數(shù)字化校園信息資源共享技術(shù)研究

錢 玲,魏建行,韓銘祜

(1.河北大學(xué) 教育學(xué)院;2.河北大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)中心,河北 保定 071002)

數(shù)字化校園信息資源共享技術(shù)研究

錢 玲1,魏建行1,韓銘祜2

(1.河北大學(xué) 教育學(xué)院;2.河北大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)中心,河北 保定 071002)

資源建設(shè)是數(shù)字化校園平臺(tái)建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容,如何實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)信息資源的充分共享,是實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)效益最大化的關(guān)鍵問題。本文分析了目前數(shù)字化校園建設(shè)中實(shí)現(xiàn)信息資源共享的幾種主流技術(shù),為數(shù)字化校園信息資源共享提供參考。

數(shù)字化校園;信息資源;資源共享

一、引言

隨著高校數(shù)字化校園建設(shè)的不斷推進(jìn),校園網(wǎng)各類應(yīng)用系統(tǒng)和信息資源日益豐富。面對(duì)日益龐大的信息資源,如何實(shí)現(xiàn)有效共享,從而減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施壓力,避免重復(fù)建設(shè),已經(jīng)越來(lái)越成為高校數(shù)字化校園建設(shè)必須面對(duì)的問題。因此,分析和總結(jié)現(xiàn)有的信息資源共享技術(shù),對(duì)于開發(fā)建設(shè)適合本校實(shí)際情況的信息資源共享平臺(tái)很有必要。本文介紹目前常見的資源共享技術(shù),以期對(duì)數(shù)字化校園的建設(shè)提供一些參考。

二、常見資源共享技術(shù)

資源是存在于人類現(xiàn)實(shí)世界,能夠被人們使用并且直接或間接為人類創(chuàng)造財(cái)富的物質(zhì)、能量和信息的總稱。廣義的信息資源是可供利用并產(chǎn)生效益的與社會(huì)生產(chǎn)和生活有關(guān)的各種文字、數(shù)字、音像、圖表、語(yǔ)言等一切信息的總稱。本文所述信息資源概念是指以計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備為載體,存在于網(wǎng)絡(luò)上的各種形式的信息集合,如數(shù)據(jù)、軟件、計(jì)算資源、帶寬資源等。[1](P7)資源共享是指網(wǎng)絡(luò)用戶計(jì)算機(jī)上的驅(qū)動(dòng)器、文件、信息資源等能夠被網(wǎng)絡(luò)上的用戶訪問,使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的資源互通有無(wú),分工協(xié)作,從而大大提高硬件和數(shù)據(jù)的利用率。

資源共享技術(shù)與計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。資源共享必須以網(wǎng)絡(luò)作為實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)平臺(tái),網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展又促進(jìn)了資源共享技術(shù)的不斷演進(jìn),使資源共享得以更快捷更充分的實(shí)現(xiàn)。從對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的角度分析,主要的資源共享技術(shù)有以下幾種:

(一)基于W eb2.0的校園信息資源共享技術(shù)

1.W eb2.0技術(shù)

W eb2.0是相對(duì)W eb1.0的新一代因特網(wǎng)應(yīng)用的統(tǒng)稱。W eb1.0技術(shù)的特點(diǎn)是用戶通過(guò)瀏覽器獲取信息。W eb2.0則更注重用戶與系統(tǒng)的交互,用戶既是網(wǎng)絡(luò)信息內(nèi)容的瀏覽者,也是網(wǎng)絡(luò)信息的創(chuàng)造者。因特網(wǎng)上的用戶不再只是因特網(wǎng)的讀者,而是進(jìn)一步成為因特網(wǎng)的作者;不再只是網(wǎng)上沖浪,同時(shí)也成為因特網(wǎng)浪潮的制造者;在系統(tǒng)模式上由原來(lái)的 “讀”向 “寫”以及 “共同建設(shè)”發(fā)展;由被動(dòng)地接收因特網(wǎng)信息向主動(dòng)創(chuàng)造因特網(wǎng)信息轉(zhuǎn)變,從而更加人性化。[2]可見,W eb2.0是人們從在線協(xié)作和共享信息的萬(wàn)維網(wǎng)上可獲得的第二代服務(wù)。相較于第一代服務(wù)(W eb1.0)而言,W eb 2.0提供給用戶一種比傳統(tǒng)的靜態(tài)W eb頁(yè)面更接近于桌面應(yīng)用的體驗(yàn)。圖 1列舉了W eb1.0與W eb2.0典型應(yīng)用的例子。[3]

圖 1 W eb1.0與W eb2.0應(yīng)用對(duì)比[4]

