干部在線學習平臺管理子系統的設計與實現

郭宇騫

天津市委黨校，天津，300191

0 引言

干部在線學習平臺管理子系統是黨校干部教育培訓工作的重要組成部分，管理子系統應能支持多種教學模式，如線上課程、線下培訓、混合式學習等，提供豐富的教學資源，如視頻、音頻、文檔、圖書等，實現教學內容的多樣化和個性化。

1 干部在線學習平臺管理子系統的設計目標與建設需求

干部在線學習平臺管理子系統應能實現培訓對象的精準定位，根據受培訓干部崗位職責、發展需求、學習特點等，為其推薦合適的培訓內容和方式，提高培訓針對性和實用性。管理子系統還應能實現培訓效果的及時反饋，可通過數據分析和可視化展示，為培訓管理者提供培訓效果評估和改進建議，提高培訓質量。為滿足系統支持單點登錄與用戶角色管理等需求，管理子系統應能與黨校其他信息系統進行有效對接，實現單點登錄和數據共享，方便用戶使用和管理。管理子系統還應能實現用戶角色的劃分和權限的控制，如教師、學員、管理員等，保證系統的安全性和穩定性[1]。

干部在線學習平臺管理子系統應當具備的基本功能包括整合課程學習、直播管理、培訓班管理、資源共建共享、師資管理、學員管理、培訓電子檔案管理等，打造多場景、多系統、多角色的一體化集成平臺。這些功能可幫助黨校干部更好地學習和培訓，提高學習效率和質量。例如通過課程直播和在線學習，干部可隨時隨地接受培訓，不受時間和地點的限制；通過資源共建共享，可以促進黨校系統學科建設、課程建設的交流，提升課程利用率。短信或平臺內部消息服務功能主要通過短信或平臺內部消息方式向學員發送各類通知、提醒、問候等信息，如課程開課通知、考試安排通知、學習成績通知、節日祝福等，增強學員在線學習平臺的互動性和人性化，提升學員的學習積極性和滿意度，及時地傳遞信息，方便學員隨時隨地了解學習動態，提升干部在線學習平臺的服務質量和影響力。信息瀏覽功能可讓學員在線瀏覽各類信息，如課程目錄、課程簡介、課程大綱、課程內容、課程評價等，幫助學員選擇合適的課程進行學習，提高學員的學習效果和水平。該功能可展示豐富多樣的學習資源，滿足黨校干部不同層次、不同需求、不同特點的學習需求，促進干部在線學習平臺的多元化和個性化發展。管理子系統中包含的待辦提醒功能可通過網頁、郵件、短信等方式向黨校干部發送待辦事項的提醒，如課程報名截止日期、課程開始時間、課程結束時間、考試時間等，幫助黨校干部合理安排學習計劃，避免錯過學習機會，提高黨校干部的學習效率和責任感。該功能的重要性在于，它能夠督促黨校干部按時按質完成學習任務，保證干部在線學習平臺的學習質量和管理效果[2]。

2 干部在線學習平臺相關技術原理與平臺架構方式研究

Docker云平臺技術是一種基于容器的云計算技術，它可以將應用程序和其依賴的環境打包成一個輕量級的、可移植的、隔離的容器，從而實現快速部署、彈性擴縮容、跨平臺運行等功能。Docker云平臺技術的原理是利用Linux內核的cgroups和namespace等特性，為每個容器提供一個獨立的運行空間和資源限制，同時使用UnionFS等文件系統技術，為每個容器提供一個可寫的層，從而實現容器之間的數據共享和隔離。Docker云平臺技術的應用優勢是提高了資源利用率和開發效率，降低了運維成本和復雜度，增強了應用程序的可移植性和安全性。Docker云平臺技術的缺點是容器之間的網絡通信和服務發現較為復雜，容器的監控和管理需要額外的工具支持，容器的安全性還有待進一步提高。OpenStack云平臺技術是一種基于虛擬機的開源云計算技術，可提供基礎設施即服務的功能，即通過虛擬化技術將物理資源抽象為虛擬資源，并通過API接口提供給用戶使用。OpenStack云平臺技術由多個核心組件構成，如nova負責計算資源管理、glance負責鏡像管理、cinder負責塊存儲管理、neutron負責網絡管理、keystone負責身份認證和授權等。OpenStack云平臺技術的原理是利用hypervisor等虛擬化技術，在物理機上創建多個虛擬機，并通過網絡和存儲服務將它們連接起來，從而形成一個可擴展的云平臺。OpenStack云平臺技術的應用優勢是提供了豐富的功能和靈活的配置，支持多種虛擬化技術和硬件設備，具有良好的兼容性和可擴展性。OpenStack云平臺技術的缺點是部署和運維較為復雜，需要大量的專業知識和人力投入，系統穩定性和性能還有待優化[3]。

