文/劉百祥 堯玉恒 張凱 趙澤宇 宓詠

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復(fù)旦大學(xué)搭建混合云架構(gòu)的高校知識管理平臺

文/劉百祥 堯玉恒 張凱 趙澤宇 宓詠

高校知識管理平臺

隨著移動設(shè)備的普及、社交網(wǎng)絡(luò)興起，知識管理的對象和手段都已發(fā)生變更，知識管理的IT基礎(chǔ)環(huán)境也已經(jīng)得到較大的改善。各種知識管理工具開始從單機(jī)增加云端支持、增加跨終端的理念，體現(xiàn)隨時(shí)隨地組織管理信息、知識的能力。

雖然在企業(yè)中知識管理的理念已經(jīng)逐步開始推行，但是在高校環(huán)境中知識管理理念相對較為欠缺，IT基礎(chǔ)設(shè)施支持偏弱，而在實(shí)際場景中相對依賴于個(gè)人、團(tuán)隊(duì)中某些特定個(gè)體的喜好來進(jìn)行知識管理，相比互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境有較大差距。

現(xiàn)狀

傳統(tǒng)高校信息化系統(tǒng)建設(shè)處理關(guān)注于高校的具體業(yè)務(wù)，關(guān)注于辦公、教學(xué)工作等實(shí)際業(yè)務(wù)流程，較少考慮從用戶日常實(shí)際教學(xué)科研工作、學(xué)習(xí)等角度的信息化需求。而隨著信息化建設(shè)逐漸覆蓋大部分校園業(yè)務(wù)，校園信息化建設(shè)也開始轉(zhuǎn)變面向用戶，提供平臺化、個(gè)性化的信息化服務(wù)。在早期建設(shè)過程中，高校信息化部門也嘗試建設(shè)一些互聯(lián)網(wǎng)風(fēng)格的知識管理工具，如Wiki、校園知識庫、類似百度知道的問答平臺等，但是由于此類系統(tǒng)需要大基數(shù)的用戶支持，在校園環(huán)境中很難得到有效推行，短時(shí)間推廣可以取得成果，長時(shí)間運(yùn)行后用戶會逐漸淡出，導(dǎo)致此類系統(tǒng)形同虛設(shè)。隨著云存儲服務(wù)的盛行，部分學(xué)校也開始提供類似的個(gè)人文件存儲服務(wù)，但是僅僅停留在個(gè)人和較弱的團(tuán)隊(duì)功能，還沒有關(guān)注到信息、知識層面。

校園個(gè)體用戶的知識管理多以個(gè)人喜好為導(dǎo)向，遵循個(gè)人工作學(xué)習(xí)中總結(jié)的知識管理風(fēng)格和模式，用戶已經(jīng)基本熟練運(yùn)用個(gè)人電腦，大部分會利用互聯(lián)網(wǎng)上的知識工具。校園中團(tuán)隊(duì)的知識管理風(fēng)格則受到其中某個(gè)特定用戶的喜好影響，由個(gè)人風(fēng)格導(dǎo)引全團(tuán)隊(duì)進(jìn)行知識管理，缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和保管模式，資料分布在不同樣的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，一致性和安全性都無法得到保障。但由于高校用戶學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，部分用戶會跟蹤并利用先進(jìn)的知識管理工具并引入所在團(tuán)隊(duì)。用戶IT基礎(chǔ)能力較差時(shí)，知識管理和分享會依賴于用戶間傳播，通常是電子郵件和文件復(fù)制的方式，缺少跟蹤。對于最不熟悉IT系統(tǒng)的教師，以公開密碼的公眾郵箱來傳遞文件和課程信息也常常出現(xiàn)在實(shí)際環(huán)境中，近年來有所好轉(zhuǎn)但仍時(shí)有出現(xiàn)。

表1　知識管理平臺的主要功能

高校知識管理平臺設(shè)計(jì)

