智慧教育云平台应用迁移规划方案.docx

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智慧教育云平台应用迁移规划方案

智慧教育云平台

应用迁移规划方案

第1章背景介绍

1.1项目背景

随着物联网、新一代移动通信网络、下一代互联网、云计算等新一轮信息技术的迅速发展和深入应用，信息化发展正酝酿着重大变革和新的突破，信息的获取、传递、处理和运用的能力空前增强，信息化对人类的生产生活将带来更为深刻的影响，并正在引发一场全方位的社会变革，也就是从工业社会向信息社会的发展，社会发展向更高阶段的智慧化发展已成为必然趋势。

同时，我市现代化国际港口城市建设已经步入新的历史阶段，城市化进程不断加快，城市管理和居民生活要求进一步提高，既面临着新一轮发展机遇，也面临着环境资源、产业发展、城市管理、居民就业等方面越来越严峻的挑战。

建设智慧城市，对于应对这些挑战，加快经济转型升级、提升公共管理服务、打造高品质生活城市、推进生态文明建设、实现城市创新发展等都具有十分重要的作用。

为此，我市抓住成功举办2011年上海世博会“信息化与城市发展论坛”的契机，基于信息化的良好基础和城市发展定位，适时作出了建设智慧城市的决定，成为了国内首个系统谋划推进智慧城市建设的城市。

智慧城市建设，是着眼于我市城市未来发展战略、契合我市未来城市发展定位而做出的前瞻之举。

通过智慧城市的建设，进一步挖掘、整合和配置城市各类有形和无形资源，努力实现信息化、智慧化与经济社会的深度融合，实现我市城市发展目标的高度融合。

智慧教育是我市智慧城市建设重要组成部分，是我市智慧城市建设十大应用体系之一。

智慧教育，是政府主导、学校和企业共同参与构建的现代教育信息化服务体系。

智慧教育即是生活，该体系由云计算、物联网、互联网、数字课件、公共服务平台和先进的云端设备组成的开放校园。

任何人可以在任何时候、任何地方借助电脑、数字电视、手机等各种云端设备进行主动、高质量和个性化的学习。

智慧教育正是智慧城市建设在教育领域的具体体现。

《国家中长期教育改革与发展纲要（2010-2020）》、《国家教育事业发展第十二个五年规划》、《我省教育信息化“十二五”发展规划》等国家、部委、

省政府文件明确了教育信息化要力争实现四个新突破，即教育信息化基础设施建设新突破、优质数字教育资源共建共享新突破、信息技术与教育教学深度融合新突破、教育信息化科学发展机制新突破。

为率先达成上述目标，我市教育局积极开展工作，从组织机构建设，教育信息化经费投入机制，信息化队伍建设，信息化基础设施建设和教育资源建设等多个举措推进我市智慧教育建设，保证我市智慧教育走在全国前列，取得了可喜的成就。

2006年，我市在全国率先提出建设数字化校园概念。

2011年，我市教育局提出教育信息化专项行动计划，从课堂教学应用、校园管理平台、全市整体规划三个层面提出教育信息化目标。

2012年，我市提出智慧教育理念，以智慧教育服务终身教育，计划通过信息技术支撑学前教育、基础教育、职业教育、市民教育，打造智能化终身教育服务体系。

2013年，我市在全国率先进行城市层面的智慧教育课题研究，以课题研究为引领推进我市智慧教育建设。

在基础软硬件设施方面，全市已经实现所有普通教室配备多媒体，所有学校均建有校园网，并架设了一条带宽1G、贯通全市教育系统的信息高速公路，基本实现了优质教育资源的高速流通和教育管理的智能化。

同时，数字星球实验室、电子书包教室、数码互动实验室、无线校园、新一代互联网IPV6等一批高智能实验室和新教学设施进入课堂教学。

我市教育信息化建设过程中，各区县教育部门、学校从各自业务需求出发，建设了分散在我市各地的多个机房和各自的业务应用，满足了当前政府管理、学校应用、社会服务的需求。

但从长远看，由于各地资源彼此独立以及业务条块分割，资源共享难、业务协同难、互联互通难等问题将逐步出现。

为此，我市教育局从全局考虑，将统筹规划建设我市教育云平台，通过信息化技术手段来重点解决教育改革问题；教育管理问题；教育服务问题。

我市教育云的建设是将我市智慧教育课题研究成果转化为具体成效、将现有优质教育资源充分整合利用和提升的有效途径，是使我市教育信息化继续保持全国领先地位的重要举措。

我市教育云是通过使用云计算、物联网、互联网等技术，云、管、端三维一体，构建面向学生、社会人员、家长、老师、教育局等多类角色的统一门户、教学资源平台、公共服务平台、教学管理平台等服务。

