基于云计算的智慧校园服务平台架构的设计和实现

王 蕊

（辽宁建筑职业学院，辽宁 辽阳 111000）

基于云计算的智慧校园服务平台架构的设计和实现

王 蕊

（辽宁建筑职业学院，辽宁 辽阳 111000）

随着云计算的发展，智慧校园的建设得到了更好的发展。文章在对智慧校园用户的需求分析的基础上，介绍了基于云计算智慧校园服务平台架构设计的设计原则、体系结构的设计、拓扑结构的设计以及平台开发环境及群集部署、数据存储实现的方法等。

智慧校园；云计算；服务模式；体系结构

智慧校园是在数字化校园的延伸，智慧校园概念被提出后，先后有很多高校加入到智慧校园的建设之中。所谓的智慧校园，就是利用云计算、物联网等Web 3.0技术，实现高效的校务管理、创新的网络科研、丰富的校园文化和方便的校园生活的智慧校园［1］，其具有环境智能化、服务全面化、决策科学化、资源共享化等典型特征。

1　需求分析

需求分析的任务是通过详细地调查平台要处理的对象，充分了解原校园信息化建设的状况，明确不同用户的各种需求，在此基础之上确定新系统的功能。智慧校园服务平台是为高校的师生服务的。在设计之前，确定用户的角色、用户的需求分析、功能性需求分析及非功能性需求分析。

1.1 用户组和角色

（1）用户组。按照高校的机构设置，把用户组设为三级。一级用户组为各学院、学生处、教务处、图书馆等一级管理部门，二级用户组为一级管理部门的下属组织，三级用户组为个人用户。

（2）角色。角色分为管理员和普通用户。和用户组相对应的有一级、二级、三级管理员；普通用户为学生、教师等实际操作者。

1.2 用户需求分析

不同的用户根据实际工作的需要对系统的需求不同。如：教师或学生在使用智慧校园系统平台时，输入用户名和密码一次便可以访问所有的应用；系统需要提供足够大的网络存储空间服务，可以下载、上传、共享教学文件。高校管理者的需求是系统的性价比，智慧校园平台的资源整合、访问控制等。

1.3 功能性需求分析

（1）数据存储。数据存储的功能性需求包括数据的上传下载，数据的删除、复制、剪切、粘贴等基本操作，数据详细信息的获取、更改，数据共享及权限等。

（2）数据计算。用户只需要将计算任务上传至服务器，由服务器执行计算任务，返回计算的结果或状态。

（3）Web服务统一管理。平台上所有的Web 服务会随着校园平台的建设逐渐增多，需要集中管理。具体包括服务注册、服务查询、服务更新等。

（4）统一身份认证。身份认证统一由认证服务器进行身份识别。

1.4 非功能性需求分析

非功能性需求分析包括性能需求、可靠性需求、扩展性需求、易用性需求等。

2　基于云计算的智慧校园服务平台架构的设计

基于云计算的智慧校园服务平台架构设计的总体目标是：整合并共享高校现有的校园信息化建设的软、硬件资源，利用先进的云计算功能，通过云计算提供的服务模式，进行智慧校园服务平台架构的设计与实现。

2.1 设计的原则

智慧校园服务平台架构的设计基于先进的云技术，采用主流的技术标准，本着先进性、实用性、健壮性、可扩展性的原则，实现资源利用的最大化，极大程度满足用户的需求。

2.2 体系架构的设计

云计算提供的服务模式分为3类：软件即服务（SaaS），平台即服务（PaaS）和基础设施即服务（IaaS）［2］。所以在进行智慧校园服务平台体系架构划分时，把整个体系架构分为基础层、平台层、软件层。具体架构如图1所示。

图1　智慧校园服务平台体系架构

2.3 拓扑结构设计

在确定采用云架构后，DSCP，WSAP，UAP等服务，需要不同的底层硬件支撑，统一由云技术将基础设施虚拟化而提供。云计算基础设施的架构可以分为公有云、私有云和混合云3类。出于对数据安全的考虑，智慧校园服务平台采用私有云。所谓的私有云就是将云基础设施与相应的软、硬件资源在校园内部防火墙内建立，仅供内部人员使用，同时提供外部访问的方式。其拓扑结构如图2所示。