功能需求

高校知識管理平臺實(shí)現(xiàn)對知識的信息管理和內(nèi)容管理，前者是對知識的外在特征進(jìn)行管理，包括知識資源的介質(zhì)載體、媒體格式、資產(chǎn)特性等，后者是對知識資源的內(nèi)在特性進(jìn)行管理。知識信息管理的價(jià)值在于讓用戶更方便、更快捷、更多地發(fā)現(xiàn)和獲取數(shù)字資源，知識內(nèi)容管理的價(jià)值在于促進(jìn)隱性知識轉(zhuǎn)化為顯性的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并且使學(xué)習(xí)內(nèi)容體系化，從而減少學(xué)習(xí)成本。

在知識創(chuàng)造、管理和傳播的過程中，需要知識管理平臺提供兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，即知識資源網(wǎng)絡(luò)和知識社交網(wǎng)絡(luò)，資源網(wǎng)絡(luò)能為其知識創(chuàng)造提供信息，社交網(wǎng)絡(luò)能為其知識傳播提供幫助。知識資源網(wǎng)絡(luò)和知識社交網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)作共同構(gòu)成SoLoMo（社區(qū)化、本地化、移動化）時(shí)期的知識管理與傳播環(huán)境，知識資源網(wǎng)絡(luò)關(guān)注資源及其關(guān)系，知識社交網(wǎng)絡(luò)關(guān)注用戶及其關(guān)系，知識資源網(wǎng)絡(luò)為知識社交網(wǎng)絡(luò)提供知識，滿足用戶隨時(shí)隨地發(fā)現(xiàn)與獲取資源；知識社交網(wǎng)絡(luò)則為用戶提供隱性知識顯性化場所，從而將極大地豐富知識資源網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容，使知識內(nèi)容更具時(shí)效性、完備性。

綜上分析，知識管理平臺的核心功能包括公共知識資源管理、個(gè)人知識管理、團(tuán)隊(duì)知識管理和知識分享社區(qū)管理，主要功能見表1。

混合云技術(shù)架構(gòu)

對于高校來講，混合云架構(gòu)更有利于知識管理與分享。提升終端用戶的隨時(shí)隨地的網(wǎng)絡(luò)接入能力、普適計(jì)算能力，還有助于用戶接入到來自公有云及不同私有云的共享數(shù)據(jù)，提高信息服務(wù)的廣度與深度。從業(yè)務(wù)功能角度出發(fā)，由于面向小范圍用戶提供服務(wù)的時(shí)候，對服務(wù)的資源需求即可由私有云滿足，同時(shí)服務(wù)范圍和業(yè)務(wù)契合度都能更好的貼近校園需求，比如可以有針性地對本校資源特色的服務(wù)組合進(jìn)私有云服務(wù)中。而當(dāng)服務(wù)范圍擴(kuò)大，變成公眾型服務(wù)時(shí)，具有共性的服務(wù)項(xiàng)也相對減少，那么這時(shí)，即可通過公有云提供具有普遍意義的服務(wù)。從服務(wù)特性出發(fā)，某些服務(wù)，如圖書館資源，很可能僅能在私有云范圍內(nèi)服務(wù)，而各私有云部分也可以根據(jù)自己特性提供自己的服務(wù)；而比如提醒、日程、3G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等涉及隨時(shí)隨地訪問的內(nèi)容，由于需要使用3G網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)組合訪問，因此可能更合適使用公有云的服務(wù)。

圖1給出了公有云、私有云共存環(huán)境下的共享資源關(guān)系，針對行業(yè)的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)平臺時(shí)，采用了公有云、私有云都可以貢獻(xiàn)一定的帶寬、計(jì)算、知識服務(wù)資源，供其他私有云下的用戶來分享的模式。這樣一方面無需大規(guī)模建設(shè)公有設(shè)施，充分利用現(xiàn)有環(huán)境，但對資源調(diào)度管理提出了更高需求。此模式在無需新增過多基礎(chǔ)設(shè)施的情況下，滿足更多用戶服務(wù)需求，節(jié)省系統(tǒng)資源消耗并提升用戶服務(wù)體驗(yàn)。

