路 遙，范雪松，崔 建，張曉軍

（北京大學(xué) 計(jì)算中心，北京 100871）

一、引言

近年來(lái)國(guó)際國(guó)內(nèi)信息產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，尤其是“互聯(lián)網(wǎng)+”為代表的一系列聯(lián)動(dòng)性強(qiáng)、融合性高的技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為高校教育教學(xué)帶來(lái)許多可觀機(jī)遇。[1]傳統(tǒng)教師對(duì)學(xué)生單方向的輸入式教學(xué)模式正在被打破，學(xué)科之間的學(xué)術(shù)壁壘也逐漸朝著多學(xué)科融合的趨勢(shì)發(fā)展。為促進(jìn)高等院校的信息交流和資源共享，深入廣泛地傳播高校品牌文化，[2]擴(kuò)大高校國(guó)際國(guó)內(nèi)影響力，如何推動(dòng)高校信息化服務(wù)的變革、構(gòu)建校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)新體系，[3]已經(jīng)成為高校網(wǎng)絡(luò)管理和信息服務(wù)相關(guān)工作者面臨的主要任務(wù)。

高校有著豐富的教育教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)科研沃土，創(chuàng)建國(guó)際國(guó)內(nèi)校際多種交流合作，特別是承辦全球影響力廣、國(guó)際國(guó)內(nèi)高校參與度高的國(guó)際重大賽事，并為之提供深入的“網(wǎng)絡(luò)式信息服務(wù)”，是高校信息化服務(wù)變革過(guò)程中的一次有力探索。本文以筆者參與籌備北京大學(xué)承辦的ACM-ICPC（國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽）全球總決賽為例，[4]特別是為大賽全程特別構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)體系與信息服務(wù)，探討如何以此推動(dòng)高等院校構(gòu)建順應(yīng)新形勢(shì)下具有跨地域、跨學(xué)科特點(diǎn)的立體性多層次架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)及信息服務(wù)體系。

ACM-ICPC（ACM-International Collegiate Programming Contest）是全球歷史最悠久、規(guī)模最大且最負(fù)盛名的程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽，也是全球大學(xué)生計(jì)算機(jī)程序能力競(jìng)賽活動(dòng)中最有影響力的賽事，被譽(yù)為計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域的奧林匹克。[5]2018 年北京大學(xué)成功承辦第42 屆ACM-ICPC 全球總決賽，北大代表隊(duì)獲金牌第三的驕人成績(jī)，位居亞洲第一。這是北大首次承辦此項(xiàng)大賽的全球總決賽，早在賽事舉辦前一年即啟動(dòng)大賽的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)信息服務(wù)的預(yù)案設(shè)計(jì)和籌備工作，力圖充分發(fā)揮北大自身特色，以賽促建，為北大網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提供新的思路，以及探索高校信息服務(wù)的新模式。[6]

二、布局設(shè)計(jì)

整個(gè)賽事籌備工作前后歷時(shí)一年多，涉及非常具體和煩瑣的任務(wù)環(huán)節(jié)。在與ICPC 組委會(huì)工作人員的溝通交流過(guò)程中，令人驚訝的是如此規(guī)模龐大的國(guó)際賽事，其ICPC 組委會(huì)團(tuán)隊(duì)的成員身處世界不同的國(guó)家，90%以上的組委會(huì)工作人員都是兼職的志愿者，平時(shí)都有自己的工作。大家的工作完全基于Google Drive 進(jìn)行分配協(xié)同完成，每位ICPC 工作成員對(duì)自己所負(fù)責(zé)的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)非常豐富，在溝通過(guò)程中給予很大幫助。本次總決賽ICPC 官方組委會(huì)需要使用到的設(shè)備一部分來(lái)自ICPC總部和ICPC 各團(tuán)隊(duì)成員隨身帶，其余絕大部分計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)設(shè)備由承辦方北京大學(xué)提供。

首先是比賽場(chǎng)地的規(guī)劃（見圖1），如此大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間占用場(chǎng)地對(duì)于校方也是第一次，不同于開學(xué)典禮、畢業(yè)典禮等會(huì)議活動(dòng)以及大型體育比賽，ACM-ICPC 總決賽將會(huì)在場(chǎng)館中央搭建一個(gè)基于多種網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)競(jìng)技賽場(chǎng)，同時(shí)容納400 多名選手進(jìn)行激烈的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)比賽。同時(shí)周邊區(qū)域需要進(jìn)行不同功能的劃分，以滿足裁判組判定比賽、新聞中心實(shí)況跟蹤報(bào)道、網(wǎng)絡(luò)及電力保障、安全監(jiān)控、志愿者服務(wù)等多種要求。