图2　基于云计算的智慧校园服务平台拓扑结构

3　平台开发环境及群集部署

智慧校园服务平台使用8台通用计算机组建小型的Hadoop［3］集群来搭建云计算环境。Hadoop是云计算中比较热门的技术，专门用来设计处理大规模数据的计算框架，它可以为应用程序提供数据处理的接口，稳定、可靠，通过接口，开发者不需要关心底层框架的实现细节。部署Hadoop需要在Linux系统上，所以将其作为开发环境，Java作为开发语言，云计算集群部署如下：

（1）节点配置。设置八台节点的IP地址，将第一个节点设置为主节点NameNode，其它7个节点为数据节点DataNode。在每个节点上安装UbuntuLinux12.04系统，之后在其上建立Hadoop用户账户，并在NameNode集群节点上安装Hadoop-1.0.4。

（2）NameNode和DataNode 配置。修改每台计算机的hosts文件。

（3）SSH免密码远程登录配置。Hadoop集群中各个节点彼此之间进行数据访问，访问时要进行安全性验证，换句话说就是要进行远程安全登录，是使用SSH通过密钥和加密、解密的方法来实现的。为了避免每次访问都要验证，节省时间，配置SSH免密码远程接入，在NameNode节点上生成公钥，之后将公钥复制到其它的DataNode。如果首次接入成功后，以后的访问就无需密码验证。

（4）Hadoop集群配置。配置Hadoop核心文件，包括core-site.xml，HDFS，hdfs-site.xml，MapReduce，mapredsite.xml。配置core-site.xml如下：

修改文件masters，设置SmartCampus-01为主节点：修改文件slaves，设置其它节点为从节点，之后将masters和slaves文件复制到其它的DataNode中。

4　数据存储服务的实现

智慧校园平台的数据存储服务主要是指文件的上传和下载。对于智慧校园平台用户来说上传是把本地文件传到HDFS 集群，文件存储在代理用户的地址下，文件的上传和下载都是通过业务层来调用持久层的方法来实现。上传的操作是由DfsProxy类的copyFromLocal（）来实现，下载的操作是通过DfsProxy类中的getFileStream（String uri）来实现。

5　WSAP服务统一访问平台的实现

服务注册是通过IServiceRegister接口中的registerService（）方法来实现的，在用户提交的模板信息中，通过ServiceUtil检查服务地址是否存在，通过校验后，调用持久层的save（）方法来实现服务注册。

服务更新是通过IServiceUpdate接口中的updateService（）和cancelService（）方法来实现的。

6　结语

将云计算应用到校园信息化建设之中，通过数据分析，挖掘有用信息，通过决策优化，为用户提供智能、人性化的服务。在基于云计算进行智慧校园服务平台架构设计时要充分考虑院校自身资源的利用，把教学资源进行整合，合理地规划和设计，最大程度地发挥云计算的优势。

［1］孙柏祥.云计算—高校教育信息化建设和发展的新模式［J］.中国电化教育.2010（5）：123-125.

［2］廖云鹏.云计算架构的模拟实现［D］.南昌：南昌大学，2010.

［3］高新成，王莉利.基于Hadoop的校园云存储系统的研究［J］.陕西理工学院学报：自然科学版，2012（4）：30-35.

The Design and Implementation of Intelligent Campus Service Platform Architecture Based on Cloud Computing

Wang Rui
（Liaoning Jianzhu Vocational University， Liaoyang 111000， China）

With the development of cloud computing， the construction of the intelligent campus can be better implemented.On the basis of analysis of intelligent campus users' demand， this paper introduced the design principle of intelligent campus service platform architecture design and system structure design and platform development environment and cluster deployment and data storage method.

intelligent campus； cloud computing； service model； system architecture

王蕊（1980— ），女，辽宁辽阳，硕士，讲师；研究方向：计算机科学与技术。