文/李昕

H U B系統(tǒng)是為全校師生員工和管理服務部門在本科生、研究生管理方面提供一個一攬子的信息訪問門戶。目前，H U B系統(tǒng)集成了華中科技大學1 1個專門業(yè)務管理系統(tǒng)和5個公共信息服務平臺，實現(xiàn)了信息匯聚和資源共享。

在華中科技大學的眾多信息化應用中，“華中科技大學HU B系統(tǒng)”是最重要的一個應用軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在為全校師生員工和管理服務部門在本科生、研究生管理方面提供一個一攬子的信息訪問門戶。目前，H U B系統(tǒng)集成了華中科技大學1 1個專門業(yè)務管理系統(tǒng)和5個公共信息服務平臺。類似于計算機網絡中的“H U B”（集線器），華中科技大學H U B系統(tǒng)通過集成，實現(xiàn)了信息匯聚和資源共享。H U B系統(tǒng)始建于2 0 0 6年5月，由華中科技大學注冊中心負責建設維護。它是華中科技大學全校本科生、研究生的教學管理、學生管理、學位管理等一系列管理信息系統(tǒng)的集成綜合，實現(xiàn)了融本科、研究生于一體的數(shù)據(jù)集中管理，部署在采用多層集群架構的運載平臺上。

集成十六個系統(tǒng)平臺

H U B系統(tǒng)整合的1 1個業(yè)務管理系統(tǒng)包括：學生注冊管理信息系統(tǒng)、本科生教務管理信息系統(tǒng)、研究生教務管理信息系統(tǒng)、學生網上選課系統(tǒng)、網上學習中心、學位管理信息系統(tǒng)、研究生導師管理信息系統(tǒng)、學生國家助學貸款管理信息系統(tǒng)、學生獎學金管理信息系統(tǒng)、研究生三助管理信息系統(tǒng)、國際交流與合作管理信息系統(tǒng)。這些業(yè)務管理系統(tǒng)實現(xiàn)了教學服務和學生管理的全過程信息化，從學生入學報到、學期注冊、學習活動記錄、在校表現(xiàn)記載，到學生畢業(yè)離校，跨業(yè)務部門的管理流程在統(tǒng)一互通的信息系統(tǒng)中順暢流轉。

在公共信息服務方面，課程平臺、教師教學活動電子檔案、本科教學基本狀態(tài)數(shù)據(jù)庫、教師信息查詢系統(tǒng)、統(tǒng)一通信平臺等5個公共信息服務平臺在華中科技大學師生校園學習、工作、生活中發(fā)揮著較具影響的作用。

“課程平臺”是一個“資源匯聚、師生交互、生生交流”的信息平臺，匯聚了華中科技大學本科生、研究生課程電子資源，支持師生在線交流，有利于促進學生自主自助學習。同時，課程平臺還是面向社會公眾介紹華中科技大學學科專業(yè)設置及教學特色的信息公開平臺。

“教師教學活動電子檔案”原汁原味反映了華中科技大學每位教師每一年度在承擔教學任務、參與課程和教材建設、指導本科生和研究生、從事教學研究、實踐教學改革、取得教學成果等與教學相關方方面面的原始活動記錄。

“本科教學基本狀態(tài)數(shù)據(jù)庫”建立了反映華中科技大學本科教學基本狀態(tài)和特征的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)指標采集和查詢，可分析對比各院系、各專業(yè)本科教學的特點，凸顯其優(yōu)勢特色，找準其薄弱環(huán)節(jié)，為學校和院系、學科制訂本科教學發(fā)展改革規(guī)劃提供決策支持。

“教師信息查詢系統(tǒng)”匯聚介紹華中科技大學教師的學術、科研成果，有助于學校教師展現(xiàn)風采，介紹宣傳自己的學術特長和研究方向；有助于校內外學生和社會公眾認識教師，了解華中科技大學師資實力和人才資源。

“統(tǒng)一通信平臺”是華中科技大學機關部處、院系、教師廣泛使用的電子郵件列表系統(tǒng)，采用主動信息推送的方式為師生提供信息服務。經授權的教職工可以依托該平臺，方便快捷地向有關師生員工群發(fā)電子郵件通知。