基于W eb2.0技術(shù)的信息資源共享技術(shù)針對(duì)目前高校校園網(wǎng)存在 “信息孤島”的現(xiàn)狀,利用W eb2.0技術(shù)“互動(dòng)”和“共同建設(shè)”的特點(diǎn),通過(guò)創(chuàng)建交互式網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用,強(qiáng)化了校園網(wǎng)用戶的參與度,提高了資源的共享率。

2.解決的關(guān)鍵問題

典型的校園網(wǎng)信息資源共享平臺(tái)可分為四個(gè)功能模塊:系統(tǒng)管理、院系 (部門)管理、前臺(tái)管理和資源檢索等。

圖 2 校園網(wǎng)信息資源共享平臺(tái)功能模塊圖

基于W eb2.0的信息資源共享技術(shù)采用分權(quán)限的用戶管理手段,不同權(quán)限用戶按照系統(tǒng)要求 (如文件大小、資源格式等)上傳資源文件,并按照權(quán)限瀏覽和下載相應(yīng)資源,體現(xiàn)了W eb2.0“互動(dòng)”和“共同建設(shè)”的技術(shù)特點(diǎn),提高了校園網(wǎng)信息資源的統(tǒng)一管理和共享水平。該技術(shù)需要解決的關(guān)鍵問題有:用戶權(quán)限管理,W eb數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的綜合應(yīng)用,針對(duì)資源利用率、用戶熱點(diǎn)、用戶習(xí)慣等的數(shù)據(jù)挖掘。[5]

(二)基于W eb Service的信息資源共享技術(shù)

1.W eb Service

W eb Service是建立可互操作的分布式應(yīng)用程序的新平臺(tái),它定義了應(yīng)用程序如何在W eb上實(shí)現(xiàn)互操作性。為了實(shí)現(xiàn)互操作,W eb Service平臺(tái)提供一套標(biāo)準(zhǔn)的類型系統(tǒng),用于溝通不同平臺(tái)、編程語(yǔ)言和組件模型中的不同類型系統(tǒng)。用戶通過(guò)獨(dú)立于平臺(tái)和編程語(yǔ)言的遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用協(xié)議 (RPC)實(shí)現(xiàn)對(duì)W eb Service的遠(yuǎn)程調(diào)用。

W eb Service平臺(tái)由三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)組成:

(1)XML和 XSD?？蓴U(kuò)展的標(biāo)記語(yǔ)言 (XML)是W eb Service平臺(tái)中表示數(shù)據(jù)的基本格式。除了易于建立和易于分析外,XML主要的優(yōu)點(diǎn)在于它既是平臺(tái)無(wú)關(guān)的,又是廠商無(wú)關(guān)的。

XML解決了數(shù)據(jù)表示的問題,但它沒有定義一套標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)類型擴(kuò)展,這些細(xì)節(jié)對(duì)實(shí)現(xiàn)互操作性至關(guān)重要。為此,W 3C制定了 XML Schem a(XSD)標(biāo)準(zhǔn)以解決這個(gè)問題。它定義了一套標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類型,并給出了一種語(yǔ)言來(lái)擴(kuò)展這套數(shù)據(jù)類型。W eb Service平臺(tái)就是以 XSD作為其數(shù)據(jù)類型系統(tǒng)的。

(2)SOAP。簡(jiǎn)單對(duì)象訪問協(xié)議 (SOAP)提供了標(biāo)準(zhǔn)的 RPC方法來(lái)調(diào)用 W eb Service。SOAP規(guī)范定義了SOAP消息的格式,以及怎樣通過(guò) HTTP協(xié)議來(lái)使用SOAP。SOAP也是基于 XML和 XSD的,并以 XML作為數(shù)據(jù)編碼方式。

(3)W SDL。W eb Service描述語(yǔ)言 (W SDL)是一個(gè)基于 XML的語(yǔ)言,用于描述W eb Service及其函數(shù)、參數(shù)和返回值。由于是基于 XML規(guī)范的,因而W SDL對(duì)機(jī)器和人同時(shí)具備可閱讀性。標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)工具既能根據(jù)要調(diào)用的W eb Service生成W SDL文檔,又能導(dǎo)入W SDL文檔,生成調(diào)用相應(yīng)W eb Service的代碼。

與傳統(tǒng)的分布式技術(shù) (如 DCOM、CORBA、JavaRM I等)相比,W eb service技術(shù)有較多優(yōu)點(diǎn),如數(shù)據(jù)格式和協(xié)議簡(jiǎn)單、完好的封裝性、與客戶端的聯(lián)系松散、可集成能力強(qiáng)等。[5]

2.異構(gòu)數(shù)據(jù)源集成的體系結(jié)構(gòu)

