基于云計算的遠程教育資源共享研究

章戰(zhàn)士

[摘 要] 學習資源建設是開展遠程教育活動的基礎和核心，必須加強學習資源的建設和管理。雖然學習資源的數(shù)量總是不斷增加，但是這些資源的質(zhì)量有好有壞，由于有大量的重復建設的現(xiàn)象，導致一些重復的內(nèi)容出現(xiàn)，同時缺少對資源的有效管理。當學習資源處于無序且極為分散的狀態(tài)下，會使資源利用率大大降低，資源的有效共享也會受到一定的破壞，這是學習資源信息化建設所面臨的巨大的挑戰(zhàn)。遠程教育因信息技術的飛速發(fā)展而加速了現(xiàn)代化發(fā)展進程。其中，云計算技術的應用能夠有效提高資源共享效率，統(tǒng)一管理與組織學習資源，是遠程教育信息化發(fā)展中最為關鍵的一步，對于學習型社會以及終身教育體系的構建同樣具有積極的意義。

[關鍵詞] 云計算；遠程教育；資源共享

[中圖分類號] G647 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）15- 0139- 02

1 云計算概述

作為一種新興的商業(yè)計算模式，云計算是指通過在由大量計算機構成的資源環(huán)境中將計算任務進行分布，根據(jù)相關需要，使所有應用系統(tǒng)都能夠獲得存儲空間、計算能力以及各種所需的軟件服務。云計算是分布式計算、效用計算、虛擬化、網(wǎng)格計算、并行計算、網(wǎng)絡存儲、負載均衡等網(wǎng)絡技術與傳統(tǒng)的計算機技術相融合的產(chǎn)物。很多業(yè)界人士認為服務技術與各種先進的計算方法的集大成者形成了云計算。云計算是網(wǎng)絡信息共享的一種交付模式，而云服務的使用者只在意其提供的服務本身，對于這些基礎設施是否實現(xiàn)并不會關注。我們常常提到的“云”指的是一個裝載資源的無限空間，它是一個虛擬化的概念。其本身的軟件與硬件都是一種資源，而且被當作一種服務，用戶可以依靠互聯(lián)網(wǎng)的支持根據(jù)需要進入訪問或使用。站在用戶的角度來看，這些都是具有無限性的資源，我們可以依據(jù)自己的需要來自行配置與擴展。這些資源理論上可以以資源共享的方式分布存在，但是真正形成并展現(xiàn)在我們面前的卻是一種單一性的存在。用戶只要根據(jù)自己實際需要去使用云資源，同時根據(jù)資源的使用情況支付費用即可，而不必去管理這些資源。

云計算平臺實際上就是一個擁有強大資源的云服務網(wǎng)絡，與大量的網(wǎng)絡服務和網(wǎng)絡計算相連接，所有的服務器都通過虛擬化技術而使能力得到擴展，同時云計算平臺將這些資源有機結合，在“云”端的服務器集群中將這些數(shù)據(jù)進行處理和存儲，最后通過一個大型的數(shù)據(jù)處理中心對其進行統(tǒng)一管理，提供計算機的超級存儲能力，而用戶可以使用Web瀏覽器進行注冊、登錄以及獲得定制服務。當用戶取得了相應的權限之后，可以定制相應的服務列表，如果有需要也可以根據(jù)定制列表做退訂操作。當用戶對自己所需要的服務進行選擇后，可以發(fā)送請求至管理系統(tǒng)的服務器，系統(tǒng)會接收用戶提出的請求同時進行驗證，當驗證通過后，系統(tǒng)會智能地將資源調(diào)度和部署。對于云平臺上所有資源的使用情況，可以通過資料監(jiān)控系統(tǒng)的實時監(jiān)控進行了解，快速做出響應，將節(jié)點之間進行負載均衡且同步的配置，處理好用戶請求，為用戶提供計算的能力。