Kubernetes技術是一種基于容器編排的云計算技術，可實現對分布式應用程序的自動化部署、擴縮容、服務發現、負載均衡等功能。Kubernetes技術由多個組件構成，如master負責集群管理、node負責運行容器、pod負責封裝容器、service負責提供服務訪問入口、deployment負責控制pod的更新策略等。Kubernetes技術的原理是利用etcd等分布式存儲系統，維護集群的狀態信息，通過API server等接口，接收用戶的指令和請求，通過controller manager等控制器，調度和管理集群中的資源，通過kubelet等代理，執行容器的創建和銷毀，通過kube-proxy等代理，實現容器之間的網絡通信。Kubernetes技術的應用優勢是提供了強大的容器編排能力和服務發現機制，支持多種容器運行，具有高可用性和可觀察性。Kubernetes技術的缺點是學習曲線較為陡峭，需要掌握大量的概念和命令，系統復雜度較高，需要專業的運維團隊[4]。綜上所述，干部在線學習平臺管理子系統所采用的三種主流的云平臺技術各有特點和優劣，根據不同的應用場景和需求，可以選擇合適的技術方案進行部署和運維。在線學習平臺管理系統常用架構技術的性能差異如表1所示。

表1 在線學習平臺管理系統常用架構技術的性能差異

3 干部在線學習平臺管理子系統的詳細設計與實現路徑

3.1 資源管理層設計與實現

干部在線學習平臺管理子系統資源管理層是負責對平臺的各種資源進行統一管理和優化分配的重要組成部分。為提升該模塊設計合理性，應搭建開源容器集群并進行學習資源的調度與重新整合，采用基于Docker的開源容器技術，將平臺的各個服務和應用打包成容器鏡像，部署在由多臺服務器組成的容器集群中。我們使用Kubernetes作為容器集群的管理工具，通過其提供的API和控制面板，可以對容器的創建、刪除、啟動、停止、遷移等操作進行自動化和可視化的管理。同時，應利用Kubernetes的資源調度功能，根據容器的資源需求和限制，以及服務器的資源使用情況，動態地將容器分配到合適的服務器上，實現資源的高效利用和負載均衡[5]。

為了保證子系統安全性和穩定性，需要對平臺資源進行隔離，避免不同服務和應用之間的相互干擾和影響，技術人員可利用Docker的網絡隔離功能，為每個容器分配一個獨立的網絡命名空間和虛擬網卡，使得容器之間只能通過預定義的端口和協議進行通信，防止網絡攻擊和泄露，并利用Docker技術存儲隔離功能，為每個容器分配一個獨立文件系統層，使得容器之間不能訪問彼此的文件和數據，防止數據篡改和竊取。利用Docker的進程隔離功能，為每個容器分配一個獨立的進程空間和用戶標識，使得容器之間不能執行彼此的進程和命令，防止惡意代碼和病毒。利用Kubernetes的命名空間功能，為不同的服務和應用劃分不同的邏輯區域，使得不同命名空間下的容器只能在同一命名空間內進行交互，防止跨域訪問和干擾。

為保證平臺數據安全，可使用基于RADOS的分布式對象存儲系統Ceph，將平臺的數據以對象的形式存儲在由多個存儲節點組成的集群中。應利用Ceph的副本機制，為每個對象創建多個副本，并將其分散存儲在不同的存儲節點上，實現數據的冗余備份和容錯恢復，并對每個對象進行加密處理，并使用密鑰管理服務來管理加密密鑰，實現數據的加密存儲和解密訪問。在用戶認證方面，可推出明確認證標識，基于訪問控制列表管理用戶訪問權限，實現數據的認證訪問和授權管理[6]。在線學習平臺的基本管理流程如圖1所示。

