基于移動(dòng)云計(jì)算的校園服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)研究

董啟標(biāo)++汪穎+++楊葉

摘 要 在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，移動(dòng)智能終端在性能方面的劣勢(shì)阻礙了各類應(yīng)用的產(chǎn)生與發(fā)展，云計(jì)算的出現(xiàn)與逐漸成熟為解決這個(gè)問(wèn)題開辟了新的思路。首先對(duì)目前移動(dòng)校園服務(wù)平臺(tái)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，接著探討基于移動(dòng)云計(jì)算構(gòu)建校園服務(wù)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)論述移動(dòng)云計(jì)算環(huán)境下校園服務(wù)平臺(tái)的總體架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上介紹云服務(wù)端和客戶端的實(shí)現(xiàn)方法，以期為構(gòu)建校園數(shù)字化平臺(tái)、推進(jìn)系統(tǒng)整合與數(shù)據(jù)共享提供一定的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 移動(dòng)云計(jì)算；云服務(wù)；移動(dòng)校園；數(shù)字化服務(wù)平臺(tái)；校園服務(wù)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-489X（2014）08-0039-03

1 研究背景

隨著軟硬件技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)以及移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)量、市場(chǎng)規(guī)模、應(yīng)用水平與終端普及等均呈現(xiàn)迅猛增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從2012中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)年會(huì)上獲悉，2012年我國(guó)智能終端出貨量達(dá)到2.24億部，已成為全球最大的智能手機(jī)生產(chǎn)國(guó)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與智能終端的快速發(fā)展為人們的學(xué)習(xí)和生活帶來(lái)極大的便利。而面向移動(dòng)智能終端的校園服務(wù)平臺(tái)作為數(shù)字校園的擴(kuò)展，能夠滿足用戶隨時(shí)隨地獲取信息的需求。因此，基于移動(dòng)云計(jì)算構(gòu)建校園服務(wù)平臺(tái)顯得非常的必要和有意義。

2 當(dāng)前移動(dòng)校園服務(wù)平臺(tái)存在的問(wèn)題

建設(shè)完善的信息發(fā)布、管理服務(wù)與文化生活服務(wù)等數(shù)字化平臺(tái)是校園信息化建設(shè)的重要任務(wù)。然而，在各地如火如荼地開展校園服務(wù)平臺(tái)建設(shè)工作的過(guò)程中出現(xiàn)眾多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下三方面。

兼容性較差，用戶體驗(yàn)不夠友好 由于市場(chǎng)上的移動(dòng)智能終端種類各異，屏幕尺寸大小各不相同，分辨率高低有別，使得目前移動(dòng)校園服務(wù)平臺(tái)普遍存在兼容性差、用戶體驗(yàn)不夠友好的問(wèn)題。當(dāng)用戶使用不同的終端訪問(wèn)相同的內(nèi)容時(shí)，呈現(xiàn)效果經(jīng)常不一致。有些終端需要不斷地進(jìn)行縮放、拖拽，而有些終端甚至不能顯示完整的內(nèi)容，這給用戶帶來(lái)極大的不便，最終會(huì)影響用戶使用的積極性。需要在新的終端環(huán)境下，打造優(yōu)質(zhì)的、完善的、能適應(yīng)多種終端訪問(wèn)的移動(dòng)校園服務(wù)平臺(tái)。

功能較單一，缺少創(chuàng)新性的應(yīng)用 目前移動(dòng)校園服務(wù)平臺(tái)功能相對(duì)比較單一，大多數(shù)是將有線網(wǎng)內(nèi)容原封不動(dòng)地移植到移動(dòng)平臺(tái)上，僅提供新聞查詢、黃頁(yè)查詢以及校園日歷等以信息簡(jiǎn)單羅列為主的服務(wù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足師生的需求。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)較傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，其最大的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)在“移動(dòng)”二字上。要充分挖掘“移動(dòng)”的內(nèi)涵，開發(fā)出極具創(chuàng)新性的應(yīng)用，如移動(dòng)社區(qū)、移動(dòng)支付、基于位置的服務(wù)等。

