硬件采用传统的VMware+FC SAN架构,平台所需的主机均使用虚拟机,各虚拟机的配置情况如表1. 其中, “web反向代理”为3台web服务器(Moodle web1-web3)提供负载均衡和反向代理; MySQL反向代理为2台MySQL数据库服务器(Moodle MySQL1- MySQL2)提供负载均衡和反向代理,虚拟机的操作系统均为CentOS 7.

表1 虚拟机配置

Moodle是PHP开发的软件,对Apache和Nginx都能够完美的支持,在综合考虑web服务器的易用性和后期的可维护性等因素后,选择开源的XAMPP套件搭建web服务器.XAMPP包含了Apache、MySQL、PHP和PERL等软件,可以在Windows、Linux和Mac OS 等操作系统下运行,经过安全加固的XAMPP可以作为生产环境运行^[3].

由于平台采用分布式部署,所以经过安全性优化的XAMPP只需启动Apache和PHP即可安装Moodle的web端.为了保证最新版(当前版本为3.9)的Moodle顺利运行,建议使用较新版本的XAMPP(当前版本为7.4.10,支持PHP 7.4).

为使平台能够承担大并发的访问,部署了3台相同配置的web服务器(可以克隆虚拟机后微调配置),如图1所示,用Nginx作Web服务器的负载均衡,只需以下简单的配置即可实现此功能:

upstream moodle{

ip_hash;

server 210.26.16.231; // Moodle web1地址

server 210.26.16.232; // Moodle web2地址

server 210.26.16.233; // Moodle web3地址

}

server {

listen 80;

listen[::]:80;

……

location / {

proxy_pass http://moodle;

……

}

}

将Moodle的web端与数据库进行分离,有利于提供更稳定的后台数据库支持,“开物云课堂”在分离web端与MySQL数据库之后,利用MySQL的主从同步机制,部署了“主主同步”的2台MySQL数据库(图1),与web服务器的负载均衡类似,使用Nginx在2台MySQL实现数据库的负载均衡和反向代理,基本配置如下:

upstream db {

server 210.26.16.235:3305; // MySQL1地址

server 210.26.16.236:3305; // MySQL2地址

}

server {

listen 3306;

proxy_pass db;

}

在线课程主要包括视频、课件、文档、文本、图片、链接、测验和作业等内容资源,随着课程数量的增加,对存储空间的性能和容量需求也随之增加,因此,很有必要将Moodle的网站与文件资源进行分离.

解决方法是在表1的“Moodle NFS”服务器上建立NFS(Network File System)网络文件系统,并在表1的“Moodle web1”-“Moodle web3”web服务器进行挂载.以CentOS为例,可在”/etc/fstab”中实现自动挂载,挂载命令为:210.26.16.234:/var/moodledata /opt/moodledata nfs defaults,_netdev 0 0.修改Moodle的配置文件“../moodle/config.php”,将挂载的NFS设置为Moodle的文件资源目录:$CFG->dataroot = ‘/opt/moodledata';

在平台安全防护方面,进行3个层次的安全设置:

1)主机安全防护

开启CentOS 7自带的Firewalld服务,开放必要的端口,如22、80、3306和2049等:

firewall-cmd --permanent --add-port=80/tcp

firewall-cmd --permanent --add-port=22/tcp

firewall-cmd --permanent --add-port=3306/tcp

firewall-cmd --permanent --add-port=2049/tcp

2)web应用安全防护

在表1的“web反向代理”服务器前端部署专业的WAF(Web应用防火墙),并进行合理的策略配置.

3)网络安全防护

如图1,采用开源防火墙OPNsense透明方式部署^[4],OPNsense具有Netflow流量分析、入侵探测、在线病毒扫描、高可用性和支持IPv6等实用功能,并提供友好的操作、统计和日志查询界面,如图2.

图2 OPNsense防火墙

根据教育部办公厅关于贯彻落实《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》的通知要求,所有应用系统应实现IPv6支持.在不改变在线课程平台框架结构的基础上,利用反向代理实现IPv6/IPv4双栈.