圖1 公有云、私有云共存環(huán)境下的共享資源關(guān)系

平臺的運(yùn)行架構(gòu)如圖2所示。私有云節(jié)點(diǎn)包括服務(wù)注冊中心：承擔(dān)服務(wù)調(diào)度與管理，所有的服務(wù)在注冊中心標(biāo)記，受各級注冊中心調(diào)度。若干平臺級服務(wù)運(yùn)行于基礎(chǔ)設(shè)施私有云之上；平臺級服務(wù)依賴于用戶自身的私有云基礎(chǔ)設(shè)施特點(diǎn)，如存儲服務(wù)、虛擬化架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)特征。

公有云節(jié)點(diǎn)包含公有服務(wù)，大量服務(wù)由于其特點(diǎn)早已擁有獨(dú)立實(shí)現(xiàn)：公有云存儲服務(wù)，通知、日程服務(wù)，在公有計(jì)算資源提供全局服務(wù)管理，全局用戶管理，以此協(xié)調(diào)公有云服務(wù)和私有云服務(wù)之間的數(shù)據(jù)調(diào)度和管理。

完整的私有云節(jié)點(diǎn)可以整體加入業(yè)務(wù)體系中，也可只加入部分，如私有云無法提供身份鑒定服務(wù)，則使用公有云的身份鑒定服務(wù)，具體由全局服務(wù)注冊管理和節(jié)點(diǎn)服務(wù)注冊管理協(xié)商決定。

平臺體系架構(gòu)

從體系架構(gòu)，平臺可從邏輯劃分為如下4層：

基礎(chǔ)設(shè)施層：系統(tǒng)架構(gòu)于混合云之上，通過虛擬化技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化接口等封裝基礎(chǔ)設(shè)施差異。通過分區(qū)域的注冊與調(diào)度中心進(jìn)行服務(wù)的注冊與調(diào)度，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算資源性能，提高服務(wù)使用體驗(yàn)，同時(shí)提供跨區(qū)域的數(shù)據(jù)同步與備份、避免業(yè)務(wù)中斷、災(zāi)難恢復(fù)等基礎(chǔ)保障功能。各類基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)對于用戶是透明的，用戶并不知道服務(wù)細(xì)節(jié)。

平臺服務(wù)層：包括知識服務(wù)和基礎(chǔ)服務(wù)。

知識服務(wù)包含知識組織與管理所需的基礎(chǔ)服務(wù)，如統(tǒng)一搜索、知識地圖、自動與人工標(biāo)注、全文與關(guān)鍵屬性檢索等；同時(shí)構(gòu)建符合SOA標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范與開放式數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，提供統(tǒng)一的搜索接口、知識地圖接口、數(shù)據(jù)存儲接口、權(quán)限管理與控制接口等。完整遵循服務(wù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的第三方服務(wù)均可無縫納入知識服務(wù)體系，現(xiàn)有的成型業(yè)務(wù)也可通過增加中間件方式并入云知識服務(wù)體系中。

基礎(chǔ)服務(wù)包含聯(lián)盟認(rèn)證與權(quán)限服務(wù)、通知與推送服務(wù)、日程管理服務(wù)、地理信息服務(wù)等多種基礎(chǔ)型服務(wù)，部分此類服務(wù)已經(jīng)為成熟業(yè)務(wù)，不僅僅為知識管理系統(tǒng)服務(wù)。

軟件服務(wù)層：對多種組件化服務(wù)的具體封裝，提供業(yè)務(wù)流程組裝，包含SNS、討論、知識管理工具、業(yè)務(wù)管理等具體服務(wù)。

用戶交互層：提供桌面型設(shè)備、平板設(shè)備、便攜式設(shè)備的支持，同時(shí)開放通用API便于第三方提供自定義終端、自定義客戶端程序等服務(wù)。

技術(shù)特點(diǎn)

知識組織管理

1.元數(shù)據(jù)標(biāo)注

知識在系統(tǒng)中以數(shù)據(jù)和文檔的方式體現(xiàn)，為了不損失知識的復(fù)雜多樣性，系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲時(shí)，采用增加元數(shù)據(jù)方式記錄數(shù)據(jù)的特征信息，包括數(shù)據(jù)產(chǎn)生和發(fā)展的全生命周期信息，周邊的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)等。如創(chuàng)建時(shí)間、創(chuàng)建者、文件大小種類等即為最常見的數(shù)據(jù)描述項(xiàng)示例。