2 云計算在教育資源共享中的應用優(yōu)勢

雖然一直以來網(wǎng)絡教育系統(tǒng)的目的就是實現(xiàn)資源共享，但是資源實行共享的水平卻極低?，F(xiàn)代遠程教學系統(tǒng)中還有很多缺陷，主要表現(xiàn)為：多種多樣的教學資源與教學方法，這些資源并不統(tǒng)一，所以無法實現(xiàn)有效的協(xié)調(diào)與共享；在操作系統(tǒng)與硬件方面，存在著多種形式的異構系統(tǒng)，這些系統(tǒng)同時存在，但是彼此很難兼容，大多數(shù)的教學資源與原廠教學系統(tǒng)對這些異構操作系統(tǒng)并不支持，這樣就不得不出現(xiàn)大量的重復性勞動；而在方法實現(xiàn)上，Web頁面主要處于動態(tài)或靜態(tài)模式，本身沒有服務理念。另外，對于教學資源，通常都會采取單一性的服務器進行存儲，如果服務器發(fā)生了故障，那么用戶就無法獲得存儲的資源，同時還不能去訪問這些資源，這也使資源共享的可靠性大大降低了，專業(yè)性的存儲設備價格高昂，導致資源的存儲成本也不斷提高。擴展性隨著教學資源規(guī)模的不斷擴大而成為一個重要因素影響著資源的發(fā)展。所以當過多的用戶訪問或存儲數(shù)據(jù)時，設備壓力極易增大，整個系統(tǒng)的性能也會受到嚴重的影響。

云計算是將網(wǎng)絡中大量的有用資源通過虛擬技術進行集中構建，形成一個虛擬資源池，同時依靠軟件實現(xiàn)自動管理，也是一種新興的共享基礎架構。數(shù)據(jù)資源因為過于分散而導致信息嚴重不均衡，不過這一問題可通利用跨數(shù)據(jù)庫、跨區(qū)域的資源整合能力解決，使整個資源的利用效率迅速提高；而資源的可靠性可以通過多副本容錯和數(shù)據(jù)分散存儲管理等方法得到提高。資源規(guī)模增長這類擴展性問題我們可以通過云中節(jié)點進行動態(tài)的移除或添加來加以解決。同時，提高系統(tǒng)性能可以通過分散式存儲云中數(shù)據(jù)，幫助將訪問與存儲出現(xiàn)的壓力更好地分擔和解決。對于云中的資源同樣可以采用按需付費的模式，這樣可以使用戶提高對自身學習內(nèi)容的興趣，促進用戶的個性化學習。

3 學習資源共享系統(tǒng)實現(xiàn)

學習資源共享系統(tǒng)是一種面向?qū)W習資源共享者的表現(xiàn)形式，其可以是建立在云基礎設施之上的Web應用，同時還是一個可作為學習資源交互的接口，可以對云計算基礎支撐層與設施等進行分析和測試。若干個業(yè)務站點和一個中心調(diào)節(jié)點組成了這個系統(tǒng)。這個中心調(diào)節(jié)點主要功能有：HTTP 請求調(diào)度管理、用戶身份認證以及提供統(tǒng)一的學習資料，通過URL進行描述。而各個業(yè)務點可以幫助將其本身的業(yè)務功能實現(xiàn)，比如學習資料的檢索、維護、訪問以及訂閱等。

全局中的唯一訪問入口就是由中心調(diào)度節(jié)點提供的，它可以將用戶認證的基本信息進行保存，中心調(diào)節(jié)點可以在用戶登錄時，通過對該用戶所在地區(qū)進行查詢，為相應的業(yè)務站點提供需要的用戶請求。而完整的功能可以通過業(yè)務網(wǎng)站提供給用戶，中心調(diào)度節(jié)點只需要對元數(shù)據(jù)信息進行保存就可以了，這樣對處于集中式服務模式下的中心服務器壓力減小有很大的幫助。

當用戶在某一個業(yè)務站點將學習資料上傳時，除了對相應的業(yè)務站點進行保留外，該資源還會在中心調(diào)度節(jié)點保留元數(shù)據(jù)。這樣，在用戶對業(yè)務站點進行全局性的搜索，想要查找全部學習資料的基本信息時，只要借助于中心調(diào)度節(jié)點就可以了。

當用戶在某一個學習資源處取得了訪問權限之后，訪問資源時可以通過中心節(jié)點提供的URL進行。在進行下載時，首先需要所在業(yè)務站點向中心調(diào)度節(jié)點提供請求，通過在自身的元數(shù)據(jù)庫中由中心調(diào)度節(jié)點進行查詢，得到資源在站點內(nèi)的真正ID或者真正存儲的位置，同時向相應的業(yè)務站點發(fā)送請求，也就是資源真正的URL，資源的下傳需要由業(yè)務站點來最終完成。