通过我市教育云的建设，打造面向服务我市全体师生和民众的拓展到服务区域的社会教育和终生教育以及长效运营机制，不但实现对我市全体市民、学生的终生优质教育服务，更为我市经济社会的转型升级提供产业支撑和智力支撑，打造我市智慧教育国内建设标杆。

1.2系统现状

我市教科网现状

目前我市教科网的网络及相关设备分布如下：

●网络核心设备托管在解北机房，实现与互联网、省内教育网、各大高校（经由浙大理工）之间的互通。

●市三区直属学校和市教育局直属单位通过电信光纤接入核心设备，实现内网和外网访问需要。

●主服务器群在装备中心自有机房，通过电信光纤接入核心设备；装备中心自有机房另外接有移动、联通等百兆通道，用于直接提供教育服

务。

●各县区分中心网络设备及信息服务器在各地自有机房，通过电信光纤接入核心设备，实现与省内教育网、各大高校网络之间的教育内网互通；除市三区分中心外，其他县级分中心另有各自的互联网出口（电信为主）。

●各区县学校/单位（不含高校）网络分别通过接入当地分中心汇聚设备，实现与互联网、省内教育网、各大高校（经由浙大理工）之间的

互通；部分学校另有信息服务器和电信互联网出口，用于满足学校信息发布和师生上网需要。

1.3建设目标

⏹提高效率，加强服务

通过加强教育行政机构以及学校（单位）的管理信息化建设，实现教育管理的“数字化、智能化、公开化”，切实提高教育管理效率；通过完善政策法规、教育培训、入学就业等信息的发布、查询与操作，为公众提供便捷、实时、权威的教育综合服务，也为各级教育行政部门和各类学校提供服务的平台。

⏹整合资源，提高效益

通过我市教育云平台建设统筹管理全市教育基础硬件资源，逐步改变各地、各校（单位）分散投资、重复建设、低效利用的现状。

消除不规范机房运行、非专业人员管理带来的信息安全隐患。

通过我市教育云平台建设全面整合我市教育系统现有信息化资源，构建我市教育云服务中心，为全市教育管理部门、学校、老师、学生和家长提供教育管理、资源共享、网络辅助教学、家校沟通、互动交流、自助学习的统一平台，实现软件公用、统筹管控、教学互动和教学资源共享。

⏹利民惠民，促进均衡

建立覆盖基教、职教、高教乃至终身教育的全领域学习社区，利用网络在线教学的方式形成惠及全体市民的公平教育，逐步实现公共教育服务均等化，缩小城乡差距，扩大优质教育资源的服务面，最终实现“时时可学、处处能学、人人皆学”，提供“时时、处处、人人”都能学习的环境，为建设学习型社会做贡献。