圖1 主賽場(chǎng)規(guī)劃布局圖

圖2 是總決賽期間主賽場(chǎng)各個(gè)房間的占用時(shí)間和使用規(guī)劃，其中包括前期網(wǎng)絡(luò)電力施工布置、比賽主進(jìn)程、賽后設(shè)備回收還原等各個(gè)流程的時(shí)間和方案。考慮人力、時(shí)間、場(chǎng)館、經(jīng)費(fèi)等諸多限制，因此對(duì)場(chǎng)館布置設(shè)施服務(wù)的時(shí)間效率和質(zhì)量都提出了較高的要求。

圖2 時(shí)間使用規(guī)劃

比賽用的基礎(chǔ)硬件設(shè)備，承辦方提供250 臺(tái)移動(dòng)工作站和15 臺(tái)PC 機(jī)，其中比賽用機(jī)為140 臺(tái)移動(dòng)工作站并需要留出備份，此外所有移動(dòng)工作站和PC 機(jī)均由ICPC 組委會(huì)各團(tuán)隊(duì)使用。同時(shí)還專門提供大型彩色激光打印機(jī)用于ICPC 官方的保密打印。在總決賽環(huán)節(jié)每個(gè)賽隊(duì)的位置需要使用隔斷進(jìn)行分隔，并且需要保證每個(gè)賽隊(duì)之間的距離滿足要求，為此經(jīng)過(guò)多次選材設(shè)計(jì)確定最實(shí)用的物理隔斷，如圖3 所示。

圖3 硬件設(shè)備物理隔斷

三、網(wǎng)絡(luò)安全及信息服務(wù)

作為賽事主辦方，為總決賽提供公平安全并且便利的軟硬件及網(wǎng)絡(luò)支持是工作的重中之重，也是工作的核心環(huán)節(jié)。承辦總決賽難度最高的地方在于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和管理，根據(jù)安全等級(jí)和各種房間場(chǎng)地的布局，ICPC 組委會(huì)提出五種不同網(wǎng)絡(luò)劃分，包括安全級(jí)別最高的比賽專用網(wǎng)絡(luò)、ICPC 團(tuán)隊(duì)工作網(wǎng)絡(luò)、ICPC 新聞團(tuán)隊(duì)網(wǎng)絡(luò)等有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)選用單獨(dú)的SSID 用于此次總決賽的使用。[7]網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃布局如圖4 所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃布局圖

通過(guò)多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的立體交互式布局，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)和鏈接使用的設(shè)備和線路都做出有針對(duì)性的規(guī)劃和挑選，同時(shí)架設(shè)多個(gè)類型的網(wǎng)絡(luò)體系，以滿足比賽中不同要求的使用模式。網(wǎng)絡(luò)間彼此安全獨(dú)立，又可以協(xié)同運(yùn)作。[8]

電力系統(tǒng)是比賽順利進(jìn)行及一切網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)的基礎(chǔ)保障環(huán)節(jié)，為此在主賽場(chǎng)使用雙路供電，針對(duì)競(jìng)賽服務(wù)器、競(jìng)賽網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)提供UPS 電源供電。在和ICPC 技術(shù)團(tuán)隊(duì)溝通的過(guò)程中看到他們對(duì)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)和經(jīng)驗(yàn)豐富。從圖5 中可以看到，不同顏色的電源需求代表不同的使用方式。圖中8Amp 和15Amp 對(duì)應(yīng)國(guó)內(nèi)使用的是10A 和16A 電流供電，舉例：第三行綠色15 Amp dedicated Circuit with 3 power strips的意思是這個(gè)綠色的點(diǎn)需要提供一條16 Amp 的供電為用戶提供三個(gè)插線板，插線板為5 插空規(guī)格。

