Автоматизована інформаційна система управління закладом вищої освіти "електронний університет"

Однак для HA-кластерів не вирішується проблема перерозподілу навантаження в разі його перевищення для окремого сервера. У таких випадках до кластера додається так званий балансувальник навантаження (рис.6).

Рис. 6. Класична схема кластера з балансувальником навантаження

Тут балансувальник навантаження - це окремий сервер, який користувачі бачать як «точку входу» в систему. Вузли кластера представляють собою окремі сервери, які дублюють різні компоненти системи. Дуже важливим моментом є «дисковий масив», який мають «бачити» всі вузли кластера. Тоді кожен окремий вузол отримує доступ до однієї і тієї ж інформації системи на диску (наприклад, до сайту або бази даних). Для підвищення надійності системи балансувальник навантаження також повинен дублюватися, тобто може бути організований окремий відмовостійкий кластер спеціально для балансувальника.

Таке рішення може бути досить дорогим, особливо за наявності окремого апаратного дискового масиву. Чи можна обійтися просто двома окремими серверами і отримати за таких умов відмовостійкий кластер з балансуванням навантаження? Виявляється, можна.

Для своєї системи за наявності двох однакових серверів (до речі, у загальному випадку сервери можуть і відрізнятися один від одного за апаратною конфігурацією) ми використовували операційну систему Linux (CentOS-6.5) та програмне забезпечення для управління кластером, пропоноване clusterlabs.com. Дане рішення є відкритим, безкоштовним та досить надійним.

На обидва вузли кластера встановлюється менеджер кластера pacemaker, який використовує сервіс corosync для стеження за окремими сервісами системи. На кожному вузлі кластера встановлюється статична реальна IP-адреса. Також необхідна третя IP-адреса, до якої звертатимуться користувачі і яка буде «плаваючою» між окремими вузлами. Менеджер pacemaker надає спеціальний ресурс IPAddr, який встановлюється на обидва вузли, але активується тільки одному з них. Цьому ресурсу ми і призначаємо третю «кластерну» IP-адресу. Також на обидва вузли встановлюються балансувальники навантаження (наприклад, HAProxy для вебсервера або PgPool-II для сервера баз даних PostgreSQL). Балансувальник зв'язується з кластерною IP-адресою. Тому відповідатиме також лише один балансувальник, другий перебуватиме в резерві. У конфігурації кожного балансувальника вказується, що навантаження ділиться між відповідними сервісами обох вузлів. Сервіси вебслужб і баз даних встановлюються на обидва вузли з однаковою конфігурацією. Водночас pacemaker стежить за тим, щоб під час підняття кластера ці послуги активувались на обох вузлах.

Подальша схема роботи досить проста. Нехай, наприклад, кластерна IP-адреса (а значить, і балансувальник навантаження) піднялася на першому вузлі. Тоді саме він і відповідатиме всім користувачам. Отримавши запит, балансувальник перенаправляє його або сервісу першого вузла (собі самому), або сервісу другого вузла (за статичними IP-адресами), стежачи за тим, щоб кількість запитів розподілялась рівномірно. Оскільки основні функції балансувальника (frontend) - це стеження і перенаправлення, окремий сервіс, що балансує, здатний обробити величезну кількість запитів від користувачів. Основне навантаження лягає на кінцеві сервіси (backend), між якими і перерозподіляються запити, а отже, здатність навантаження кластера зростає як мінімум у 2 рази. Якщо, наприклад, один із вузлів кластера необхідно відправити на профілактичні роботи, ми просто виводимо його з кластера. Водночас усі сервіси автоматично мігрують на інший вузол (разом із кластерною IP-адресою та балансувальником). Тепер користувачам відповідатиме лише другий сервер. Балансувальник визначить, що «живими» є лише сервіси на ньому самому і всі запити перенаправлятимуться лише їм. Фактично тепер кластер працює як одиночний сервер. Але користувачі практично нічого не помітять, особливо якщо навантаження на кластер у цей момент невелике. Ми спокійно займаємося першим сервером і після закінчення всіх робіт завантажуємо та вводимо його в кластер. Балансувальник, виявивши наявність додаткових сервісів, починає штатне балансування навантаження.

