基于云计算的URP系统设计研究

摘 要： URP（大学资源计划） 是建立在信息技术基础上，其信息服务是以一种松散耦合方式出现。在传统意义的URP系统中，各个应用系统都拥有自己的独立数据库与数据结构，通过接口程序与信息平台对接，为客户端用户提供所需的信息服务。而在各个应用系统间，从物理到逻辑上，它们彼此可能是相对孤立的，只是通过URP登录平台集成给客户端用户。这种方式虽然具有很强的灵活性，但是无法控制整个系统的运行效果，且在系统部署和运维时要耗费大量的人力和物力，而基于云计算的URP系统能较好地解决这一难题。

关键词： URP； 云计算； 资源； 信息服务

中图分类号： TN711?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）09?0019?04

0 概 述

当前，国内大多数高校都建设了相当规模的校园网，在其中部署了为数众多的服务器、个人计算机等终端设备，随着各种主机设备数量的增加，不可避免地出现了数据标准不统一、不规范，“数”出多门（部门），缺乏权威性；在一般高校基本上每个行政部门、各个院（系）、实验室都配置有一台或数台服务器，但是由于各部门工作性质不同，导致了对服务器性能的需求和用途不尽相同，从而出现了计算机资源分配不均，即有些部门或领域的CPU、存储资源出现大量盈余而得不到充分利用，反之，有些部门、领域的CPU、存储资源显得相对严重不足，但又无法使用其他部门空闲的CPU、存储资源，陷入了“想要的得不到，想分走的没出路”的怪圈。诸如此类的问题还有：教学资源分布不均；教学资源更新成本高，更新速度慢；教学资源共享程度低等。这些问题一方面造成了教育资源的重复投入，另一方面造成并扩大了教学质量的差异。因此如何对教学资源进行最大程度、最大范围的整合，成了降低教学成本，提高教学质量，提升国内高校教育教学水平的重要问题。

URP（University Resource Planning，大学资源计划）主要通过建立统一的信息平台与接口标准来实现各个应用系统的集成，其信息服务以一种松散耦合方式出现。计划中的各个应用系统都拥有自己的独立数据库与数据结构，可通过接口程序与信息平台对接为客户端用户提供所需的信息服务。而在各个应用系统间，从物理到逻辑上，它们彼此可能是相对孤立的，只能通过URP登录平台，将所需的服务经集成后给客户端用户使用。这种方式虽然具有很强的灵活性，但是无法控制整个系统的运行效果，系统早期部署和后期的运维都非常困难，对这样的系统缺陷，基于云计算模式来设计的一套URP系统平台可以较好地解决这一难题。

1 基于云计算的URP系统构建思想

1.1 云计算简介

云计算（Cloud Computing）概念首先由Google公司首席执行官埃里克·施密特于2006提出，它实际上是一种全新的网络应用模式，是网格计算、并行计算、分布式计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。

云计算是一种动态的易扩展的且通常是通过互联网提供虚拟化资源的计算方式，用户不需要了解具体功能的实现细节，也不必具有相应的专业知识，更无必要直接掌控设备，而只需关注自己真正需要什么样的资源，以及如何通过网络来得到相应的、无所不在的、方便的、随需的服务，且这种服务无需多少代价。

云计算具有以下特点：

（1）计算资源的集成提高了设备计算能力：云计算把大量计算资源集中在公共资源池中，通过多种方式让不同用户共享计算资源，为支持超大数据量计算提供有力保障；

（2）高可靠性：云计算中的分布式数据中心保证了系统的容灾能力；

（3）虚拟化：云计算支持用户在任意位置、使用不同的终端获取应用服务；

（4）低成本：在云计算中，由于在整个用户群中减少了大量价格极高的服务器，甚至个人电脑等硬件设施的重复购置，不仅节约了成本，同时还减少了由于设备运转带来的电力耗费和碳排放量，最大限度地实现时下世人普遍关注的节能减排目标。

1.2 国内URP现状

在国内，几乎所有的高校都接入了互联网，建立了自己的校园网，在各主管部门及高校自身的重视下，目前我国高校信息化程度越来越高，硬件建设不断升级换代，性能不断提升；与此同时，由于在校园网中部署了为数众多的服务器、个人计算机等终端设备，随着各种主机设备数量的增加，生产数据主体多样化，不可避免地出现了数据标准不统一、不规范，“数”出多门（部门），缺乏权威性；由于计算机硬件和软件系统的部署和不定期的更新升级，使得高校不得不维持相当规模的一支专门的技术队伍，在投入了大量经费的前提下完成整个系统的维护升级，林林总总，都给高校带来巨大的额外负担；除此之外，还存在着系统的容灾能力弱，无弹性扩展能力，电力等能源消耗随系统规模和用户需求增大而快速增加，IT资源利用率低等缺点。诸如此类问题，如果不妥善加以解决，将成为高校信息化建设过程中的主要瓶颈，严重阻碍高校未来的发展。