中心調(diào)度節(jié)點的主要功能是：調(diào)度終端用戶的請求；將訪問接口提供給業(yè)務站點，一方面將業(yè)務數(shù)據(jù)庫和維護元數(shù)據(jù)庫中的資源接收，同時接收數(shù)據(jù)更新的最新通知，另一方面還會為使用者提供一定的查詢服務。但是用戶應當向中心調(diào)度節(jié)點提供自己需要的請求，并將查詢元數(shù)據(jù)庫通過中心調(diào)度節(jié)點向相應的業(yè)務站點發(fā)送請求重定向，最后將重定向后的業(yè)務站點提供的服務給用戶。

4 基于云計算的遠程教育資源共享應用

現(xiàn)在全社會的發(fā)展都離不開信息化，這是社會發(fā)展的必然趨勢，同時對我國的經(jīng)濟發(fā)展也有很好的促進作用，為社會全面進步提供了重大機遇，我國現(xiàn)代化建設目標要想得以實現(xiàn)，就必須要大力發(fā)展和推進信息化。而社會與經(jīng)濟信息化的重要組成部分就是實現(xiàn)教育信息化，通過教育信息化這一核心理念推動教育現(xiàn)代化發(fā)展。為更好地建設學習型社會，我國將全面推進教育改革并加強教育信息化建設，為實現(xiàn)學習型社會奠定扎實的基礎，同時還應當對專業(yè)技術人員進行相關教育，建立我國終身學習體系需要完善繼續(xù)教育，尤其是現(xiàn)代遠程教育。

通過借助云計算技術，學習資源共享平臺使每個教育基地都得到了更好的基礎設施服務。每個教育基地都可以此為基礎，將學習資源發(fā)布出來，同時還可以向?qū)W生提供相關學習資料的訪問接口。各個基地都可以通過云計算的資源共享平臺取得IaaS 服務，通過OpenStack項目，將已有的硬件設施重新整理組成一個統(tǒng)一的虛擬資源池，同時將租用的接口提供給教育基地。此外，存儲學習資料、部署自己的應用都可以在這個租用的基礎設施上進行。而在每個教育基地租用的資源上都可以在平臺應用層的學習資源共享系統(tǒng)進行部署，方便學生前來訪問等。

基礎設施管理員可以在云計算資源共享平臺上對資源池中的資源進行監(jiān)控和分配，資源的使用者也就是各個教育基地，使用者在對自己的資源共享系統(tǒng)進行部署時，可通過租用池的基礎設施完成，還可以在此應用數(shù)據(jù)庫以及存儲學習相關的資源信息。同時依靠Web控制臺，教育基地還可以對自己所租用的資源進行查看，通過查看這些資源的使用情況做出正確的租用決策。

登錄每個教育基地，通過這些學習資源共享系統(tǒng)的學習平臺去訪問具有權限的學習資源和檢索學習資源時，學生還必須對自己所檢索的內(nèi)容支付一定的費用。學習資源在進行管理時，可以依靠學習資源共享系統(tǒng)在各教育基地中進行，同時可以很好地監(jiān)控每一個學生的學習行為。

學習資源通常會采用多種副本的策略進行存儲，這主要是因為分布式和虛擬化的處理方式運用在云計算技術當中，從而使計算機資源通過云計算所提供的調(diào)度算法產(chǎn)生一種更為優(yōu)秀的方式進行流動。上層應用中的分布式學習資源共享系統(tǒng)與云計算的方法相結合，使其響應時間大大減少，響應速度得到極大提高。數(shù)據(jù)資源分散引發(fā)的信息不均衡被重新整合的跨數(shù)據(jù)庫、跨區(qū)域的能力所打破，將信息資源進行更加有效的利用，方便資源的流通。

主要參考文獻

[1]劉曉剛. 云計算在遠程教育系統(tǒng)中的應用探索[J]. 現(xiàn)代遠距離教育， 2011（5）：64-67.

[2]崔新會， 何志強， 趙秀明. 云計算在提高遠程教育資源可用性方面的應用[J].制造業(yè)自動化， 2011， 33（3）：158-161.