圖1 在線學習平臺的基本管理流程

3.2 應用層詳細設計與實現

教師權限管理模塊負責對教師的權限進行分配和控制，包括教師的登錄、注冊、修改個人信息、上傳課程資源、發布作業、查看學員提交的成果和學習體會、給予評分和反饋等功能。技術人員可使用Java語言和Spring Boot框架，結合MySQL數據庫和Thymeleaf模板引擎，實現教師權限管理模塊的功能。教師可以根據自己的需求，設置不同的權限級別，如公開、私有、共享等，以控制資源的訪問范圍。教師權限管理模塊采用RBAC（基于角色的訪問控制）模型，將教師分為不同的角色，如管理員、班主任、教務等，每個角色擁有不同的權限，如創建培訓班、創建學習專欄、審核成果物、學員評價等。教師權限管理模塊通過數據庫存儲教師的身份、角色、權限等信息，并通過接口與其他模塊進行交互。

教師審閱管理模塊負責對學生提交的成果物進行審閱和評價，包括查看成果物、審查學員結業述學、給予評分和反饋等功能。該模塊的詳細設計包括數據庫設計、界面設計、邏輯設計等。培訓班在發布學習通知時，需要告知學員要提交課前問題及成果物的基本信息，如成果物名稱、目標、內容、要求、材料等，以及相關文件。教師審閱管理模塊通過教師對學員上交的成果物的審查，以發現潛在問題。如果審查結果符合預設的標準，則通過審閱，可以發布到平臺并給予成績；如果檢測結果不符合預設的標準，則被拒絕，需要退回學員修改后重新提交[7]。

學員權限管理模塊負責對學員的權限進行分配和控制，包括學員的登錄、注冊、修改個人信息、選課、查看課程資源、提交作業和實驗等功能。學生可以根據自己的需求，選擇不同的課程和專欄進行學習，并提交課程評價和反饋。學生權限管理模塊采用RBAC模型，將學生分為不同的角色，如學員、班委、輔導員等，每個角色擁有不同的權限，如查看課程、查看教學計劃、提交成果物等。學生權限管理模塊通過數據庫存儲學生的身份、角色、權限等信息，并通過接口與其他模塊進行交互。

3.3 支持性子系統的設計與實現

干部在線學習平臺管理子系統是一個為平臺學員提供在線培訓、考核、學習檔案查詢的系統，支持性子系統是其中重要組成部分，主要負責提供技術支持和服務保障，保障平臺正常運行和安全穩定。在該模塊的設計與實現過程中，首先，應布設硬件環境，根據平臺的功能需求和用戶規模，選擇合適的硬件設備，包括服務器、網絡設備、存儲設備等，搭建硬件環境，滿足平臺的性能、可靠性、可擴展性和安全性要求。同時，考慮到可能發生的災難情況，需要在不同地點布置備份的硬件環境，實現異地容災和數據恢復。為了防止硬件故障導致的數據丟失和服務中斷，需要定期對硬件設備進行檢查和維護，及時更換損壞或老化的部件，并且定期對重要的數據進行備份，存儲在安全的位置，以便在發生故障時能夠快速恢復。其次，構建基礎鏡像，為提高平臺的部署效率和一致性，需要構建基礎鏡像，包含平臺所需的操作系統、軟件、配置等內容，作為平臺的基礎環境?；A鏡像可以通過虛擬化技術或容器技術實現，可以快速復制和部署到不同的服務器上，實現平臺的快速搭建和擴展[8]。

4 結論

綜上所述，干部在線學習平臺管理子系統應當具備子系統信息共享、消息提醒服務、信息瀏覽、資源管理、信息定制等基本功能，這些功能都具有重要的意義和價值，能夠為黨校干部提供優質、高效、便捷的在線學習服務，助力黨校干部提升思想素質和業務能力。