高校网络教学管理系统多维容灾恢复策略研究

陈甜远

摘   要：灾难恢复是一种主动性的应急策略，对于高校网络教学管理系统而言就是提供一个能防止用户业务系统遭受各种灾难影响、破坏的计算机系统。文章通过评估教学管理系统允许丢失的数据量和系统恢复时间，来判断采用何种级别的容灾恢复策略，灾难出现时实施相应的容灾策略达到快速恢复系统的目的，有效地保障信息化平台的正常运行。

关键词：教学管理系统;容灾恢复;系统恢复;数据备份

1    信息技術发展介绍

随着网络信息技术的飞速发展，信息技术改变了传统教育观念，创新了传统教育模式。以网络技术为基础建立起来的网络教学管理系统，为师生创建了一个功能强大、方便快捷、自由学习的信息平台。信息技术的发展使网络教学管理系统所依赖的数据信息越来越集中，随之带来的则是数据中心技术风险的相对集中。一旦发生灾害、病毒感染、系统崩溃的突发事件，系统数据就会遭到破坏，致使网络教学管理系统瘫痪，严重影响教学管理和教学进程。因此，针对不同类别的“灾难”应该采用不同的容灾恢复策略，形成一个多维的网络教学管理系统的容灾恢复机制，及时地恢复系统数据或快速切换到备用系统，保证业务的连续性。

2    建立系统容灾恢复策略的重要性

灾难恢复是指在信息管理系统、硬件和软件等故障情况下迅速恢复丢失的数据和中断的业务。容灾恢复技术密切关系到用户的关键数据以及核心业务，其重要性毋庸置疑。容灾恢复系统的构建一般要与系统性能、成本开销及风险要素等的分析相结合，根据系统所面临的灾难级别来限制其描述，备份、恢复策略的程序模块部署且要与其功能需求相适应，而容灾系统的性能的开销性能取决于业务系统本身的性能，同时，还包含必要的存储设备、通信链路以及系统维护管理等成本。

2.1  系统容灾恢复策略的概述

容灾是一个系统工程，它包括支持用户业务的方方面面，广义上，可以把所有与业务连续性相关的内容都纳入容灾。容灾相对于信息系统而言，就是提供一个能防止用户业务系统遭受各种灾难影响破坏的计算机系统。管理信息系统会因为与数据中心和网络的紧密连接而受到很大影响，突发“灾难”对信息管理数据破坏和对时间、资源的消耗所造成的损失是难以估量的。这里“灾难”已经超出了自然灾害的范畴，它指任何有可能导致信息系统持续一段时间失效的危害，包括病毒、黑客攻击、误操作、火灾、地震等。一般来说，人们可将灾难分成下面几个类型：自然灾难（洪水、飓风、地震）、外在事件（电力或通讯中断）、技术失灵（电脑宕机或网络受损）及设备受损（火灾）等[1]。

管理信息系统容灾原理就是除了正常运行的系统以外，用户再建立一个冗余系统，当灾难发生，正在运行的系统受到破坏时，冗余系统可以接管用户正常的业务，达到业务不间断的目的[2]。为了达到更高的可用性，许多用户甚至建立多个冗余系统。无论导致系统瘫痪的原因是自然灾害，还是系统损坏，容灾都可以帮助人们将损失降至最小。容灾表现的是一种未雨绸缪的主动性，而不是在灾难发生后的“亡羊补牢”。

2.2  容灾恢复系统的技术要求

灾难恢复系统作为网络教学管理系统的数据有效策略，应建立在上述需求分析基础之上，主要目的是关键数据或者关键业务的备份和恢复。衡量确定灾难恢复目标，有两个主要的指标：恢复点目标（Recovery Point Object，RPO）和恢复时间目标（Recovery Time Object，RTO）。其中，RPO代表了当灾难发生时允许丢失的数据量，而RTO则代表了系统恢复的时间。应合理选取这两个指标值来决定总的投入。根据灾难恢复目标，即对允许丢失的数据量和系统恢复时间的要求，系统容灾可以分为3个级别：数据级、应用级和业务级[3]。

