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随着网络技术与软件技术的不断发展,一个神秘而又飘渺的新名词——“云计算”频繁出现在我们的视野中。关于“云计算”的概念,读者通过百度或谷歌,就可以非常便利地检索到。在云计算的诸多特点中,廉价性和潜在的危险性是本文讨论的重点。
首先是廉价性。由于“云”具有特殊的容错措施,架构者可以采用极其廉价的节点来构成“云”。“云”的自动化集中式管理,也使得大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本。此外,“云”的通用性使资源的利用率较传统方式有了大幅提升。因此,用户可以充分享受“云”的低成本优势,只需花费几百美元、几天时间,就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。
其次是潜在的危险性。云计算服务除了提供计算服务外,必然还提供存储服务。但云计算服务当前还垄断在仅能够提供商业信用的私人机构(企业)手中。这样一来,政府机构、商业机构(特别像银行等持有敏感数据的商业机构),就应该对云计算服务保持足够的警惕。商业用户一旦大规模使用私人机构提供的云计算服务,就不可避免地会受到这些私人机构对信息的挟持。尽管云计算中的数据对其他云计算用户是保密的,但对提供云计算的商业机构来说,云计算的用户是毫无秘密可言。这就像常人不能监听别人的电话,但在电信公司内部,他们可以随时监听任何电话。所有这些潜在的危险,是商业机构和政府机构选择云计算服务(特别是国外机构提供的云计算服务)时,不得不考虑的一个重要前提。同时糟糕的是,你的提供商会被收购吗?或者更糟糕的是,会破产吗?如果是这样,对方需要多久才能把数据交还给你,采用的格式允不允许你导入到另一家提供商的基础设施上?这里所提到的每一项问题都可能带来灾难性的后果。
目前,基础教育领域正处于传统的信息化基础环境建设向服务于教育教学和管理工作的应用系统建设转变的过程中。由建设基础教育的信息化向建设信息化的基础教育的转变,成为各级区域信息化建设主管部门考虑的重要任务。
北京市朝阳区作为首都经济大区和人口大区,面积超过470平方公里,常住人口超过300万,基础教育对信息化应用有着较为迫切的需求。从2007年起,全区开展了以“数字化校园建设”、“学校信息化应用星火计划建设”等为代表的一大批信息化应用建设项目。这些应用项目提升了教师的教学能力和学校的教学质量,并且在基础教育信息化建设方面取得了一定的经验。但在信息化应用系统的建设过程中,有三个突出的问题摆在了我们的面前。
第一,为了充分发挥各项信息化应用系统的效能,势必对各项系统进行包括认证、界面、数据乃至工作流程上的整合,从而带来对服务器、存储设备、认证系统、数据中心等各项软硬件基础系统的需求。原有按“校校通”标准建设的校园网,其所配套的服务器数量显然无法满足这类规模应用的需求,同时还需要研发、部署大量的底层支持软件系统。在个别试点探索阶段,这些对于资金投入上的需求并不明显,但一旦开始大规模部署,就会形成一定的资金压力。按照目前朝阳区约300所学校计算,仅服务器投入一项就可能超过3000万元。基础教育的学校通常规模有限,规模较小的学校学生仅有200名左右,教职工不过20名;规模较大的学校,学生也不过2000名,教职工300名左右。其硬件设备的使用率可想而知,大量的CPU计算能力被闲置,大量的内存用于存储操作系统与服务软件的基础数据(该类型数据在各学校的系统中基本相同),从而造成了大量的资金需求与软硬件系统使用效率偏低之间的矛盾,甚至造成性能闲置(目前绝大部分服务器CPU使用率平均仅为1%)。
第二,大量的信息化应用与软硬件系统部署后,势必需要进行专人维护。与高校不同,中小学校IT人员的技术水平参差不齐,且大部分承担着多项其他方面的任务,工作压力较大,鲜有时间提高自身的技术能力。而且,信息化应用系统的复杂程度比传统的校园网高得多,绝大多数学校均不具备自身维护能力。另外,包括诸如备份软硬件设备等的必要安全工作,也将对资金产生相当的需求。这就造成学校教育教学与管理工作对信息化系统依赖与自身维护能力无法满足稳定性需求之间的矛盾。
第三,因建设标准与具体实践上的差异,难以对分散建设的各类系统进行整合,需要大量的数据与业务中间件进行转化,不仅会增加软件开发的困难,还会产生大量的资金需求,难以保障效率。
“云计算”概念的引入,恰巧可以帮助我们解决上述棘手问题。
首先,目前区域基础教育管理部门的主要任务是主导信息化软件系统的建设工作,统一提供包括服务器、存储设备、统一身份认证、数据存储中心软件、Web中间件等在内的各类软硬件基础系统,并利用包括虚拟化在内的技术,进一步提升服务器硬件,特别是在CPU计算的使用效率。如,经过虚拟化处理后,一套仅10U空间的刀片式服务器群(可以提供最高32颗8核心CPU以及最大4TB内存容量),即可满足绝大多数与朝阳区规模相当的区域技术教育系统在计算方面的全部需求。
