高校教务管理系统自动化运维初探.pdf

38 第 23 卷第 1 期湖南大众传媒职业技术学院学报Vol.23 No.12023 年 3 月JOURNAL OF HUNAN MASS MEDIA VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGEMar.2023 技术应用 高校教务管理系统自动化运维初探李欢1熊雯婷2（1.湖南大众传媒职业技术学院 新媒体技术学院，湖南 长沙 410100；2.湖南大众传媒职业技术学院 新闻与传播学院，湖南 长沙 410100）摘要自动化运维是目前主流的运维技术。针对高校教务管理系统运维的不足之处，基于Zabbix 的高校教务管理系统自动化运维建设，搭建了合理的监控架构，并设计了一套自动化运维方案，为系统的安全、可靠运行提供了基础保障。关键词教务管理系统；自动化运维；高校中图分类号G473文献标识码A文章编号1671-5454（2023）01-0038-05DOI10.16261/43-1370/z.2023.01.009随着新一代信息技术的飞速发展，高校教务管理系统功能日趋完善，全面覆盖选课、查课、评教、查看学籍信息、补考、休学、转专业等基本功能。然而，除了满足学校基本的功能需求，高校教务管理系统还要实现高效管理。目前高校教务管理系统中业务类别多，设备种类和数量较多，系统异构性大。在这样的情况下，依靠人力进行运维的传统方式操作难度较大，对运维人员的专业要求也较高。因此，更高效、可靠、规范、智能的高校教务管理系统自动化运维成为大势所趋。1高校教务管理系统运维存在的不足之处目前，大部分高校仍采用人工运维的方式进行教务管理系统的日常运维。虽然部分高校自主研发了监控系统，但极少涉及到自动化运维和业务管理。高校教务管理系统人工运维受主观因素影响较大，处理往往滞后，工作效率也低，无法满足教务管理系统准确性、稳定性的要求。同时，随着高校教学管理工作的难度提高，教务管理系统的运行可靠性和功能完整性也都面临着挑战。高校教务管理系统运维存在的不足主要体现在以下方面：1.1运行不稳定高校教务管理系统运行不稳定，往往体现在集中选课时间段、集中评教时间段。由于同一时间内参与人数过多，高校教务管理系统服务器因超负荷工作而崩溃。面对这样的突发状况，教务管理人员需要求助于系统管理技术人员。一旦技术人员无法及时有效地解决教务管理系统出现的问题，学生的选课、老师的评教都将受到很大影响，并进一步影响到正常教学活动的开展。1.2缺乏高效的运维机制和工具不少高校教务管理系统信息系统的运维管理处于半自动化状态，主要表现在：其一，缺乏一套高效的运维机制，缺乏流程化的故障处理机制。在教务管理系统正常运行时没有监控、没有运行反馈，无法感知和预判故障；在教务收稿日期2022-09-26作者简介李欢（1982），女，湖南长沙人，湖南大众传媒职业技术学院新媒体技术学院讲师，研究方向：计算机网络技术。熊雯婷（1981），湖南长沙人，湖南大众传媒职业技术学院新闻与传播学院副教授，研究方向：媒体融合。基金项目本文为湖南大众传媒职业技术学院 2021 年度院级科研项目“基于 Zabbix 的高校教务系统自动化运维及监控研究”（编号：21YJ27）的研究成果之一。第 23 卷第 1 期湖南大众传媒职业技术学院学报Vol.23 No.12023 年 3 月JOURNAL OF HUNAN MASS MEDIA VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGEMar.202339系统出现故障以后，处理过程缺乏全面跟踪记录、故障观测；在教务系统恢复运行后，缺乏故障定期复盘。其二，缺乏高效的事件监控和诊断工具等运维技术工具。教务管理系统日趋复杂，难免出现因设备故障而导致的系统中断，在没有高效的技术工具支持的情况下，故障事件很难得到主动、快速处理。