У такий же спосіб можна привести в порядок і інший вузол кластера. Водночас вся система залишається доступною для користувачів.

Як бачимо, поєднання резервування та балансування навантаження дозволяє значно збільшити як продуктивність усієї ІС, так і підвищити її надійність, забезпечивши постійний цілодобовий доступ користувачів за наявності лише двох окремих серверів.

Найбільш «тендітним» елементом кластера в нашому випадку є дисковий масив. У нас немає окремого апаратного пристрою. Тому організовано спеціальний кластерний RAID 1-го рівня за допомогою сервісу DRBD, коли на кожному вузлі знаходиться свій диск дзеркального масиву, який автоматично реплікується з великою швидкістю через додаткові гігабітні мережеві інтерфейси за будь-яких змін на будь- якому диску. Отже, кожен вузол має копію загального дискового сховища, яка майже миттєво синхронізується з іншим вузлом. Це «майже» і є цим крихким елементом.

Описане рішення успішно використовується нами майже 10 років і показало дуже високу ефективність та надійність. Недоступність ІС для користувачів в основному виникає через проблеми у внутрішній мережі або мережі нашого провайдера.

Висновки та перспективи подальших досліджень

Сучасні світові тенденції розвитку як освіти, так і управління освітніми закладами спрямовані на їх цифрову трансформацію. ЗВО необхідно вести роботу з вироблення стратегії щодо створення і розвитку власної інформаційної інфраструктури, яка є ключовим фактором конкурентоспроможності в умовах ринкової економіки.

Більш ніж 20-річний досвід Хмельницького національного університету практичної розробки, впровадження та розвитку АІС ЕУ показав життєздатність прийнятих фахівцями університету концепцій та принципів проєктування модулів системи, особливо в умовах швидких змін у предметній галузі вищої освіти. АІС ЕУ постійно допрацьовується в напрямах якісного поліпшення і додавання нових функцій і можливостей. Ми можемо використовувати нові сучасні засоби розробки та впроваджувати їх у нашу ІС, додаючи нові модулі або поступово оновлюючи існуючі. Наші підходи дозволять наступним розробникам, які змінять нас у майбутньому, продовжувати розвиток ІС, поступово розширюючи її та модернізуючи. Цифровізація Хмельницького національного університету сприяє системній інтеграції навчально- методичних напрацювань у різних сферах, а також доступу до інформаційно -освітніх ресурсів незалежно від місцезнаходження самого навчального та освітнього ресурсу чи послуги, а також можливість вибору індивідуальної освітньої траєкторії. Це, в підсумку, забезпечує ефективність навчального процесу та якість підготовки фахівців.

АІС ЕУ інтегрована з ІС «Модульне середовище для навчання», ІС, які забезпечують фінансову і господарську діяльність університету, ІС наукової бібліотеки і ЄДЕБО. Вона гарантує успішний та сталий розвиток Хмельницького національного університету, дозволяє не лише підвищити ефективність управління за рахунок автоматизації різних сфер діяльності, а й підняти управлінську культуру на сучасний рівень.

У результаті проведеної роботи накопичена велика кількість корисної інформації, виконано великий обсяг робіт зі створення, впровадження і розвитку АІС ЕУ, які можуть використовуватись у подальших дослідженнях. Результати проведеної роботи планується узагальнити для формування рекомендацій щодо проєктування і використання автоматизованих інформаційно-аналітичних систем управління ЗВО відповідно до змін освітньої політики в Україні.

Список використаних джерел

1. С. Л. Лондар, “Міжнародний досвід розвитку сучасних освітніх інформаційних систем”, Освітня аналітика України, т.1, № 5, с. 5-19, 2019.

2. L. M. C. Benavides, J. A. Tamayo Arias, M. D. Arango Serna, J. W. Branch Bedoya, and D. Burgos, “Digital Transformation in Higher Education Institutions: A Systematic Literature Review”, Sensors, vol. 20 (11), 3291, 2020.

3. M. Elhoseny, N. Metawa, and A. E. Hassanien, “An automated information system to ensure quality in higher education institutions” in Proc. 12th International Computer Engineering Conference (ICENCO), 2016.