其次,区域基础教育管理中心可以通过招募、指派或以服务外包的形式,让专门的高水平技术人员对整个系统进行维护,并建设统一的数据备份、网络防护、补丁升级、策略制定等安全保障系统,甚至建设双机热备、异地容灾系统等项目,具备应用系统的高可用能力。这些系统的硬件成本仅为学校端建设同样功能系统的1/4或更低,且系统设计复杂程度大大降低,管理与维护工作相对简单、方便,从而以最佳的效率与成本方式满足各教育单位对系统的可靠性依赖需求。由于各引用系统的开发和数据格式都遵循统一的标准,它们之间的集成变得更加容易。由于免除了中间件的困扰,各系统间的协同变得更加高效,尤其值得一提的是,这还节省了相关部分的资金。在制定有关标准时,只需考虑必要的向前兼容性,即可保障原有系统的正常运行,从而在最大程度上保护投资,提高绩效。
再次,由于区域教育管理中心统一主持信息化应用系统的建设工作,各项应用系统将遵循统一的标准进行设计和开发,兼容性控制就会容易得多。绝大多数信息化应用系统由区域基础教育主管部门建设并负责运行,各教育单位只需使用区域基础教育主管部门为他们提供的应用系统即可,不需要采购新的硬件、不需要考虑系统的维护、可用性与升级等问题。在使用过程中,各项应用系统的数据更新也比目前采用的方式快捷、及时,因为这些数据的更新将成为学校干部教师日常工作与学生学习的一部分,从而使用于各项教育决策的数据更加贴近基础教育单位的教育教学实际情况,分析结果更有价值。
最后,通过建设区域教育与部分重点学校的“私有云”,数据的安全性可以得到很好的解决。因为所有软硬件支持系统、数据存储与应用系统的运行维护均掌握在区域基础教育的管理者手中,保障了数据的安全与系统的稳定运行。对于有能力的学校,还可以建设小规模的“私有云”,或将学校的私有系统加入区域教育系统的“私有云”中,借助区域“私有云”中的软件支持系统资源(如身份认证与数据标准等),开展具备自身特点的各项应用。只要这些应用的开发和数据格式都遵循统一的区域标准,就可以保证与其他系统的兼容,甚至还可以利用开放的API(引用程序接口)实现工作流程上的融合。
我们相信,“云计算”的概念对区域基础教育信息化的发展有着重要的意义。它不但可以改变传统的信息化应用系统建设模式,还将在一定程度上改变学校干部、教师的工作方式,甚至生活方式。
(作者单位:北京朝阳区现代教育技术信息网络中心)
首先是廉价性。由于“云”具有特殊的容错措施,架构者可以采用极其廉价的节点来构成“云”。“云”的自动化集中式管理,也使得大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本。此外,“云”的通用性使资源的利用率较传统方式有了大幅提升。因此,用户可以充分享受“云”的低成本优势,只需花费几百美元、几天时间,就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。
其次是潜在的危险性。云计算服务除了提供计算服务外,必然还提供存储服务。但云计算服务当前还垄断在仅能够提供商业信用的私人机构(企业)手中。这样一来,政府机构、商业机构(特别像银行等持有敏感数据的商业机构),就应该对云计算服务保持足够的警惕。商业用户一旦大规模使用私人机构提供的云计算服务,就不可避免地会受到这些私人机构对信息的挟持。尽管云计算中的数据对其他云计算用户是保密的,但对提供云计算的商业机构来说,云计算的用户是毫无秘密可言。这就像常人不能监听别人的电话,但在电信公司内部,他们可以随时监听任何电话。所有这些潜在的危险,是商业机构和政府机构选择云计算服务(特别是国外机构提供的云计算服务)时,不得不考虑的一个重要前提。同时糟糕的是,你的提供商会被收购吗?或者更糟糕的是,会破产吗?如果是这样,对方需要多久才能把数据交还给你,采用的格式允不允许你导入到另一家提供商的基础设施上?这里所提到的每一项问题都可能带来灾难性的后果。
目前,基础教育领域正处于传统的信息化基础环境建设向服务于教育教学和管理工作的应用系统建设转变的过程中。由建设基础教育的信息化向建设信息化的基础教育的转变,成为各级区域信息化建设主管部门考虑的重要任务。
北京市朝阳区作为首都经济大区和人口大区,面积超过470平方公里,常住人口超过300万,基础教育对信息化应用有着较为迫切的需求。从2007年起,全区开展了以“数字化校园建设”、“学校信息化应用星火计划建设”等为代表的一大批信息化应用建设项目。这些应用项目提升了教师的教学能力和学校的教学质量,并且在基础教育信息化建设方面取得了一定的经验。但在信息化应用系统的建设过程中,有三个突出的问题摆在了我们的面前。