1.3缺乏个性化监控目前部分高校自主研发了监控系统，然而这些产品基本都是从网络设备监控开发做起，再根据需求进行迭代开发，其功能主要集中在对网络硬件设备的监测，个性化监控指标不多，模块化程度不高，产品的功能和拓展性不足。1.4运维人员工作被动高校教务管理人员往往更注重传统的教务管理工作，对信息化技术的掌握程度相对较低，这在一定程度上造成运维人员工作比较被动的情况。目前，绝大多数运维人员仍然主要是处理一些简单重复的问题，运维质量很难提高，教务管理人员对系统运维的服务满意度也不高。2高校教务管理系统的运维需求传统的人工运维方式，使得教务管理系统的运行可靠性难以得到保障，工作效率和运维质量都不高。要实现高校教务管理系统的健康稳定运行，这对其运维工作提出了更高的要求。2.1专业化、标准化的自动执行流程自动化运维是一种策略，是把静态的设备结构转化为依据需求产生的动态弹性响应，包括硬件运维和软件运维。1高校教务管理系统中的具体管理工作，包括对服务器定期的杀毒、备份，以及数据库的技术性检查等；日常维护工作包括系统的运行、维护和更新，客户端的安装、维护、故障处理，还有选课、排课、考试等业务数据的导入、导出、数据统计、数据清洗等。这些工作内容繁杂、机械重复，且耗时较多。自动化运维使这些日常运维工作形成专业化、标准化的自动执行流程，无需人工干预，既避免运维人员操作不当带来的影响，又能提高运维工作的效率，大大降低运维成本，减轻人工运维的工作量和压力。2.2应用层集中监控应用层集中监控，是指在应用层面集中查看高校教务管理系统中各类服务的整体运行情况和核心监控指标。监控内容具体包括监测设备，如服务器、路由器、交换机等；监测软件，包括网络、应用程序；监控故障，包括 down 机、服务不可达、主机不可达等。应用层的集中监控方便运维人员从宏观视角了解服务运行状况，及时发现隐患，作出故障预判，及时调动资源和人员来干预处理，达到防患于未然的目的。2.3个性化监控信息采集高校教务管理系统中各类管理功能需要监控的指标不同，特定场景下监控指标的确定与采集需要设置灵活、简单、通用、可扩展的监控指标定义与采集机制，以应对个性化监控需求。例如，要应对大规模学生选课存在的突发高峰访问的问题，可以对数据库实例 CPU 利用率、TCP 连接数等进行监控，必要时采取主备设置或分流等措施；还可以配置监控用户访问的关键字，设置监控时间段，根据关键字来统计某时间段内教务系统的用户访问数等。2.4快速部署尽管教务管理人员具备较高的教育管理素养，掌握了较为专业的教务管理知识，但是因为知识结构的问题导致了相关工作人员信息知识及计算机操作能力相对较弱，在工作开展的过程中专业性不足。2因此，标准、简单、快速的主机监控部署流程，可大大简化运维人员的部署、配置工作，更符合高校教务系统运维管理的需求。3构建基于Zabbix的高校教务管理系统自动化运维Zabbix 是一款开源免费的运维管理软件，采用分布式监控的架构，提供网络监控、触发第 23 卷第 1 期湖南大众传媒职业技术学院学报Vol.23 No.12023 年 3 月JOURNAL OF HUNAN MASS MEDIA VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGEMar.202340器、告警设置、日志记录等基本运维管理功能，同时提供友好的管理界面，能够监测网络中各种设备的参数和运行状况，并对各种设备参数进行灵活的阈值配置，运维管理人员可以借助Zabbix 快速发现和解决网络故障，保障系统平稳运行。3基于 Zabbix 的高校教务管理系统，通过合理设置监控项、告警阈值、事件通知等参数监测平台，并设置自动化功能，将监测到的数据以图形化的形式在平台中展示，在发现系统异常后自动报警，进行异常处理，生成维护报告。3.1基于 Zabbix 的高校教务管理系统的体系结构基于 Zabbix 的高校教务管理系统，根据实现层次划分为三个部分，分别是基础设施层、应用服务层、应用终端层，如图 1 所示。