4. M. Kopp, O. Groblinger and S. Adams, “Five Common Assumptions That Prevent Digital Transformation at Higher Education Institutions” in Proc. 13th International Technology, Education and Development Conference, Valencia, pp. 1448-1457, 11-13 March 2019.

5. J. Khalid, B. R. Ram, M. Soliman, A. J. Ali, M. Khaleel, and M. S. Islam, “Promising digital university: A pivotal need for higher education transformation”, International Journal of Management in Education. vol. 12(3), pp. 264-275, 2018.

6. Adam Marks, Maytha AL-Ali, Reem Atassi, Abedallah Zaid Abualkishik, and Yacine Rezgui, “Digital transformation in higher education: a framework for maturity assessment”, All Works. 4073, 2020. [Online].

7. H. L. Mora, and P. P. Sanchez, “Digital Transformation in Higher Education Institutions with Business Process Management: Robotic Process Automation mediation model” in Proc. 15th Iberian Conference on Information Systems and Technologies (CISTI). 2020.

8. B. Bygstad, E. 0vrelid, S. Ludvigsen, and M. Dshlen, “From dual digitalization todigital learning space: Exploring the digital transformation of higher education”, Computers & Education, vol.182, 104463, 2022.

9. М. О. Топузов, “Проектування інформаційно-освітнього середовища навчальних закладів у сучасному суспільстві”, Український педагогічний журнал. № 1, с. 26-36, 2017. [Електронний ресурс].

I. Teslia et al, “Development of systemotechnical concept of digitalization of higher education institutions”, Eastern European Journal of Advanced Technologies, vol. 6, no. 2(108), pp. 6-21, 2020.

10. М. В. Мокрієв, “Інтеграція навчально-наукових підсистем в єдине інформаційно-освітнє середовище (на базі відкритого програмного забезпечення)”, Відкрите освітнє е-середовище сучасного університету, № 8, с. 60-71, 2020.

11. Ю. В. Триус, Г. О. Заспа, О. С. Кожем'якін, та А. В. Аширова, “Інформаційно -аналітична система підтримки освітньої діяльності структурних підрозділів закладів вищої освіти”, Вісник Черкаського державного технологічного університету, № 4, с. 27-38, 2020.

12. М. І. Шерман, Я. Б. Самчинська, та Ю. М. Корнієнко, “Розробка інформаційної системи професійної підготовки здобувачів вищої освіти в умовах цифрового освітнього середовища”, Відкрите освітнє е-середовище сучасного університету, №.11, с. 184-200, 2021.

13. V. G. Grytsenko, O. M. Podolyan, L. I. Gladka, and I. V. Yustyk, “Automated Information-Analytical System for Training and Methodological Support to the University Courses: Implementation and Utilization”, American Journal of Educational Research, vol. 3, no. 12B, pp. 20-25, 2015. [Online].

14. В. Г. Гриценко, “Теоретико-методичні основи проектування та впровадження інформаційно -аналітичної системи управління університетом”, Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора педагогічних наук за спеціальністю 13.00.10 - інформаційно-комунікаційні технології в освіті (01 «Освіта / Педагогіка»), Інститут інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України. 2019. [Електронний ресурс].

15. В. М. Гужва, “Цифрова трансформація університетів”, Східна Європа: економіка, бізнес та управління, № 4(21), с. 597-604, 2019. [Електронний ресурс].

16. С. В. Чернишенко, та Ю. І. Воротницький, Методологічні основи створення, впровадження і розвитку інтегрованої інформаційної системи управління університетом. Суми: Сумський державний університет, 2015. [Електронний ресурс].

17. M. M. Косіюк, A. Ю. Maзарчук, та K. E. Більовський, “Досвід використання автоматизованої інформаційної системи в управлінні навчальним процесом університету”, Інформаційні технології і засоби навчання, т. 23, №3, 2011.

18. M. M. Косіюк, A. Ю. Maзарчук, та K. E. Більовський, “Інтегрована система комп'ютерної підтримки університетського менеджменту”, Інформаційні технології і засоби навчання, т. 50, №6, с. 108-119, 2015.

References (translated and transliterated)

1. S. L. Londar, “International experience in the development of modern educational information systems” , Educational Analytics of Ukraine, vol.1, no. 5, pp. 5-19, 2019.