服務(wù)大眾化，無(wú)法滿足個(gè)性需求 移動(dòng)校園服務(wù)平臺(tái)的用戶主要分為四大類：教師、學(xué)生、管理人員以及校外人員。用戶身份的不同、角色定位的不同，使得他們關(guān)心的信息和興趣點(diǎn)存在差異。學(xué)生較為關(guān)注考試日程、教室空座位等信息；教師較為關(guān)注課表安排、會(huì)議日程等信息；管理人員較為關(guān)注學(xué)生情況、后勤服務(wù)等信息。如果設(shè)計(jì)者能夠充分挖掘不同用戶的需求，根據(jù)用戶角色的不同有針對(duì)性地提供服務(wù)，將大大提升移動(dòng)校園服務(wù)平臺(tái)的可用性與用戶粘合度。就目前而言，移動(dòng)校園服務(wù)平臺(tái)提供的服務(wù)偏大眾化，還以傳統(tǒng)的被動(dòng)服務(wù)模式為主，在個(gè)性化服務(wù)方面還有較大的提升空間。

3 基于移動(dòng)云計(jì)算構(gòu)建校園服務(wù)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

云計(jì)算的核心是海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算，利用計(jì)算機(jī)群對(duì)信息進(jìn)行聚合和分布處理，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)客戶提供服務(wù)，用戶只需使用智能手機(jī)、平板電腦等終端設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，便可獲取信息服務(wù)[2]。云計(jì)算為構(gòu)建校園服務(wù)平臺(tái)提供了以下支持。

擴(kuò)展移動(dòng)智能終端的性能 雖然近年來(lái)由于半導(dǎo)體工藝和硬件新型材質(zhì)的發(fā)展，移動(dòng)智能終端的性能得到了極大的改善，但面對(duì)日益增長(zhǎng)的信息服務(wù)需求仍然顯得捉襟見肘，如視頻解碼、語(yǔ)音識(shí)別等。云計(jì)算環(huán)境下，所有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理都通過(guò)“云”端的計(jì)算機(jī)群進(jìn)行，其強(qiáng)大的計(jì)算能力使它能完成很多個(gè)人計(jì)算機(jī)無(wú)法應(yīng)付的數(shù)據(jù)處理任務(wù)[3]。由于所有的數(shù)據(jù)處理都在“云”端進(jìn)行，本地的移動(dòng)智能終端只需做環(huán)境檢測(cè)、少量的計(jì)算及顯示等工作。另外，用戶可將終端上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器，不僅可以備份數(shù)據(jù)防止丟失，同時(shí)還解決了終端間協(xié)同和數(shù)據(jù)同步的問(wèn)題[4]。

提高平臺(tái)的穩(wěn)定性與可靠性 傳統(tǒng)的基于普通Web服務(wù)器的校園服務(wù)平臺(tái)，其數(shù)據(jù)都集中存儲(chǔ)在固定的服務(wù)器上，一旦發(fā)生故障，將不能為用戶提供正常的服務(wù)，甚至可能導(dǎo)致核心數(shù)據(jù)的丟失。為了解決這一問(wèn)題，通常的做法是增加服務(wù)器作為備份，當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)問(wèn)題停止工作時(shí)，備份服務(wù)器將自動(dòng)運(yùn)行接替主服務(wù)器的工作。這種做法的確能夠解決上述問(wèn)題，但同時(shí)卻帶來(lái)服務(wù)器冗余的問(wèn)題，大量的備份服務(wù)器經(jīng)常處于閑置狀態(tài)，增加平臺(tái)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本。而云計(jì)算采用分布式存儲(chǔ)的方式，能夠依據(jù)策略自動(dòng)分配計(jì)算節(jié)點(diǎn)，并在節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)將計(jì)算任務(wù)轉(zhuǎn)移，這保證了云計(jì)算具有良好的容錯(cuò)能力和強(qiáng)大的故障恢復(fù)能力。此外，集中統(tǒng)一的管理與維護(hù)模式也使平臺(tái)的穩(wěn)定性和可靠性得到提高[5]。