基础设施层是保障教务管理系统正常运行的关键，包括：网络基础设施，如路由器、交换机、光纤等；教学环境基础设施，如教学一体机、操作系统、教学软件等；数据库一般采用关系型数据库，作为教学数据存储和管理部分；应用服务器则有 WEB 服务器、DNS 服务器、FTP 服务器等。应用服务层承担教务管理系统具体功能的运行。根据学校实际情况，系统功能可划分为教学管理、教室管理、评价管理、教师管理、学生管理、系统管理等功能模块，各功能模块下包含若干子功能模块，可以独立完成专属业务工作，模块之间也可以相互访问、调用数据。应用终端层包括教师、学生和管理员三类用户，通过移动终端或电脑端的浏览器来访问教务管理系统。3.2基于 Zabbix 的高校教务管理系统的监控架构根据高校教务系统的网络结构和运维管理需求，高校教务管理系统可以采用server-proxy-client 的监控架构，并采用 Zabbix-agent 的主动监控方式，如图 2 所示。图 1基于 Zabbix 的高校教务管理系统体系结构图图 2基于 Zabbix 的高校教务管理系统监控架构第 23 卷第 1 期湖南大众传媒职业技术学院学报Vol.23 No.12023 年 3 月JOURNAL OF HUNAN MASS MEDIA VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGEMar.202341高校教务管理系统监控架构将 Zabbix-agent部署在被监控主机上，包括教务系统服务器、网络中的交换设备等，主动监测主机的硬盘、内存、处理器等，然后 agent 将收集到的本地主机运行信息数据发送给 proxy。proxy 只暂存agent 的数据，再转发给 Zabbix-server 进行数据处理，一旦出现异常，例如硬盘满或服务进程中断，Zabbix-server 就会自动响应并进行报警操作，将收集到的数据存入数据库中，最后在用户操作界面展示监控数据。另一方面，当server 向 agent 请求数据时，agent 也会及时回应。3.3基于 Zabbix 的高校教务管理系统自动化运维的特性3.3.1支持监测对象自动发现基于Zabbix的高校教务管理系统为实现网络自动发现功能配置了自动化规则，可以适应变化的监控环境，省去很多重复的配置操作。高校教务管理系统中监控的主机包括应用服务器、数据库服务器、核心交换机、汇聚交换机等网络设备，依据服务器和网络设备的 IP 地址范围，自动发现的规则实现了快速部署 Zabbix，即使环境发生变化，自动发现也能随时变化。3.2.2支持关键监测数据采集及告警高校教务管理系统中涉及到的网络设备数量较多，业务也比较繁杂，包括教学管理、教室管理、学生管理、选课管理、听课管理、学生评教等，因此在自动化运维过程中，除了监控服务器、网络设备等运行状态，还需要一些确定的指标来标示教务管理系统中的业务运行状态。针对各监测对象，基于 Zabbix 的高校教务管理系统添加自定义监控项，并设置告警触发条件。例如：对教务管理系统可用性的监测，可以以 1 次/分钟的频率，通过局域网访问教务管理系统，并统计HTTP状态码和首屏响应时长，当 HTTP 状态码不为 200 或响应时间超过阈值时进行告警；对教务管理系统 MySQL 数据库读写性能的监测，可以调用 MySQL 数据查询接口，将数据库状态、每秒首发字节数、每秒增删改查操作数等同步到 Zabbix 中，当服务可用性低于指定阈值时进行告警；对教务管理系统服务器硬件的监测，可以监测主机温度、风扇状态、电源状态等，当主机温度过高或风扇电源工作异常时进行告警。3.3.3支持系统异常告警一旦触发了告警系统，基于 Zabbix 的高校教务管理系统就自动通过邮件或短信的形式，将告警信息发送给指定邮箱或手机。