1.3 基于云计算的URP系统的优点

URP系统的设计初衷是最大限度地统一高校各类资源，利用松散耦合的模式将各应用系统组织在一起，达到有效地解决信息交流、数据交换、资源共享等目的。利用先进的云计算技术构建的URP系统，不仅比利用传统的技术手段更具经济效益和社会效益，而且建成后的系统平台更可靠，更易用。

基于云计算的URP系统的优点主要通过云计算所包含的三种服务模式来体现：SaaS（软件即服务），该服务模式通过浏览器把程序传给广大的用户，从用户角度看，这样会省去在服务器和软件授权上的开支；而在供应商看来，只需要维护一个程序就够了，从而大大能够降低成本；PaaS（平台即服务），基于该服务模式的云计算把开发环境作为一种服务来提供。服务提供商可以使用中间商的设备来开发自己的程序并通过互联网和其服务器传到用户手中；IaaS（平台即服务），这种形式的云计算通过虚拟化技术将服务器和存储等硬件资源进行最大限度的整合，然后为用户提供超强计算能力的服务模式，就像自来水公司把水库中的水以服务的形式源源不断地提供给用户一样。

2 基于云计算的URP系统设计

2.1 基于云计算的URP平台的生态系统分析

一个云计算平台能否成功实施，关键在于能否围绕云平台建立一个具有连续生命力的生态系统。根据目前我国高校教学资源的现状，可将此生态系统的参与者分为三类：应用及资源提供者；URP云计算平台终端用户；平台管理员，他们之间的关系如图1所示。

图1形象描述了基于云计算的URP系统平台上的生态系统。

（1）URP云平台。主要是指那些通过网络连接的众多服务器（物理位置可能在各院系、部门），通过云计算技术将他们整合成一个统一的庞大资源池，虚拟化为一个整体，整个URP云平台的计算能力和存储能力即是各服务器CPU计算能力的总和以及磁盘容量的总和，甚至还超出了它们总和，达到“1+1>2” 的效果。广大师生和相关工作人员只需登录基于云计算的URP系统就能取得自己想要的资源及服务，真正实现资源和服务的按需分配，杜绝了资源的浪费。

（2）应用及资源提供者。主要是指高校各相关的职能部门，如教务处、财务处、学生处等，它们负责向URP云平台提供所需的优质软硬件资源，主用包括日常教学管理和学生管理中所用到的应用服务，保证资源的使用者（主要是广大师生）能及时、准确地获取所需要的服务，能“一站式”、无障碍地处理各类事务；URP云平台的所有者（学校）也能实时监控资源使用者使用资源的数量、效果以及服务的质量；同时，URP云平台的所有者可按资源性质不同，将所有资源进行分类储存和管理，并在此基础上搭建对应的子云计算平台供特定用户使用。

（3）URP云平台终端用户。这里的URP云平台终端用户，实际上就是分布在各地的、各个院系的广大师生，以及各部门的相关工作人员。他们没有必要直接拥有一台电脑和相应的应用软件等资源，只需在客户端通过各种浏览器在“云”中量身定制自己所需要的资源和应用等服务，并且云计算平台会通过网络迅速将各种计算的结果和各种资源返回给终端用户。

（4）云计算平台管理员。云计算平台管理员负责云计算平台运营所需要的基础设施及管理服务的运行和维护，比如：7*24小时的在线保证、系统灾难备份与恢复、负载均衡与设备集群管理、软件升级更新、提供客户服务等。

2.2 基于云计算的URP平台架构设计

基于云计算的URP平台实现方案框架如图2所示。该框架共分三层，从下到上分别是：URP支撑层、URP平台层、URP应用层，它们分别对应IaaS服务层、PaaS服务层、SaaS服务层。通过云计算中的虚拟化技术，对各类资源加以整合，在各层中部署了功能强大的组件。

“URP支撑层”提供一个基本的支撑平台，通过虚拟化技术实现各个服务器之间的互联互通，各存储设备和其他网络设备资源进行整合，最终实现资源的高度统一、成为一个整体，减少了不同资源之间的边际成本，增强了规模效益，形成超强的计算能力、存储能力和容灾备份能力。