⏹教育即生活，教育即未来，教育引领城市文明，打造智慧教育标杆我市教育云平台是面向全体我市民的国内领先的教育云平台，汇聚了国

内外各行业优质的教育资源和应用。

并通过大数据分析，针对不同的年龄段，

不同的行业，不同的兴趣爱好进行分类书籍、视频资源、教育应用的智能化推荐。

通过移动智能终端，电脑和电视机都能进行随时随地的学习。

教育云平台为我市经济社会的转型升级提供产业支撑和智力支撑，打造我市智慧教育国内建设标杆。

总之，智慧教育云让我们进入时时，处处，人人可学的智能学习时代，让智慧像空气一样充满我们的学习当中。

1.4建设原则

（1）开放性原则

首先，系统设计要采用开放标准，选用的技术产品要符合开放标准。

其次，在此系统之上搭建的各业务子系统又要保持一定的相互独立，业务子系统可根据用户方未来业务的需求而灵活的改变，满足业务系统今后进一步扩展的需要。

（2）安全性原则

安全体系应该是一个多层次、多方面的结构，在系统的设计中要充分从业务需求、运行环境、系统用户等诸多方面考虑安全性要求。

本系统建成后应具有良好的安全性，能够对使用者进行验证、授权、审核，以保障系统的安全性。

同时提供灵活的用户接入控制策略及分布式控制和集中式控制。

（3）稳定性原则

要保证系统运行的稳定性，使系统运行风险降至最低。

无论是方案的设计还是技术的实现，应充分保证整个平台统可靠稳定地运行。

包括完善的安全保障措施和故障恢复能力，在系统架构设计时，要充分考虑系统的稳定性。

（4）兼容性原则

本系统与涉及用户面广，系统要必须紧密衔接，构成一个整体，所以应对已有系统和用户的进行全面考虑，做到与现有业务与数据的兼容。

（5）先进性原则

本项目立足先进技术，在信息技术、软硬件产品及应用功能的构造上考虑到本系统近期及未来几年内的发展趋势，使建设后的系统具有较长的生命周期。

（6）规范性原则

系统建设，从网络协议到操作系统，到数据结构，应遵循通用的国际或行业标准，及国家的各项技术标准。

（7）经济性原则

在满足当前需要和未来发展的前提下，强调本系统搭建的经济性，尽可能地降低系统成本，最大可能地提高系统的性能价格比。

第2章应用迁移

2.1.迁移评估

迁移前，对迁移方案进行评估以确保迁移成功。

之前教育局、相关单位及各学校已经部署了很多教育应用，如前文提到的我市主要教育系统：

人人通空中课堂平台、终身学习公共服务平台、数字化学习平台、我市智慧教育综合管理平台，都需要逐步迁移到教育云平台。

迁移评估过程必须包含以下信息和内容：

现有系统支撑的服务数量以及在服务器中的分布情况

现有物理服务器资源占用状况，包括CPU、内存、磁盘和网络连接状况，为保证迁移成功，目标虚拟机规格应不低于原物理机标准

当前的物理环境是否支持虚拟化，是否支持资源扩展，因为在迁移之前须在物理服务器上完成虚拟化

对当前的存储容量和资源利用率进行评估，需在目标系统中规划好迁移需要的存储空间。

需明确现有存储如何利用，比如有些服务器是在本地磁盘上创建系统盘和用户盘，有些服务器则在本地磁盘上创建系统盘而在SAN/NAS上创建用户盘。

2.2.迁移计划

通过对现有网络环境的评估，我们对现有资源利用率，服务以及系统需求非常清晰。

评估后才能开始对迁移进行计划，步骤如下：

确定迁移步骤，包括所有服务器的迁移先后顺序，其顺序按风险的高低降序排列。

确定备份方案，由于现有系统会被加固，某些服务器通过虚拟化重复利用，而在虚拟化前需要清除所有的数据，因此需要对这些服务器进行备份保证服务的连续性。

确定并准备好迁移所需的工具，包括工具在迁移中必备的一系列功能和使用工具所需具备的网络环境。

在实际迁移开始之前确定额外的测试环境，该测试环境能够引导测试从而确保迁移成功。

因此，测试环境需明确设计的服务器和存储数量。

规划网络环境，由于网络中的服务器各处不同位置，因此在迁移中需考虑到网络连接情况、数据备份方式，以及网络流量来源，确定网络流量是否会引发网络拥塞

确定迁移周期以及参与人员，包括迁移起止时间，团队能力建设以及团队成员的角色。

2.3.测试计划

迁移计划后，执行小批量的测试迁移方案，这里会涉及到首批迁移的测试和审核，步骤如下：

准备用于测试迁移的测试系统环境，在测试时，第一批服务器将会迁移到该系统环境中。