在這些系統(tǒng)中，“教師教學活動電子檔案”、“本科教學基本狀態(tài)數(shù)據(jù)庫”與本科生、研究生相關教務管理和教學服務平臺集成，實現(xiàn)了所有原始數(shù)據(jù)的自動采集，既降低了管理成本，又杜絕了數(shù)據(jù)造假。H U B系統(tǒng)在各業(yè)務系統(tǒng)后臺集成了統(tǒng)一通信服務，當師生和管理人員在業(yè)務系統(tǒng)中進行某項操作（提交申請、錄入信息或者管理審批）時，H U B系統(tǒng)自動地向與該業(yè)務相關的其他師生發(fā)送通知、提醒和告知郵件。

這些系統(tǒng)實現(xiàn)了統(tǒng)一用戶管理，遵循統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換標準，在H U B統(tǒng)一信息門戶中為師生員工和社會大眾提供信息化服務。

數(shù)據(jù)集中

數(shù)據(jù)庫規(guī)劃和建設是信息化建設中最核心、最有價值的部分。建設學校公共信息服務平臺，最核心的工作是建設學?；A數(shù)據(jù)庫。其基本特征是：學校建設集中、權威的數(shù)據(jù)庫，而不是將各類數(shù)據(jù)和信息分散在各個部門。數(shù)據(jù)凌亂、相互沖突的狀況必須扭轉。

選擇何種數(shù)據(jù)共享模式，對信息系統(tǒng)整合產生巨大的影響。從同行實施數(shù)據(jù)共享的實際做法來看，數(shù)據(jù)共享模式主要有兩種：一是采取數(shù)據(jù)交換的模式，另一種是采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的模式。

采用數(shù)據(jù)交換的方式，實施的關鍵點是“集成”；采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的方式，實施的關鍵點是“集中”。

華中科技大學HU B系統(tǒng)在建設之初，選擇了統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫模式，即整個H U B系統(tǒng)，包括1 1個業(yè)務管理系統(tǒng)和5個公共信息服務平臺，共用一個統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫。

十多個管理信息系統(tǒng)由不同參與方配合建設，要使用一個統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，工程浩大，困難重重。

經過對業(yè)務管理流程和數(shù)據(jù)交換需求的詳盡梳理和分析，華中科技大學H U B系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫需要存儲的數(shù)據(jù)（信息），除去眾多的數(shù)據(jù)代碼定義之外，剩下的數(shù)據(jù)可以分為三種類型：基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)、外聯(lián)數(shù)據(jù)。

根據(jù)H U B系統(tǒng)所整合的管理信息系統(tǒng)及其管理業(yè)務內涵，外聯(lián)數(shù)據(jù)主要包括財務數(shù)據(jù)和人事數(shù)據(jù)。這二類數(shù)據(jù)分別由財務處、人事處產生，HUB系統(tǒng)相關業(yè)務需要使用部分信息。通過部署E T L工具，可以實現(xiàn)財務和人事相關數(shù)據(jù)單向同步到H U B系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，滿足H U B系統(tǒng)管理業(yè)務需求。

HUB系統(tǒng)的1 0多個管理信息子系統(tǒng)各自需要大量業(yè)務數(shù)據(jù)。對于這些業(yè)務系統(tǒng)的自有數(shù)據(jù)，在一個統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中，各系統(tǒng)可根據(jù)統(tǒng)一約定的數(shù)據(jù)表定義規(guī)范自行定義業(yè)務數(shù)據(jù)表。

復雜應用系統(tǒng)采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的難點在于基礎數(shù)據(jù)的定義。對華中科技大學H U B系統(tǒng)而言，關鍵在于人員信息和課程信息的定義和管理。

在人員信息管理方面，華中科技大學注冊中心為每一位師生員工編制了一個惟一的標識符，稱之為“UUID”（Universally UniqueIdentifier）。UUID對師生員工而言是透明的，師生員工不需要記住本人的U U I D，在日常生活中也完全覺察不到UUID的存在。但是，U U I D在全局范圍內是惟一且不變的。當某位師生員工離開學校一段時間再次進入學校時，HUB系統(tǒng)將會自動重新使用原先的U U I D，而不會再次分配新的標識符。

此外，華中科技大學還授權注冊中心為全校師生員工分別編制了“華中科技大學人員編號”，并稱之為“UID”（UniversityIdentifier）。UID在全局范圍內也是惟一的。不同類型的師生員工，比如教職工、博士后、本科學生、碩士研究生、國際學生等，其U I D的編碼規(guī)則是有區(qū)別的。師生員工需要記住本人的UID，也就是俗稱的“教工號”或“學號”。當師生員工的身份發(fā)生改變時，其U I D也會發(fā)生改變，原有的U I D將不再使用，并會重新獲得一個新的UID。