但由于對知識進(jìn)行描述時(shí)存在不同的視角，通用的數(shù)據(jù)描述項(xiàng)并不能夠完善的覆蓋知識的元數(shù)據(jù)。構(gòu)建平臺時(shí)提供了元數(shù)據(jù)擴(kuò)展管理接口，可以對元數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行按需擴(kuò)展，設(shè)定如字符、數(shù)字、日期等類型的數(shù)據(jù)項(xiàng)，提供更靈活的知識組織能力。

2.統(tǒng)一索引模式

由于存在知識管理工具的多樣性，參與項(xiàng)目的合作伙伴數(shù)據(jù)、信息系統(tǒng)的多樣性，知識管理平臺并不使用傳統(tǒng)的門戶方式接管業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能，而采取了元數(shù)據(jù)管理模式，通過元數(shù)據(jù)記錄信息、知識的特征和位置，用戶可以進(jìn)行檢索和個(gè)人標(biāo)注。元數(shù)據(jù)并不涉及具體知識內(nèi)容，知識內(nèi)容仍在各服務(wù)系統(tǒng)中保管，如果有實(shí)際訪問的需求，則由服務(wù)系統(tǒng)自行判斷權(quán)限決定是否允許用戶訪問。

在這樣的設(shè)計(jì)模式下，多方合作伙伴的服務(wù)系統(tǒng)均可將自己擁有的文檔、數(shù)據(jù)生成元數(shù)據(jù)交由平臺管理，共同提供服務(wù)，完善平臺的索引信息，用戶直接在平臺檢索元數(shù)據(jù)以獲取信息，以往的跨組織查閱信息的流程被簡化，而在后繼需要訪問具體內(nèi)容時(shí)可以申請服務(wù)系統(tǒng)授權(quán)或者聯(lián)系不同組織的合作伙伴。

3.多維度標(biāo)注

在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理時(shí)，不同的用戶、團(tuán)隊(duì)，不同的關(guān)注視角，都會導(dǎo)致對數(shù)據(jù)的標(biāo)注有所區(qū)別。在這樣的前提下，知識管理平臺提供了和權(quán)限相關(guān)的多維度標(biāo)注系統(tǒng)支持，用戶依照其關(guān)注內(nèi)容、所屬團(tuán)隊(duì)、標(biāo)注的可視范圍等，可以充分利用標(biāo)注系統(tǒng)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，通過標(biāo)簽體系來準(zhǔn)確定位數(shù)據(jù)。

圖2 混合云架構(gòu)示意

數(shù)據(jù)支持SLA標(biāo)準(zhǔn)管理混合云

混合云將公有云和私有云的業(yè)務(wù)集中到一起，為了保證高校師生得到滿意的服務(wù)質(zhì)量，嘗試使用服務(wù)等級協(xié)議SLA （Service Level Agreement）來解決高校師生、信息化管理部門和服務(wù)提供商之間的服務(wù)質(zhì)量問題。在高校環(huán)境中，存在其特殊性，在校園環(huán)境內(nèi)部視角，用戶為在校師生員工，服務(wù)商為信息化部門；而在外部視角，用戶為信息化部門，服務(wù)商為外部的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、資源服務(wù)商等。

在跨校園的知識管理平臺中服務(wù)模式產(chǎn)生了更復(fù)雜的用戶關(guān)系，包括：用戶-組織服務(wù)管理者-供應(yīng)商路徑；用戶-私有云管理者/公有云管理者-混合云管理者路徑等多種服務(wù)關(guān)系，因此作為嘗試，在系統(tǒng)中考慮了完善的數(shù)據(jù)采集組件來嘗試為SLA提供數(shù)據(jù)支持，為進(jìn)一步研究在混合云環(huán)境中完善SLA支持做出準(zhǔn)備。

用戶認(rèn)證授權(quán)管理模型

1.聯(lián)邦認(rèn)證體系

平臺設(shè)計(jì)為多個(gè)組織服務(wù)，因此引入了教育行業(yè)常見的聯(lián)邦認(rèn)證體系，由WAYF服務(wù)，多組織IDP，多組織SP等多個(gè)業(yè)務(wù)組件構(gòu)成。