2. L. M. C. Benavides, J. A. Tamayo Arias, M. D. Arango Serna, J. W. Branch Bedoya & D. Burgos, “Digital Transformation in Higher Education Institutions: A Systematic Literature Review”, Sensors, vol. 20 (11), p. 3291, 2020.

3. M. Elhoseny, N. Metawa, A. E. Hassanien, “An automated information system to ensure quality in higher education institutions” in Proc. 12th International Computer Engineering Conference (ICENCO), 2016.

4. M. Kopp, O. Groblinger and S. Adams, “Five Common Assumptions That Prevent Digital Transformation at Higher Education Institutions” in Proc. 13th International Technology, Education and Development Conference, Valencia, pp. 1448-1457, 11-13 March 2019.

5. J. Khalid, B. R. Ram, M. Soliman, A. J. Ali, M. Khaleel, M. S. Islam, “Promising digital university: A pivotal need for higher education transformation”, International Journal of Management in Education. vol. 12(3), pp. 264-275, 2018.

6. Adam Marks, Maytha AL-Ali, Reem Atassi, Abedallah Zaid Abualkishik and Yacine Rezgui, “Digital transformation in higher education: a framework for maturity assessment”, All Works. 4073, 2020. [Online].

7. H. L. Mora, P. P. Sanchez, “Digital Transformation in Higher Education Institutions with Business Process Management: Robotic Process Automation mediation model” in Proc. 15th Iberian Conference on Information Systems and Technologies (CISTI). 2020.

8. B. Bygstad, E. 0vrelid, S. Ludvigsen, and M. Dshlen, “From dual digitalization todigital learning space: Exploring the digital transformation of higher education”, Computers & Education, vol.182, 104463, 2022.

9. N. Topuzov, “Designing of educational environment of educational institutions in modern society”, Ukrainian pedagogical journal, no. 1, pp. 26-36. 2017. [Online].

I. Teslia et al, “Development of systemotechnical concept of digitalization of higher education institutions”, Eastern European Journal of Advanced Technologies, vol. 6, no. 2(108), pp. 6-21, 2020.

10. M. V. Mokriiev, “Integration of educational subsystems in an all-in-one information and education environment (with open source software)”, Open educational e-environment of modern university, no. 8, pp. 60-71, 2020.

11. Y. V. Tryus, H. O. Zaspa, O. S. Kozhemiakin, and A. V. Ashyrova, “Information and analytical system for educational activities support of structural divisions of higher education institutions”, Bulletin of Cherkasy State Technological University, no.4, pp. 27-38, 2020.

12. M. Sherman, Y. Samchynska, and Y. Korniienko, “Development of an information system for professional training of students in digital educational environment”, Open educational e-environment of modern university, no. 11, 2021. pp. 184-200.

13. V. G. Grytsenko, O. M. Podolyan, L. I. Gladka, and I. V. Yustyk, “ Automated Information-Analytical System for Training and Methodological Support to the University Courses: Implementation and Utilization”, American Journal of Educational Research, vol. 3, no. 12B, pp. 20-25, 2015. [Online].

14. V. G. Hrytsenko, “Theoretical and methodical bases of designing and implementation of information - analytical system of university management”, Ph. D. dissertation, 13.00.10 Information and Communication Technologies in Education» (01 «Education / Pedagogics»). 2019. [Online].

15. V. M. Huzhva, “Universities Digital Transformation”, Eastern Europe: Economics, Business and Management, no. 4(21), pp. 597-604, 2019. [Online].

16. S.V. Chernyshenko, and Yu. I. Vorotnytskyi, Methodological foundations of the creation, implementation, and development of an integrated information system of university management. Sumy: Sumy State University. 2015. [Online].

17. M. M. Kosiyuk, A. Y. Mazarchuk and K. E. Bilovskyi, “Experience of the automated information systems in management of educational process of the university”, Information Technologies and Learning Tools, vol. 23, no. 3, 2011.

18. M. M. Kosiyuk, A. Y. Mazarchuk and K. E. Bilovskyi, “Integrated computer support of uni versity management”, Information Technologies and Learning Tools, vol. 50, no. 6, pp. 108-119, 2015

Размещено на Allbest.ru