基于W eb Service的資源共享系統(tǒng),采用一系列中間件模塊,完成對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的透明訪問,從而解決了校園網(wǎng)上異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的集成問題。[6]基于W eb Service的資源共享系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)見圖 3。

圖 3 基于W eb Service的資源共享系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

(三)基于網(wǎng)格技術(shù)的信息資源共享

1.網(wǎng)格技術(shù)

網(wǎng)格是通過(guò)因特網(wǎng)把分布于不同地域范圍的各種資源(包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、帶寬資源、軟件資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源等)構(gòu)造為一個(gè)邏輯整體,就像一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣,為用戶提供一體化的信息和應(yīng)用服務(wù) (計(jì)算、存儲(chǔ)、訪問等),最終實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境下的資源共享和協(xié)同工作,徹底消除“資源孤島”,實(shí)現(xiàn)最充分資源共享。網(wǎng)格具有三個(gè)本質(zhì)特征:在分布式的環(huán)境中協(xié)同分配資源;使用標(biāo)準(zhǔn)的、開放的和通用的協(xié)議和接口;提供非平凡的服務(wù)。中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所所長(zhǎng)李國(guó)杰院士認(rèn)為,網(wǎng)格實(shí)際上是繼傳統(tǒng)因特網(wǎng)、W eb之后的第三代因特網(wǎng)應(yīng)用。[7]

網(wǎng)格具有以下優(yōu)勢(shì):

(1)資源共享,消除信息孤島:網(wǎng)格能夠提供資源共享,從而消除信息孤島、實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的互連互通。網(wǎng)格與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最本質(zhì)的不同在于,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)僅僅實(shí)現(xiàn)硬件層面的連通,而網(wǎng)格能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層面的連通。

(2)協(xié)同工作:多個(gè)網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)可以共同處理一個(gè)項(xiàng)目。

(3)通用開放標(biāo)準(zhǔn),非集中控制,非平凡服務(wù)質(zhì)量:這是 Ian Foster最近提出的網(wǎng)格檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)別于許多行業(yè)、部門或者公司推出的自成體系軟件產(chǎn)品,網(wǎng)格是開放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

(4)動(dòng)態(tài)服務(wù)功能,高度可擴(kuò)展性:網(wǎng)格可以提供動(dòng)態(tài)的服務(wù),可以自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化。同時(shí)網(wǎng)格的非限制性特征,有助于實(shí)現(xiàn)服務(wù)體系的可擴(kuò)展性。

2.網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu) OGSA和 Globus項(xiàng)目

(1)OGSA (Open Grid ServicesA rchitecture)。它是在“五層沙漏結(jié)構(gòu)”的基礎(chǔ)上,結(jié)合W eb Service技術(shù)提出的新一代網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)。OGSA包括兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù),即網(wǎng)格技術(shù)和W eb Service技術(shù)。

在OGSA框架中,將一切都抽象為服務(wù),包括計(jì)算機(jī)、程序、數(shù)據(jù)、儀器設(shè)備等。這種觀念,有利于通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)管理和使用網(wǎng)格。OGSA在原來(lái) W eb Service服務(wù)概念的基礎(chǔ)上,提出了 “網(wǎng)格服務(wù) (Grid Service)”的概念,用于解決服務(wù)發(fā)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)服務(wù)創(chuàng)建、服務(wù)生命周期管理等與臨時(shí)服務(wù)有關(guān)的問題。

OGSA將整個(gè)網(wǎng)格定義為“網(wǎng)格服務(wù)”的集合。網(wǎng)格服務(wù)通過(guò)定義接口來(lái)完成不同的功能,服務(wù)數(shù)據(jù)是關(guān)于網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例的信息,因此網(wǎng)格服務(wù)可以簡(jiǎn)單地表示為“網(wǎng)格服務(wù) =接口 +服務(wù)數(shù)據(jù)”。

(2)Globus項(xiàng)目。美國(guó)的 Globus是一個(gè)用于構(gòu)建計(jì)算網(wǎng)格的開放體系結(jié)構(gòu)和開放標(biāo)準(zhǔn)的研究項(xiàng)目。Globus Toolkit工具包來(lái)源于 Globus項(xiàng)目,是一個(gè)開放源碼的網(wǎng)格基礎(chǔ)平臺(tái),基于開放結(jié)構(gòu)、開放服務(wù)資源和軟件庫(kù),并支持網(wǎng)格和網(wǎng)格應(yīng)用,目的是提供中間件服務(wù)和程序庫(kù)以構(gòu)建網(wǎng)格應(yīng)用。Globus Too lkit具有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),有利于實(shí)現(xiàn)資源整合和升級(jí)維護(hù)。[8]