2.2.1  数据级容灾恢复

数据级容灾恢复的关注点在于数据，数据级容灾是一切容灾恢复的基础，也是保障数据可用的最后底线，即灾难发生后可以确保用户原有的数据不会丢失或者遭到破坏。数据容灾方案主要方式有：（1）本地备份，即利用移动硬盘或光盘等外存储介质进行备份，并送异地保存，达到容灾的功效。（2）异地备份，利用磁盘阵列、磁盘操作系统的数据复制、数据库数据复制和应用软件的数据复制，实现数据的远程复制备份。数据级灾难恢复方案花费较低，构建简单。但存在两个方面的问题：一是恢复时间较长，在系统被破坏后，尽管原有数据存在备份，但系统恢复应用需要一定的时间仍然存在风险。二是由于数据备份时间和系统被破坏时间存在时间差，故存在部分数据丢失的可能性。

2.2.2  应用级容灾恢复

应用级别容灾是在数据级容灾的基础上，再把执行应用处理能力复制一份，也就是说，构建一套相同功能的管理信息应用平台。确保当灾难发生时，应用级容灾系统能提供不间断的应用服务，让用户应用的服务请求能够透明地继续运行，而感受不到灾难的发生，保证信息系统提供的服务完整、可靠、安全。应用级容灾的主要方式：一是静态容灾，即在系统遭到破坏后，立即启动备用系统，将备份数据恢复到系统中，使信息系统能够正常运行。二是动态容灾，即建立一套完整的备用信息系统，与常规信息系统同步运行，数据动态实时备份。一旦灾难发生能够进行快速切换，以确保系统业务工作的连续性和数据的零丢失。

2.2.3  业务级容灾恢复

用户构建的数据级容灾和应用级容灾都是在信息技术范畴之内，然而对于正常业务而言，仅前两种的容灾系统的保障还是不够的。有些用户需要构建最高级别的业务级容灾恢复。业务级容灾不仅包括数据级容灾和业务级容灾，而且大部分内容是非IT系统，比如电话、办公地点等。当一场大的灾难发生时，用户原有的办公场所会受到破坏，用户除了需要原有的数据、应用系统，更需要保证在一个备份的工作场所能够正常地开展业务。所以，业务级容灾恢复是更广义上的容灾恢复，涉及的范围、技术更广，是一种更高级的容灾恢复。

上文所说的管理信息系统的容灾恢复，主要是指数据级和应用级的容灾恢复。应用级静态容灾与数据级容灾相比，可有效减少恢复时间，构建相对简单，但费用略有增加，且仍存在部分数据丢失的可能。而应用数据容灾可实现系统的无缝衔接，确保了数据的完整性和业务的连续性，但需要投入更多费用，构建相对复杂。可以根据工作环境和用户需求构建不同级别的容灾恢复策略来满足系统需要。

3    构建高校网络教学管理系统多维容灾系统

教學管理系统是管理信息系统（Management Information System，MIS）的一种，传统的管理信息系统的子系统按职能各有侧重地采集了各自管理决策所需的教学信息和非教学信息，部分教学信息通过教学管理系统中相应子模块传递。随着信息技术的发展，数据的集成化使得数据安全风险进一步加大，高校网络教学管理系统已不再是封闭、独立的信息孤岛，而与其他业务系统完全融合，底层数据库的融合使得教学管理系统面对风险时，出现“一荣俱荣、一损俱损”的情况。需要分析不同的安全威胁因素，根据不同情况制定多维的容灾恢复策略来全面应对各种“灾难”，确保教学管理系统恢复的时效性、连续性、稳定性。

3.1  当前网络教学管理系统的安全问题

信息时代的高校网络教学管理系统，为校园内部各部门之间，行政与教学、科研与教学之间，师生、学生们、老师们之间建立开放、分布、实时的双向多媒体信息交流环境创造了条件，也使管理与教学一体化处理和实时监管成为现实。这样一个信息系统一旦遭遇到威胁，将严重影响正常教学秩序，甚至阻碍教学信息化的发展。为了避免这样的灾难发生，对多维容灾策略的研究和建设刻不容缓。

网络教学管理系统数据的安全受到的威胁主要来自以下几种因素：不可控制的自然灾害;非预期的、不正常的程序结束操作造成的故障;存储数据的辅助介质部分或全部遭到破坏;用户非法读取、执行、修改、删除、扩充和迁移各种数据、索引、模式、子模式和程序等，从而使数据遭到破坏、篡改或泄露;使用、维护人员的错误或疏忽;利用计算机舞弊和犯罪;计算机病毒侵入等[4]。