圖5 電力設(shè)備規(guī)劃

本次比賽各個(gè)場(chǎng)地區(qū)域的人員訪問(wèn)控制也是經(jīng)過(guò)了數(shù)次溝通協(xié)調(diào)后制定的，各場(chǎng)地區(qū)域和房間使用不同顏色的身份等級(jí)手環(huán)進(jìn)行區(qū)分，每個(gè)崗位的安保工作人員根據(jù)來(lái)訪者的手環(huán)顏色進(jìn)行管理。圖6 中可以看到不同顏色代表不同等級(jí)，根據(jù)顏色來(lái)識(shí)別人員佩戴手環(huán)的訪問(wèn)等級(jí)。在安全訪問(wèn)管理上還提供三臺(tái)最新的人臉識(shí)別設(shè)備供ICPC 組委會(huì)技術(shù)團(tuán)隊(duì)測(cè)試，采用人臉識(shí)別設(shè)備來(lái)提高安全管理的服務(wù)效率并且優(yōu)化管理工作。

圖6 安全保障布局

在總決賽籌備工作之中，網(wǎng)站建設(shè)是首當(dāng)其沖的。在開始籌備階段經(jīng)過(guò)和ICPC 官方的溝通，在最短的時(shí)間內(nèi)完成了官方網(wǎng)站上線工作，保證了第42 屆ACMICPC 國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽全球總決賽注冊(cè)等相關(guān)信息發(fā)布，為參賽選手和相關(guān)人員提供了詳盡的信息參考。支持多種終端自適應(yīng)瀏覽的官方網(wǎng)站，如圖7所示。

圖7 支持多種終端自適應(yīng)瀏覽的官方網(wǎng)站

四、設(shè)計(jì)方法與經(jīng)驗(yàn)

此次比賽為高校的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及信息服務(wù)發(fā)展提供了新的思路與契機(jī)，涉及多學(xué)科多部門的深度合作與數(shù)據(jù)共享，且不再局限于傳統(tǒng)固定單一的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式，今后將更加朝著靈活多樣、多種類不同要求的服務(wù)及深度數(shù)據(jù)融合方向發(fā)展。

1.教育資料的積累傳承

多年的參賽經(jīng)歷已經(jīng)充分地認(rèn)識(shí)到ACM-ICPC 比賽提供了非常優(yōu)秀的教育資料，現(xiàn)在北大計(jì)算機(jī)方面很多課程已經(jīng)使用部分比賽內(nèi)容作為教學(xué)內(nèi)容；另一方面，借鑒比賽經(jīng)驗(yàn)，上線了POJ 在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)，使學(xué)生在提交代碼后可以得到實(shí)時(shí)的反饋，大大提高了學(xué)習(xí)的效率。多年與ACM-ICPC 比賽的深度契合，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，這些也都為成功申辦總決賽帶來(lái)了信心。

2.高效的協(xié)作能力

服務(wù)的提升離不開技術(shù)團(tuán)隊(duì)的良好協(xié)作?？茖W(xué)高效的協(xié)作能力是值得去深度學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)的重要財(cái)富。ICPC組委會(huì)大部分工作人員都是志愿者，分布在世界各個(gè)國(guó)家，有著自己的工作，工作文檔全部基于Google Drive 協(xié)同編輯使用。雖然多年辦賽經(jīng)驗(yàn)每年都有很多雷同的地方可以直接使用，但不同的辦賽地點(diǎn)場(chǎng)地，需要全新的設(shè)計(jì)規(guī)劃，每次辦賽都是一次挑戰(zhàn)。各個(gè)團(tuán)隊(duì)之間的溝通全部通過(guò)每周固定的電話會(huì)議或網(wǎng)絡(luò)視頻進(jìn)行，確保工作有條不紊地順利推進(jìn)，看似緊張忙碌的籌備工作在嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的工作計(jì)劃安排下張弛有度。

3.文件數(shù)據(jù)的共享機(jī)制

此次比賽由教育網(wǎng)內(nèi)的支持以及北大團(tuán)隊(duì)臨時(shí)搭建的共享云平臺(tái)供ICPC 組委會(huì)使用，滿足全部使用需求。目前國(guó)內(nèi)免費(fèi)或商業(yè)的協(xié)作編輯及共享平臺(tái)在功能上尚有很大的提升空間，進(jìn)一步提升共享協(xié)同服務(wù)也為高校信息化建設(shè)提供了好的思路和方向。[9]