3.資源共享的實(shí)現(xiàn)

基于網(wǎng)格技術(shù)的資源共享系統(tǒng)采用 OGSA體系結(jié)構(gòu),在保留原有資源服務(wù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用 Globus Toolkit 3.0(GT3)開發(fā)工具包,建立校園網(wǎng)格平臺(tái),實(shí)現(xiàn)資源管理、信息服務(wù)和數(shù)據(jù)管理功能,如圖 4所示。[9]

圖 4 校園網(wǎng)格框架結(jié)構(gòu)

(四)云計(jì)算技術(shù)

1.云計(jì)算

云計(jì)算 (C loud Computing)是網(wǎng)格計(jì)算 (Grid Computing)、分布式計(jì)算 (D istributed Computing)、并行計(jì)算(ParallelComputing)、效用計(jì)算 (U tility Computing)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ) (Network Storage Techno logies)、虛擬化 (V irtualization)、負(fù)載均衡 (Load Balance)等計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展相互融合的產(chǎn)物。云計(jì)算利用網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對(duì)較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的集成系統(tǒng),并借助 SaaS(軟件即服務(wù))、PaaS(平臺(tái)即服務(wù))、IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、M SP(管理服務(wù)提供商)等商業(yè)模式把強(qiáng)大的計(jì)算能力分布到終端用戶手中。云計(jì)算技術(shù)的核心理念之一就是通過(guò)不斷提高“云”的處理能力,同時(shí)減少用戶終端的處理負(fù)擔(dān),最終使用戶終端簡(jiǎn)化成一個(gè)單純的輸入輸出設(shè)備,并能按需享受“云”的強(qiáng)大計(jì)算處理能力。

2.云計(jì)算解決的關(guān)鍵問題

云計(jì)算具有一些突出優(yōu)點(diǎn),如節(jié)省用戶電腦的部分資源,從而降低用戶電腦的成本需求;減少 IT基礎(chǔ)設(shè)施投資同時(shí)減少維護(hù)成本;減少用戶軟件開支;增加數(shù)據(jù)的安全性;降低對(duì)操作系統(tǒng)兼容性要求;改善文檔格式的兼容性;數(shù)據(jù)獲取更加便捷等等。這些優(yōu)點(diǎn)可以有針對(duì)性地解決目前高校數(shù)字化校園建設(shè)中面臨的資源管理與共享問題。

云計(jì)算技術(shù)需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題有:高可靠性的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、高效的數(shù)據(jù)管理技術(shù)和簡(jiǎn)潔的編程模型技術(shù)。[10]

目前,云計(jì)算還處于發(fā)展階段,主要應(yīng)用也集中在商業(yè)領(lǐng)域。其在數(shù)字校園資源管理中的應(yīng)用還處于研究與試驗(yàn)中,但云計(jì)算的提出為我們找到新的的網(wǎng)絡(luò)信息資源共享方式提供了全新的思路。把云計(jì)算的思想與技術(shù)應(yīng)用于高校校園網(wǎng)絡(luò)信息資源共享平臺(tái)的建設(shè)中,不但可以提高信息資源的共享水平和利用效率,從而提高教學(xué)水平,而且勢(shì)必將為云計(jì)算探索出新的應(yīng)用領(lǐng)域。[11]

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著數(shù)字化校園建設(shè)的不斷深入和各類信息資源的日益豐富,如何進(jìn)一步提高信息資源的共享水平已經(jīng)成為制約數(shù)字化校園效益最大化的關(guān)鍵因素。河北大學(xué)數(shù)字化校園信息資源建設(shè)目前存在的問題主要有:信息資源分散、共享程度不夠、校園網(wǎng)缺乏公共資源共享平臺(tái)、重復(fù)建設(shè)等。本文分析的幾種信息資源共享技術(shù),各自應(yīng)用了 IT領(lǐng)域不同階段的較新技術(shù)與思想,充分發(fā)揮不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì),從不同的側(cè)重點(diǎn)對(duì)校園網(wǎng)資源進(jìn)行了整合,提高了資源的共享水平。進(jìn)一步的研究應(yīng)該在已有資源和平臺(tái)的基礎(chǔ)上,探索以較小的經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)代價(jià)和管理代價(jià),實(shí)現(xiàn)更充分的信息資源共享,使用戶獲得最大的共享收益。

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G40-057

A

1008-6471(2010)03-0037-03

2010-08-21

本文為 2010年度河北省高等教育教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目“網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)下高校教學(xué)方式創(chuàng)新研究” (編號(hào):104003)研究成果之一。

錢玲 (1979—),女,河北滄州人,河北大學(xué)教育學(xué)院副教授,博士,主要從事網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育研究。