“URP平台层”是URP支撑层和URP应用层的中继层和后进的一种云服务模式，它为上层即URP应用层提供一个灵活、优化的运行环境，支持自动弹性伸缩企业应用运行。URP云平台能够向高校各部门、教学的各个环节提供进行定制化研发的中间件平台，同时提供所需的数据库和应用服务器及开发工具等。通过URP云平台服务，可以提高校园网中的资源数量，使基于校园网的各种应用开发更加便捷、规范，提高了开发效率，降低了URP应用开发的门槛，这也充分体现了互联网的低成本、高效率、规模化应用的特性。

“URP应用层”是涵盖了校园办公系统、教务管理系统、师生协同学习系统、云图书馆、数据挖掘与决策支持系统等。在这一层上的所有应用，其硬件支撑来自于底层的URP支撑层，数据库和中间件及运行平台由位于第二层的URP平台层提供。URP应用层充分利用Web 2.0中的AJAX等技术，使校园网上的各种Web应用易用性更强，更加人性化，所有应用程序都在Internet上运行，用户只需要一个浏览器，而无需再在客户端安装和部署任何其他额外的软件，大大节省了成本和用户的时间和精力。

2.3 基于云计算的URP系统实现

在此，以URP应用层的功能实现为例，叙述URP系统的实现过程。根据目前国内高校用户现状，本系统的URP应用层主要采用Web Service技术，由于篇幅有限，在此简单介绍如何在基于云计算的URP平台上设计教务管理系统，并以此为例来说明SaaS服务在URP系统中运行，在Microsoft Visual Studio 2008开发环境下，其简要的代码如下：

using System.Web；

using System.Web.Services；

using URP.Data；

namespace URP.SaaSService

{ Public class UserManage：

System.Web.Services.WebService

{......

[WebMethod（Description=" 获取学生基本情况服务"）]

public DataSet GetStudentBaseDocument（string optID， string optPWD， string conditionText， string fieldList）

{if（！_um.IsOperable（optID，optPWD，"StudentDocumentQuery"）） return null； //判断操作是否合法

try{在URP资源库中查询，如查找到，随即将资源返回给客户端；}

catch{ return null；}}

[WebMethod（Description="获取学生状态信息服务"）]

public DataSet GetStudentDocumentState（string optID， string optPWD， string conditionText， string fieldList）

{

if（！_um.IsOperable（optID，optPWD，"StudentDocumentStateQuery"）） return null； //判断操作是否合法

try{在URP资源库中查询，如查找到，随即将资源返回给客户端；}

catch{return null；}}

[WebMethod（Description="获取所有用户信息服务"）]

public DataSet GetUsers（string userID， string userPWD， string condition）{

try

{在URP资源库中查询，如查找到，随即将资源返回给客户端；}

catch

{return null；}}

[WebMethod（Description=" 获取当前学期学生注册信息"）]

public DataSet GetRegistryStudentList（string optID， string optPWD）{

try

{在URP资源库中查询，如查找到，随即将资源返回给客户端；}

catch{return null； }}

[WebMethod（Description="获取自己的信息服务"）]

public DataSet GetUserInfo（string userID， string userPWD）{ if （！CheckUserPassword（userID， userPWD）） return null；

try{在URP资源库中查询，如查找到，随即将资源返回给客户端；}

catch{return null； }}

[WebMethod（Description="开启或关闭URP云平台某项功能"）]

public int SetFunctionEnable（string optID， string optPWD， string funString， bool enable）{

if （！_um.IsOperable（optID， optPWD， funString + "Manage"）） return ?1；

try

{对URP云平台实施相应的管理功能；}

catch

{return 出错信息；}}}

3 结 语

基于云计算的URP系统适应了高校信息化潮流，按照云计算思想构建的URP系统可对目前高校庞大而复杂的教学资源进行合理分配和高效地整合，本文将云计算的概念引入了大学资源计划管理（URP）中，并提出了这一应用的实施方案，最后设计出了实现URP应用层的部分程序代码，程序运行结果表明文中所给出的解决方案是有效的。云计算理论是一种很有价值的信息系统工程思想，也是一个全新的领域。特别是在全社会积极倡导节约能源、保护环境的当下，基于云计算的URP系统构建和发展尤为紧迫而重要。目前关于云计算在高校教学资源管理中的应用研究还很少，有待更多学者的进一步关注。

参考文献

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