上述的安全威胁几乎在任何一个信息系统中都存在，目前尚未有完善的免疫方案，人们能做的就是尽可能地做好安全防范工作，防患于未然，而根据系统的不同需求和面临灾难的种类，构建多维的容灾策略才是最有效方式。

3.2  创建网络教学管理系统多维容灾恢复的策略

根据高校网络教学管理系统的内容大概可分为两类：一类是业务职能管理系统，主要有：教务管理系统、教学保障管理系统、科研管理系统等。另一类是与教学密切相关的教学应用系统，主要有：网络教学平台、多媒体数字语音系统、教学资源系统等。这两类信息系统当遇到突发“灾难”，系统瘫痪时，由于系统恢复的急迫性、重要性、复杂性不同，所采取的容灾恢复策略也不尽相同。所以在面对不同种类的网络教学管理系统时，需要按照对系统的评估、分析判断、制定灾难恢复计划、实施灾难控制的流程来制定多维的容灾恢复策略。容灾恢复从技术层面上分为3级：数据级容灾恢复、应用级容灾恢复、业务级容灾恢复，对于高校网络教学管理系统来说，主要适用前两种容灾恢复策略。

（1）业务职能管理系统是与教学有关的学籍管理、考试管理、教学保障、科研管理的辅助和服务教学的职能信息系统。这类信息管理系统在使用和运行过程中存在大量重要的数据信息，这些系统的数据库之间也相互融合/相互影响。当业务职能管理系统的一个或部分系统遭到外在破坏时，整个业务职能管理系统可能都会受到很大影响。但恢复这类系统功能，不需要很苛刻的时效性和实时性，只要系统数据完整，在一定时间保证系统恢复正常就可以。根据灾难恢复目标，可以采用数据级容灾恢复策略，利用移动硬盘或光盘等外存储介质对系统数据库定期进行本地备份，并送异地保存，达到容灾的功效。或是异地备份，利用磁盘阵列、磁盘操作系统的数据复制、数据库数据复制和应用软件的数据复制，实现数据的远程复制备份[5]。

（2）教学应用系统是与现实教学密切相关的应用系统，这类应用系统最大特点就是对系统连续性和稳定性要求比较高。例如在外语视听说课时，通过网络多媒体数字语音系统来实现课堂上听力和口语练习，它是整个课堂必不可少的重要组成部分。但是如果教学系统遇到突发状况而崩溃时，不能及时恢复系统功能，将会严重影响整个教学进程。根据灾难恢复目标，可以采用应用级容灾恢复策略，即在系统遭到破坏后，立即启动备用系统，将备份数据恢复到系统中，使信息系统能够正常运行，例如若上语音课时无法使用多媒体数字语音系统来观看视频时，可以立即启用备用的视频矩阵技术，绕过教学系统服务端和客户端，将视频下发到学生显示器上，使课堂进程无缝连接。或者建立一套完整的备用教学应用系统，与常规教学应用系统同步运行，数据动态实时备份。一旦灾难发生时能够进行快速切换，以确保教学顺利进行。

4    结语

信息技术的发展使网络教学管理系统的数据越来越集中化，随之数据在遭遇“灾难”时的安全风险也越来越大，这需更全面考虑容灾恢复的整体架构，建立和完善容灾恢复机制。文章分析了当前高校网络教学管理系统现状，根据不同的容灾恢复目标，提出多维的容灾恢复策略，对网络教学管理系统的多维容灾恢复流程进行了概述，这对建立全面的高校信息系统安全容灾恢复机制具有积极的指导作用。

[参考文献]

[1]张竞元.会计信息系统灾难防范中的存储策略研究[D].青岛：中国海洋大学，2007.

[2]颜军.抵御数据灾难—容灾技术[J].电脑安全专家，2005（8）：80-81.

[3]郑晨阳，洪海丽.军队信息系统安全容灾恢复机制研究[J].装备指挥技术学院学报，2009（20）：79.

[4]王琨，周利华，袁峰.信息系统灾难恢复模型研究[J].计算机应用，2006（26）：1324-1327.

[5]袁建东，赵强，邓高明.基于网络的灾难恢复系统研究[J].科学技术与工程，2007（4）：477.