3.3.4支持监测数据可视化Zabbix 仅支持单机指标的监控视图，缺少统计视图的支持。5因此，教务管理系统的服务器端使用了配置灵活、美观性和功能性都更强的数据可视化工具 Grafana，将 Zabbix 采集的数据用更丰富的图形展示模式渲染出来，并展示在 Web 界面中。3.4基于 Zabbix 的高校教务管理系统自动化运维流程的建立基于Zabbix的高校教务管理系统形成了标准的自动化流程，包括四个方面。第一，配置变化检测流程：一旦设备配置参数发生变动，系统自动检测，并报告运维人员。第二，维护事件提醒流程：实时监控设备，若发生异常，系统自动报警，并通知运维人员。第三，系统健康检测流程：硬件设备和软件系统实行定期的、自动的健康检测。第四，维护报告生成流程：将日志信息定期自动地收集起来，然后把这些信息进行分析和总结，最后提供运维分析报告给运维人员。64基于Zabbix的高校教务管理系统自动化运维的成效基于Zabbix的高校教务管理系统自动化运维建设，有效解决了高校教务管理系统性能管理中存在的不足之处，为教务管理系统的安全、可靠运行提供了基础保障。第 23 卷第 1 期湖南大众传媒职业技术学院学报Vol.23 No.12023 年 3 月JOURNAL OF HUNAN MASS MEDIA VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGEMar.2023424.1形成标准的自动化流程基于Zabbix的高校教务管理系统自动化运维将已知常见的运维工作形成标准的自动化流程，形成一套标准化、流程化的故障处理机制，全面跟踪记录系统运行过程。系统的自动化运维功能可以自动修复场景的问题，运维人员仅需解决在特殊情况下需要人工干预的问题即可，这样减轻了运维压力，提高了整体运维效率，大大降低了运维成本。4.2满足个性化监控需求基于Zabbix的高校教务管理系统自动化运维，实现了特定场景下监控指标的制定与采集，通过确立灵活、简单、通用、可扩展的监控指标定义与采集机制满足个性化监控的需求。4.3实现自动检测、自动告警基于Zabbix的高校教务管理系统自动化运维能自动检测到网络中设备的变化，按定义的监控项收集数据，对监控的各种设备参数进行灵活的阈值配置，帮助运维人员尽早获知预警信息、及时定位、解决问题。例如，当磁盘空间的使用率达到 90%时，系统就发出警告，提醒运维人员进行处理。在集中选课或评教这种访问量突增的情况下，系统能快速发现 CPU 温度过高、服务器内存溢出、网络设备故障、数据库保存异常等情况，并直接通过邮件和短信的形式通知运维人员，便于运维人员及时处理，保证系统的正常运行。4.4具有较高的应用价值基于Zabbix的高校教务管理系统自动化运维具有运维团队规模小、可迁移、易扩展、研发及使用成本低，同时能够胜任复杂监测对象数据采集和复杂监测数据汇聚计算等特点，具有较高的应用价值。基于Zabbix的高校教务管理系统自动化运维，把工作人员从单一重复的运维工作中解放出来，提高了系统运维工作效率，同时推动了高校教务管理系统的智能化，提高了高校教务管理水平，更好地适应了新时代高校信息化建设的需要。（责任编辑陶新艳）参考文献1 黑马程序员.Linux 系统管理与自动化运维M.北京：清华大学出版社，2018：218-219.2 魏然.探讨高校教务管理系统信息化研究与应用J.中国多媒体与网络教学学报，2021（7）：7-9.3 胡杨男爵.Zabbix 监控系统入门与实战M.北京：清华大学出版社，2020：6.4 毕玉蓉.基于 Zabbix 的软件监测告警系统的设计与开发D.东南大学，2019.5 潘少博，张和，戴谊.基于 Zabbix+Grafana 构建微服务自动化监控运维平台J.基础设施与数据管理，2020（10）：77-79.6 汪岩.“互联网+大数据”时代高校信息系统自动化运维的探索J.工业控制计算机，2020（6）：132-133.