一種典型情況是，一個人在華中科技大學攻讀碩士學位，將會獲得一個屬于碩士研究生的U I D，之后其繼續(xù)攻讀博士學位，也會獲得一個屬于博士研究生的U I D；博士研究生畢業(yè)之后留校工作，再次會獲得一個屬于教職工的U I D。當其以一種身份辦理離校手續(xù)時，與該身份對應的U I D將會注銷（失效）；而當其以新的身份辦理入校手續(xù)時，又會啟用一個新的U I D。但是，無論這個人的U I D如何變化，其U U I D始終不變。

表1 華中科技大學HUB系統(tǒng)應用服務器虛擬機部署

表2 華中科技大學HUB系統(tǒng)業(yè)務分組部署

圖2 服務單元CELL1~CELL4的結構

圖3 服務單元CELL5和CELL6的結構

按照上述思路，與人的自然屬性相關的信息，如身份信息、個人簡介、聯(lián)系方式等信息，與U U I D相聯(lián)存儲，作為全局統(tǒng)一的人員基本數(shù)據(jù)表；而與人的身份屬性相關的信息，如工作（學習）單位、工作（學習）內容、操作權限等，與U I D相聯(lián)存儲，分別建立相應的數(shù)據(jù)表。按照這種模式構建的一組人員信息表，是全局數(shù)據(jù)表，各系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務需要對這些表進行讀寫，且不能隨意更改數(shù)據(jù)表定義。

對于課程（本科生課程、研究生課程）信息管理，也采用類似模式處理，既建立全局統(tǒng)一的課程目錄基本數(shù)據(jù)，也根據(jù)本科生教學、研究生教學的不同特點分別建立各自的附屬屬性數(shù)據(jù)表。

通過對基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)、外聯(lián)數(shù)據(jù)的分類管理，華中科技大學H U B系統(tǒng)建立了統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫。

硬件集群

為了向全校師生提供可靠服務，華中科技大學H U B系統(tǒng)運行在一套采用多層集群架構的專用運載平臺上，其拓撲結構如圖1所示。

除了在負載均衡設備上構建多個“服務器池”、數(shù)據(jù)庫服務器采用“實時應用集群”之外，華中科技大學H U B系統(tǒng)在We b服務器、應用服務器架構方面采用虛擬化技術。

在Web 服務器和應用服務器的配置上，華中科技大學HUB系統(tǒng)使用了10 臺物理服務器。這10 臺物理服務器分3 批在不同年份采購，其中，服務器Svr1～Svr4、Svr5～Svr8、Svr9～Svr10 配置分別相同。

為了構建穩(wěn)健的應用服務平臺，華中科技大學HUB系統(tǒng)采用虛擬化方案，在物理服務器Svr1～Svr4 上構建了6 個虛擬機，分別為虛擬機Vmn1~Vmn6（其中，n=1~4），共24 個虛擬機；在物理服務器Svr5~Svr8上構建了7個虛擬機，分別為虛擬機Vmn1～Vmn7（其中，n=5~8），共28 個虛擬機。物理服務器Svr9、Svr10 沒有虛擬化。

圖4 服務單元CELL5中應用服務器集群的部署

為了提高虛擬機的可靠性，在實施虛擬化方案時，將上述8臺物理服務器（Svr1～Svr8）及其部署的5 2個虛擬機配置成H A群集，并配置“群集允許的主機故障數(shù)目”為1。通過合理部署，8臺物理服務器各剩余可用的C P U資源和內存資源均可支持一個“插槽”。

虛擬機管理軟件對物理服務器和虛擬機的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。一旦虛擬機本身或者虛擬機所在物理服務器發(fā)生故障，虛擬機能夠在H A群集內進行故障切換。如果僅僅是虛擬機出現(xiàn)故障而物理服務器仍然正常運行，則物理服務器本地自動重新啟動故障虛擬機，承擔原有工作負載；如果是1臺物理服務器發(fā)生故障，則其他7臺正常運行的物理服務器可利用其各自的“插槽”重新加載接管故障物理服務器上運行的虛擬機，承擔原有的工作負載。這種配置提供了系統(tǒng)的高可靠性。

