维护工作经验，从目前高等学校的教学基础设施实际情况看，备份方案主要有以下3种。

第一种我们称为分散式教学服务系统备份方案,也称孤岛式教学服务系统备份方案。在一台服务器上只安装一个教学应用软件,我们称这台服务器为主服务器。同时把教学应用软件安装在另外一台服务器上以做应急之需,作为备份方案,我们把这台服务器称为备份服务器。当主服务器由于硬件故障或者由于感染了病毒和木马等原因导致系统出现问题不能或不宜继续使用时,备份服务器可在最短的时间内继续主服务器的工作,不会影响到教学过程的正常进行。而且,由于系统中所安装的教学应用软件数量较少,主服务器的系统维护或者重新安装所花费的时间也很少,维护成本低。这个方案的缺点是每台主服务器需同时配备一台备份服务器,硬件投入成本偏高。这种备份方案适用于教学应用软件资源较少而硬件资源丰富的环境。

第二种我们称为集中式教学服务系统备份方案。在一台服务器上安装多个教学应用软件，作为主服务器使用。同时，把多个相同的教学应用软件安装在另外一台服务器上，作为备份服务器使用。这种模式的优点是大大减少了对硬件设备即服务器数量的需求，对硬件设备的投入大大减少，硬件成本降低。缺点是技术维护难度大。因为现在的教学应用软件生产商出于对知识产权保护的需要，都要采取各种技术手段对软件进行加密，系统多了，就可能存在各种潜在的系统冲突问题。当一个系统出现问题进行维护时，必须考虑到其它的系统是否会受影响。这个备份方案中数据库管理系统也是一个必须要关注的问题。现在大多数教学应用软件都用到数据库管理系统，当在一台服务器上安装多个使用同一个数据库管理系统的教学应用软件时，对系统维护人员的技术水平提出了更高的要求。如果服务器硬件系统出现故障，不只是操作系统需要重新安装，打各种各样的补丁，所有的教学应用软件也都要重新安装调试，所需的工作量很大，维护成本很高。这种教学服务系统备份方案适用于服务器数量较少、教学应用软件数量较多的环境。

第三种我们称为混合式教学服务系统备份方案，就是综合考虑上述2种备份方案的特点一起使用。对于重要的或需要2台服务器运行的教学应用软件系统采用分散式服务器备份方案。这类系统往往要求将系统当机时间减少到最少，以保证系统长时间不间断运行，虽然占用较多的硬件设备资源，但是却为系统运行提供了更多的可靠性、稳定性、运行时间保障和更少的系统维护时间。对于占用系统资源较少的可安装到同一台服务器上的教学应用软件，可以采用集中式教学服务系统备份方案。这样可以大大减少所需要的服务器数量，又能同时给多门课程提供教学服务支持。这种备份方案适用于服务器数量较多，教学应用软件数量也多的环境。

四、发展趋势

从目前计算机技术发展趋势看，利用软件技术进行服务器系统备份从而节省成本是一个方向。目前比较流行的方式有2种，一种是引入虚拟化技术进行系统备份，另外一种是采用系统备份管理软件进行系统备份。采用虚拟化技术主要是指利用VMware等专用软件系统在1台服务器上安装多个操作系统，一个教学软件安装在1个操作系统中，而这个操作系统及其上安装的软件系统在整个虚拟化系统中只是一个文件。当一个系统出现故障时，可以通过重定向到原来的备份文件进行快速恢复。采用系统备份管理软件进行备份，其原理和操作类似于PC机上常用的Ghost技术，即通过IBM Tivoli等系统管理软件将其它服务器系统进行整机备份，因为服务器系统的文件比PC机上的大得多，这种备份方案必须要配备相应的磁盘存储系统或磁盘阵列，而且其管理过程对系统维护人员的技能要求也更高。

五、结束语

选择哪种方式的教学软件服务备份方案，要根据具体情况，充分考虑已有的软件和硬件情况，以及将来教学科研工作的发展需要，并与当前的计算机技术的发展趋势紧密相联，进行选择，以达到教学需要满足与经济性之间的平衡为基本原则。

[1]孟静.操作系统教程—原理与实例分析(第2版)[M].北京：高等教育出版社，2006

[2]王小琼，杨志国，敬军.Windows Server 2003网络配置与管理[M].北京：人民邮电出版社，2007

[3]冷罡华.Ubuntu Server最佳方案[M].北京：电子工业出版社，2009

Studies on backup solution of teaching service system

Tian Weixian
Beijing university of technology, Beijing, 100124, China

To avoid the system collapse and disaster during teaching activities, labs of university schools should make backup and recover plan on teaching service systems. This paper discussed three backup solutions of teaching service systems, including distributed backup solution, centralized backup solution and mixed backup solution. Furthermore, some basic principles of choosing backup solutions are given at the end.

teaching service system; backup solution; demands of teaching systems

2010-05-06

田伟先，本科，助理研究员。