安装并核实迁移工具，此时要执行第一批服务器的P2V迁移。

对第一批服务器，需分析存储系统，不管该服务器在存储迁移中采用本地磁盘存储还是远端SAN/NAS存储系统。

2.4.迁移测试

在第一批服务器和服务的小批量测试迁移后，需对迁移后的服务器进行测试，包括单元测试和性能测试。

2.5.迁移实施

在迁移实施过程中，所有的服务器都会被迁移到虚拟化系统下。

执行步骤如下：

确保批量迁移的整个网络环境已准备完毕，并通过迁移工具完成源系统和目标系统

之间的连通。

此处的目标系统属于中转系统。

对迁移系统进行性能审核和健康检查，如果系统状态监视则停用旧系统并将其服务暂时转移到新的虚拟化系统中。

进行利旧，对于一部分可用的旧硬件可在服务器虚拟化中重新再利用，一些软件资源需扩展，如内存和硬盘。

这些服务器构成最终的虚拟化基础设施，即最终系统。

最后，在目标系统和最终系统之间进行V2V迁移。

这样，最终系统完成了现存硬件的重复利用。

2.6.服务器虚拟化前备份

为了对旧系统中的物理服务器进行虚拟化，需考虑服务器虚拟化带来的影响。

例如，现有服务器的重复利用，服务器虚拟化时会对这些服务器的CPU，内存以及硬盘资源进行再利用，然而这些服务器上存在某些服务仍在运行，若无备份则会影响现有业务。

因此，在执行迁移和虚拟化之前，必须先对需利旧的服务器进行备份。

迁移步骤如下图所示。

提供物理备份服务器，并已进行虚拟化，数据和服务器已备份到虚拟化系统。

首先，对于要被迁移的服务器上，一般会存在多种服务正在运行，而且这些服务器在迁移评估后认为在虚拟化场景下可再利用的。

但是，迁移过程中不允许存在较长的停机时间，因此需要准备一台采用虚拟化平台的备份虚拟机，通过P2V将该服务器备份到虚拟机上。

备份完所有需要进行虚拟化的服务器之后，这些服务器上安装虚拟化软件进行虚拟化，根据评估阶段确定的容量规划，在虚拟化平台上创建相应规格的虚拟机，其计算资源用于承接旧系统中的服务。

准备好所有的虚拟机后，规划和安装相关迁移工具，将备份系统中的服务迁移到虚拟化系统的虚拟机中。

虚拟机迁移是指将备份的虚拟化系统中的应用服务迁移到最终的虚拟化系统中。

虚拟机迁移完毕后，要对这些服务进行测试，最后停用旧系统，所有服务切换到虚拟化系统中。

2.7.迁移详细步骤

迁移的具体步骤及描述如下图所示:

在评估阶段，虚拟化和迁移之前需收集的信息如下：

性能统计：

包括CPU使用率，内存使用率，硬盘IOPS和硬盘使用情况；物理服务器配置：

包括CPU规格，内存容量，硬盘容量

统计物理服务器部署位置，分析是否支持虚拟化，累计支持虚拟化的服务器数量，并规划出虚拟化中需新增的硬件情况；

通过上述无代理收集和代理收集两种场景收集当前系统的使用和配置情况。

可采用信息收集工具或者第三方工具。

A.分析现有服务的依赖条件，对当前系统进行备份。

上图描述了一种应用系统下的依赖关系，可作为迁移参考，确定所有服务器的迁移优先级顺序。

在确定各服务的依赖条件后，对需进行虚拟化的服务器进行备份。

具体备份过程参见本小节迁移实施方案中“服务器虚拟化前进行备份”部分的内容。

B.容量规划和虚拟化执行

根据当前的资源使用和需求情况，计算虚拟化所需的容量。

C.规划应用服务

在虚拟化解决方案中，同类虚拟机部署在同一个计算资源池中，在同一个池中可相互共享存储/计算资源，一个集群的故障不会影响其他资源池。

D.虚拟化规划和虚拟机分配

建立虚拟化平台后，要准备最终的迁移资源。

迁移前，如果服务器a具备双核CPU和2G内存，那么在虚拟化平台中就创建一个2核/2G内存的虚拟机，并分配相应的硬盘。

E.规划迁移工具

采用迁移工具从物理或虚拟的服务器向最终的虚拟化系统中进行磁盘复制。

F.通过工具执行在线迁移

准备好源系统，目标虚拟机以及目标系统后，决定迁移时需使用的迁移工具和迁移策略。

G.迁移测试

迁移后，需进行测试来验证迁移是否成功，测试场景如下：

应用服务迁移后对虚拟化基本功能的监测；

迁移前后应用服务的特性功能是否几乎相同；

虚拟化系统的性能监控；

….

H.停用旧系统

截至目前现有的服务器已经被虚拟化和重复使用，其他一些不支持虚拟化的服务器上对应的服务也已经迁移到虚拟化平台，那么现在可将应用服务切换到虚拟系统并停用旧系统，其步骤如下：