其中WAYF為Where are you from服務(wù)，用來定位用戶來源并引導(dǎo)用戶至其所屬組織的身份驗(yàn)證服務(wù)；IDP為IDentity Provider服務(wù)，用來驗(yàn)證用戶身份；SP為 Service Provider，提供具體的服務(wù)內(nèi)容，權(quán)限管理交給SP系統(tǒng)自行判斷。

在需要使用時(shí)，由平臺引導(dǎo)用戶前往平臺內(nèi)部目標(biāo)地址或者外部合作系統(tǒng)，用戶通過聯(lián)邦認(rèn)證體系標(biāo)示自身身份，外部系統(tǒng)(SP)自行進(jìn)行權(quán)限判斷，解決用戶的跨平臺認(rèn)證問題。避免出現(xiàn)過于廣泛的權(quán)限管理需求，導(dǎo)致管理失效。

2.RBAC+ABAC權(quán)限模型

在聯(lián)邦認(rèn)證體系架構(gòu)設(shè)計(jì)中，將業(yè)務(wù)系統(tǒng)授權(quán)管理范圍保留在業(yè)務(wù)系統(tǒng)本身，但仍存在一系列數(shù)據(jù)需要在平臺范圍進(jìn)行保護(hù)，如元數(shù)據(jù)信息、索引信息、標(biāo)注信息等。

行業(yè)中通常采用的兩種權(quán)限模型為RBAC和ABAC，在混合云中考慮使用RBAC與ABAC相結(jié)合的統(tǒng)一授權(quán)模型，結(jié)合兩種授權(quán)模型的優(yōu)缺點(diǎn)。利用了RBAC進(jìn)行角色職能管理，也利用ABAC來進(jìn)行信息內(nèi)容權(quán)限管理方面。

平臺中的具體實(shí)現(xiàn)模式為：通過聯(lián)邦認(rèn)證體系來管理用戶的身份信息，各接入組織IDP保證其管理用戶的身份信息權(quán)威性；獲取身份信息后，通過平臺管理組件授予RBAC風(fēng)格的權(quán)限組，決定用戶在平臺內(nèi)部系統(tǒng)的功能；在離開平臺授權(quán)范圍時(shí)，采用基于ABAC的授權(quán)規(guī)則，向第三方系統(tǒng)發(fā)送聯(lián)邦認(rèn)證用戶身份信息后，由應(yīng)用系統(tǒng)自行判斷組織用戶權(quán)限。

系統(tǒng)實(shí)施

在系統(tǒng)實(shí)際的環(huán)境中，以公有云模式運(yùn)行于復(fù)旦大學(xué)，同時(shí)提供私有云模式運(yùn)行于浙江大學(xué)，直接運(yùn)行于各所學(xué)校的計(jì)算資源虛擬化平臺，提供了足夠的安全性和擴(kuò)展性；在復(fù)旦大學(xué)提供的公有云環(huán)境中，數(shù)據(jù)保存于基于Restful的云存儲中間件平臺，提供了自動伸縮調(diào)度數(shù)據(jù)熱點(diǎn)，自動跨區(qū)域安全保障等功能；部分?jǐn)?shù)據(jù)保存于復(fù)旦大學(xué)、云南大學(xué)、河西學(xué)院和其廠商共同建設(shè)的跨校資源管理平臺之上，提供冗余備份能力；現(xiàn)已保存了超過10萬條的元數(shù)據(jù)信息以及1T以上的數(shù)據(jù)資料。同時(shí)接入了浙江大學(xué)圖書館文獻(xiàn)管理系統(tǒng)，清華大學(xué)校園SNS系統(tǒng)等外部知識管理分享工具。

高校間通過聯(lián)邦認(rèn)證平臺接入，可以通過用戶校園的身份訪問平臺以及接入的其他外部系統(tǒng)。

（作者單位為復(fù)旦大學(xué)信息化辦公室）

基金項(xiàng)目:教育部 — 中國移動科研基金項(xiàng)目(MCM20121032)