4.安全身份認(rèn)證模式

在國(guó)內(nèi)很多場(chǎng)所都使用過(guò)一次性手環(huán)進(jìn)行驗(yàn)證身份。在此次總決賽中也是采用不同顏色的手環(huán)進(jìn)行身份識(shí)別，簡(jiǎn)單實(shí)用，滿足安全管理的基本使用需求。正逢學(xué)校推廣人臉識(shí)別驗(yàn)證，為ICPC 組委會(huì)提供了三臺(tái)人臉識(shí)別設(shè)備用于小范圍安全訪問(wèn)的身份驗(yàn)證試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)測(cè)試ICPC 組委會(huì)非常滿意該功能，很希望以后的總決賽賽場(chǎng)可以全面應(yīng)用上線。[10]此外如何能最便利地將照片更新同步上傳到不同客戶端也是值得思考和升級(jí)的功能。

5.軟件系統(tǒng)部署

出于安全規(guī)定所有決賽使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須由ICPC 組委會(huì)進(jìn)行安裝配置，在和相關(guān)技術(shù)人員溝通的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，與北大在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的管理電腦系統(tǒng)部署是同一軟件，就是目前比較熱門的FOG 程序，這是一個(gè)基于Linux 免費(fèi)開源的系統(tǒng)鏡像制作和分發(fā)應(yīng)用程序，可以說(shuō)是目前能夠使用的最便利的免費(fèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部署解決方案，支持微軟從Windows XP 到Windows 10 的操作系統(tǒng)版本，同時(shí)還支持Linux 和Mac OS X?？倹Q賽中提供的250 臺(tái)移動(dòng)工作站和15 臺(tái)PC機(jī)全部使用FOG 進(jìn)行系統(tǒng)鏡像傳輸，部署效率要高于傳統(tǒng)使用的GHOST 程序。在與組委會(huì)技術(shù)交流過(guò)程中還了解到很多新的使用技巧，這也將為今后北大計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心教學(xué)機(jī)房的管理提供幫助。

6.專用網(wǎng)絡(luò)組建

競(jìng)賽專用網(wǎng)絡(luò)的組建是本次總決賽的技術(shù)難點(diǎn)和任務(wù)挑戰(zhàn)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)劃經(jīng)歷了數(shù)次溝通，十一次大版本修改，無(wú)數(shù)次小版本修改，在原有校園網(wǎng)基礎(chǔ)上建立了專用的ICPC 總決賽有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時(shí)還解決了相關(guān)人員不同身份的網(wǎng)絡(luò)使用驗(yàn)證等安全管理問(wèn)題。

7.移動(dòng)新媒體時(shí)代的賽事推廣

作為北京大學(xué)120 周年校慶的序幕活動(dòng)，ACMICPC 在推廣方式方法上豐富多彩，除搭乘校慶大型活動(dòng)的宣傳外，在賽前半年就開始進(jìn)行預(yù)熱推廣，包括微信傳播、微博推送、總決賽官網(wǎng)上線、亞洲區(qū)預(yù)選賽期間對(duì)總決賽的宣傳等多種手段。充分做到了賽前宣傳說(shuō)明、賽中時(shí)時(shí)賽訊、賽后比賽回顧。總決賽賽事的新媒體推廣對(duì)于技術(shù)團(tuán)隊(duì)也是一次練兵。

五、總結(jié)

ACM-ICPC 比賽提供了一個(gè)與國(guó)際、國(guó)內(nèi)高校同臺(tái)競(jìng)技的舞臺(tái)，也對(duì)高校網(wǎng)絡(luò)及信息服務(wù)產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。以此為鏡，鞭策高校不斷尋找適合自己的教學(xué)科研發(fā)展風(fēng)格，推進(jìn)順應(yīng)時(shí)代的教育服務(wù)改革。高校應(yīng)當(dāng)緊抓學(xué)習(xí)、革新時(shí)機(jī)，利用其存在的教育優(yōu)勢(shì)整合有用資源，并將積累的教育服務(wù)經(jīng)驗(yàn)與信息科技進(jìn)行融合，探尋高校信息服務(wù)的新模式，實(shí)現(xiàn)高校智慧教學(xué)、智慧管理和服務(wù)的新目標(biāo)。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的今天，在經(jīng)濟(jì)和科技全球化深入發(fā)展的背景下，堅(jiān)持守正創(chuàng)新，推進(jìn)學(xué)科結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化，不斷提升信息服務(wù)水平，努力為人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新做出更大貢獻(xiàn)。