上述5 2個虛擬機，根據(jù)其C P U資源和內存分配不同，分為3種不同配置的虛擬機，分別為虛擬機甲（共有2 4臺）、虛擬機乙（共有2 4臺）、虛擬機丙（共有4臺）。

根據(jù)華中科技大學HUB 系統(tǒng)的運行需要，在24 臺虛擬機甲上各自部署Web Server（分別為表1 中的Web11~Web68），在24臺虛擬機乙上各自部署Application Server（分別為表1 中的APP11~APP68），在4 臺虛擬機丙上各自部署用于JAVA 程序代碼發(fā)布管理的Deployment Manager（分別為表1中的DM1~DM4）。此外，物理服務器Srv9、Srv10 上也部署Deployment Manager（分別為表1 中的DM5、DM6）。

構建在不同虛擬機上的中間件服務盡量分布在不同的物理服務器上。這樣，當某一臺物理服務器發(fā)生故障時，對整體系統(tǒng)的影響最小。如在物理服務器Svr1 上的虛擬機WM11 上部署WebServer，命名為Web51；而在物理服務器Svr8 上的虛擬機VM86 上部署Application Server，命名為APP68；以此類推。

Web Server、Application Server和Deployment Manager在物理服務器和虛擬機上的具體部署如表1所示。

為了管理方便，華中科技大學HUB系統(tǒng)將所有的中間件服務器劃分為6個服務單元（CELL1~CELL6）。

服務單元CELL1~CELL4分別包括：2個Web Server（各使用1個虛擬機甲）、2個Application Server（各使用1個虛擬機乙），以及1個Deployment Manager（使用1個虛擬機丙，用于本單元內的Java應用程序發(fā)布管理）。2個Web Server上的負載分配，由前置的負載均衡機進行調度。如圖2所示。

對于服務單元CELL5、CELL6，各包括：8個Web Server（各使用1個虛擬機甲）、8個Application Server（各使用1個虛擬機乙），以及1個Deployment Manager（使用1臺物理服務器，用于本單元內的Java應用程序發(fā)布管理）。8個Web Server上的負載分配，由前置的負載均衡機進行調度。如圖3所示。

為了充分發(fā)揮應用服務器的性能，華中科技大學綜合采取了應用服務器中間件“垂直伸縮”和“水平伸縮”部署方式，在每個Application Server上創(chuàng)建4個Server。同時，利用應用服務器中間件的高可用性管理器，將每個服務單元中Application Server節(jié)點上的所有Server構建成一個應用服務器集群（Cluster），并且將其構建成一個核心組（Core Group）。服務單元CELL5的應用服務器集群部署如圖4所示。其余各服務單元的部署均類似。

由此，華中科技大學HUB系統(tǒng)的應用服務器平臺總共構建了6個服務單元，其中，前4個服務單元各擁有2組Web Server +Application Server的服務架構，且由負載均衡機實現(xiàn)應用負載的智能分配，后2個服務單元各擁有8組Web Server+ Application Server的服務架構，且也由負載均衡機實現(xiàn)應用負載的智能分配。

根據(jù)各業(yè)務系統(tǒng)的負載訪問特性，華中科技大學HUB系統(tǒng)將業(yè)務系統(tǒng)分組部署在不同的應用服務單元上，如表2所示。

在常態(tài)情況下，華中科技大學HUB系統(tǒng)的各個業(yè)務系統(tǒng)按照這種分組，分別部署在不同的服務單元上運行。在某些特殊時段（如學期初、學期末），某些業(yè)務系統(tǒng)負荷異常繁重，華中科技大學HUB系統(tǒng)通過靈活調度，臨時將其他服務單元內的資源（節(jié)點服務器）動態(tài)調整到目標服務單元中，進一步增強該服務單元的計算能力。

通過這種部署，按照隨需應變的調度原則，有效地實現(xiàn)了硬件設備的經濟性和可靠性。

華中科技大學始終堅持“硬件集群、數(shù)據(jù)集中、系統(tǒng)集成”的建設原則，致力于促進學校教學質量和管理效率的提高，不斷充實和完善HUB系統(tǒng)，為構建安全、快捷、協(xié)調、整合的數(shù)字化校園綜合信息服務平臺繼續(xù)探索實踐。