首先,升级目前使用的开源DNS软件PowerDNS^[5],使其支持AAAA解析及CAA类型(HTTPS需要),为表1中的“web反向代理”服务器配置IPv6地址,在PowerDNS中为“web反向代理”服务器添加的AAAA解析:

cms.lzit.edu.cn A 210.26.16.22

cms.lzit.edu.cn AAAA 2001:da8:c004:1018::30

其次,购买SSL证书,将证书文件添加到“web反向代理”服务器,实现整个平台的HTTPS支持.“开物云课堂”(URL:cms.lzit.edu.cn)在“IPv6发展监测平台”(http://ipv6c.cn)的监测结果如图3.

图3 IPv6与HTTPS支持

Moodle能够支持多种身份认证,如CAS、LDAP、oAuth2、外部数据库及网络服务认证等,结合学校现有的LDAP统一认证,在Moodle的“网站管理-插件-身份认证-管理身份认证”中启用LDAP认证,并根据学校LDAP服务器的属性进行相应的设置,主要参数设置如表2.

表2 LDAP统一认证设置

发送电子邮件也是在线课程平台的必备功能,学生提交作业、教师批阅作业、论坛交流和站内联系都需要发送电子邮件.以163电子邮箱的设置为例,在Moodle的“网站管理-服务器-电子邮件-发送邮件设置”进行设置,主要参数见表3.

表3 发送邮件设置

标准的Moodle虽然可以提交PDF电子版的作业,但是无法在线批阅,也不能将带有批阅痕迹的作业反馈给学生,需要启用Moodle相关的插件才能实现此功能.

1)安装PDF处理转换软件Ghostscript(gs)

文件(如图片或者Word文档)打印需要经过“文件→中间文件→打印机语言→打印机”等步骤,gs所做的工作就是将中间文件转化为适应各种打印机的打印机语言(光栅文件),然后将该文件发送给打印机,打印机将光栅文件打印到PDF上,实现一次完整PDF的打印过程.

下载(https://www.ghostscript.com/)最新版本的gs(ghostscript-9.50-linux-x86_64.tar)进行安装^[6]:

tar zxvf ghostscript-9.50-linux-x86_64.tar

cd ghostscript-9.50-linux-x86_64

cp gs-950-linux-x86_64 /usr/bin/gs

2)在Moodle的“网站管理-插件此反馈方法动模块-作业-作业设置”中将“反馈插件”的属性设置为“批注的PDF”.

3)在Moodle的“网站管理-插件-活动模块-作业-反馈插件-批注的PDF文件”中选中默认开启此反馈方法.

4)在Moodle的“网站管理-服务器-系统路径”中将“还原脚本路径”设置为gs的安装路径“/usr/bin/gs”.

这样,教师就可以在线批改作业,系统会自动将批改结果通过电子邮件通知给学生,作业批改界面如图4.

图4 在线批阅作业及反馈

除了手工编辑题库,Moodle支持题库导入,但是最常见的题库格式(如Aiken和Gift格式)不能很好地识别特殊字符和添加公式图片.经过测试,“Microsoft Word 2010 table format(wordtable)”格式的题库能够解决上述问题,关于该题库插件的安装和使用这里不再赘述.

以2020年为例,受疫情影响,本年度课程激增,开出新课87门,新增用户2 403人,课程主要集中在电子信息、土木工程和计算机等专业,新增课程资源400 Gbyte.为此,学校专门组建了教师服务团队和教师服务群,为使用“开物云课堂”的教师答疑解惑.

教师使用的主要功能有:课件与视频资源共享、测验、作业、问卷调查和论坛交流,其中在线批阅作业功能受到了教师和学生的普遍好评.

图5是学校各类网站的月访问量Top10统计,可以看出,“开物云课堂”的访问量超过学校主页,访问量排名第1.

图5 访问量比较

图6是1 d的浏览器访问类型统计,可以看出,主要以Chrome内核的移动终端为主,排名第2的是Chrome桌面版浏览器,证明大量的访问来自于移动终端.

图6 浏览器类型

图7是1 d的源IP地址访问Top10统计,排名靠前的客户端同时有IPv4和IPv6的访问.其中,排名第1的地址是学校的web VPN地址,说明通过web VPN登入学校访问的用户占主流.

图7 源地址统计