第一,为了充分发挥各项信息化应用系统的效能,势必对各项系统进行包括认证、界面、数据乃至工作流程上的整合,从而带来对服务器、存储设备、认证系统、数据中心等各项软硬件基础系统的需求。原有按“校校通”标准建设的校园网,其所配套的服务器数量显然无法满足这类规模应用的需求,同时还需要研发、部署大量的底层支持软件系统。在个别试点探索阶段,这些对于资金投入上的需求并不明显,但一旦开始大规模部署,就会形成一定的资金压力。按照目前朝阳区约300所学校计算,仅服务器投入一项就可能超过3000万元。基础教育的学校通常规模有限,规模较小的学校学生仅有200名左右,教职工不过20名;规模较大的学校,学生也不过2000名,教职工300名左右。其硬件设备的使用率可想而知,大量的CPU计算能力被闲置,大量的内存用于存储操作系统与服务软件的基础数据(该类型数据在各学校的系统中基本相同),从而造成了大量的资金需求与软硬件系统使用效率偏低之间的矛盾,甚至造成性能闲置(目前绝大部分服务器CPU使用率平均仅为1%)。
第二,大量的信息化应用与软硬件系统部署后,势必需要进行专人维护。与高校不同,中小学校IT人员的技术水平参差不齐,且大部分承担着多项其他方面的任务,工作压力较大,鲜有时间提高自身的技术能力。而且,信息化应用系统的复杂程度比传统的校园网高得多,绝大多数学校均不具备自身维护能力。另外,包括诸如备份软硬件设备等的必要安全工作,也将对资金产生相当的需求。这就造成学校教育教学与管理工作对信息化系统依赖与自身维护能力无法满足稳定性需求之间的矛盾。
第三,因建设标准与具体实践上的差异,难以对分散建设的各类系统进行整合,需要大量的数据与业务中间件进行转化,不仅会增加软件开发的困难,还会产生大量的资金需求,难以保障效率。
“云计算”概念的引入,恰巧可以帮助我们解决上述棘手问题。
首先,目前区域基础教育管理部门的主要任务是主导信息化软件系统的建设工作,统一提供包括服务器、存储设备、统一身份认证、数据存储中心软件、Web中间件等在内的各类软硬件基础系统,并利用包括虚拟化在内的技术,进一步提升服务器硬件,特别是在CPU计算的使用效率。如,经过虚拟化处理后,一套仅10U空间的刀片式服务器群(可以提供最高32颗8核心CPU以及最大4TB内存容量),即可满足绝大多数与朝阳区规模相当的区域技术教育系统在计算方面的全部需求。
其次,区域基础教育管理中心可以通过招募、指派或以服务外包的形式,让专门的高水平技术人员对整个系统进行维护,并建设统一的数据备份、网络防护、补丁升级、策略制定等安全保障系统,甚至建设双机热备、异地容灾系统等项目,具备应用系统的高可用能力。这些系统的硬件成本仅为学校端建设同样功能系统的1/4或更低,且系统设计复杂程度大大降低,管理与维护工作相对简单、方便,从而以最佳的效率与成本方式满足各教育单位对系统的可靠性依赖需求。由于各引用系统的开发和数据格式都遵循统一的标准,它们之间的集成变得更加容易。由于免除了中间件的困扰,各系统间的协同变得更加高效,尤其值得一提的是,这还节省了相关部分的资金。在制定有关标准时,只需考虑必要的向前兼容性,即可保障原有系统的正常运行,从而在最大程度上保护投资,提高绩效。
再次,由于区域教育管理中心统一主持信息化应用系统的建设工作,各项应用系统将遵循统一的标准进行设计和开发,兼容性控制就会容易得多。绝大多数信息化应用系统由区域基础教育主管部门建设并负责运行,各教育单位只需使用区域基础教育主管部门为他们提供的应用系统即可,不需要采购新的硬件、不需要考虑系统的维护、可用性与升级等问题。在使用过程中,各项应用系统的数据更新也比目前采用的方式快捷、及时,因为这些数据的更新将成为学校干部教师日常工作与学生学习的一部分,从而使用于各项教育决策的数据更加贴近基础教育单位的教育教学实际情况,分析结果更有价值。
最后,通过建设区域教育与部分重点学校的“私有云”,数据的安全性可以得到很好的解决。因为所有软硬件支持系统、数据存储与应用系统的运行维护均掌握在区域基础教育的管理者手中,保障了数据的安全与系统的稳定运行。对于有能力的学校,还可以建设小规模的“私有云”,或将学校的私有系统加入区域教育系统的“私有云”中,借助区域“私有云”中的软件支持系统资源(如身份认证与数据标准等),开展具备自身特点的各项应用。只要这些应用的开发和数据格式都遵循统一的区域标准,就可以保证与其他系统的兼容,甚至还可以利用开放的API(引用程序接口)实现工作流程上的融合。
我们相信,“云计算”的概念对区域基础教育信息化的发展有着重要的意义。它不但可以改变传统的信息化应用系统建设模式,还将在一定程度上改变学校干部、教师的工作方式,甚至生活方式。
(作者单位:北京朝阳区现代教育技术信息网络中心)