共享數(shù)字校園的資源與數(shù)據(jù) 數(shù)字校園是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的信息化手段和工具對(duì)學(xué)校與教學(xué)、教研、管理有關(guān)的所有信息資源進(jìn)行全面的數(shù)字化，以擴(kuò)展傳統(tǒng)校園的功能，提升傳統(tǒng)校園的運(yùn)行效率[6]。許多高校為了最大限度地保護(hù)既有投資、減少開發(fā)成本、保證技術(shù)的先進(jìn)性，都選擇了相對(duì)比較成熟的云計(jì)算技術(shù)。在云計(jì)算模式下，分布式存儲(chǔ)的資源與數(shù)據(jù)都制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，為資源與數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分配尤其是共享帶來(lái)了很大的便捷，從而避免了“數(shù)據(jù)孤島”的產(chǎn)生。基于云計(jì)算的移動(dòng)校園服務(wù)平臺(tái)的資源與數(shù)據(jù)大部分都與數(shù)字校園重合，通過(guò)數(shù)字校園的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口可以進(jìn)行有效共享，從而避免了資源重復(fù)性建設(shè)帶來(lái)的大量人力、財(cái)力和物力的浪費(fèi)。

4 基于移動(dòng)云計(jì)算的校園服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建

常見的移動(dòng)云計(jì)算的服務(wù)模型包括“云”“管”“端”三個(gè)層面：“云”指的是提供基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)和應(yīng)用服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施中心；“管”指的是信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)通道；“端”指的是用戶接入“云”的終端設(shè)備[7]。與移動(dòng)云計(jì)算的服務(wù)模型相對(duì)應(yīng)，基于移動(dòng)云計(jì)算的校園服務(wù)平臺(tái)總體上也可劃分為三層結(jié)構(gòu)：云服務(wù)端、通訊網(wǎng)絡(luò)和客戶端。

云服務(wù)端 云服務(wù)端是基于移動(dòng)云計(jì)算的校園服務(wù)平臺(tái)的核心部分，也是整個(gè)平臺(tái)功能的最終執(zhí)行模塊。它主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算服務(wù)以及負(fù)載管理等功能。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主要實(shí)現(xiàn)用戶信息庫(kù)、服務(wù)資源庫(kù)等信息的儲(chǔ)存、更新和備份；計(jì)算服務(wù)主要通過(guò)任務(wù)拆分、分布式并行計(jì)算等方式為用戶完成視頻解碼、地理位置等一些數(shù)據(jù)量大、計(jì)算復(fù)雜、客戶端無(wú)法完成的數(shù)據(jù)處理請(qǐng)求；負(fù)載管理主要負(fù)責(zé)各種資源的管理與調(diào)度，提高數(shù)據(jù)的訪問(wèn)速度以及確保應(yīng)用系統(tǒng)的可用性和可靠性。此外，為了平臺(tái)的健壯性和穩(wěn)定性，支持客戶端代碼操作的大部分?jǐn)?shù)據(jù)模型、業(yè)務(wù)邏輯以及第三方服務(wù)集成也都托管在云服務(wù)端。

通訊網(wǎng)絡(luò) 通訊網(wǎng)絡(luò)是客戶端連接云服務(wù)端的橋梁，它的暢通是保證服務(wù)可用的關(guān)鍵。對(duì)于公共云、社區(qū)云和混合云主要是指電信運(yùn)營(yíng)商提供的通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于私有云而言可能是電信運(yùn)營(yíng)商提供的通信網(wǎng)絡(luò)，也可能是學(xué)校內(nèi)部搭建的通信網(wǎng)絡(luò)。但總體上而言，移動(dòng)客戶端連接云服務(wù)端使用的網(wǎng)絡(luò)主要有2.5G、3G、Wi-Fi以及4G等幾種形式。4G網(wǎng)絡(luò)是第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)稱，它理論上傳輸速度達(dá)到20 Mb/秒，下載速度能達(dá)到100 Mb/秒，比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。但4G網(wǎng)絡(luò)目前還沒(méi)有大面積推廣。就目前來(lái)說(shuō)，Wi-Fi是客戶端連接云服務(wù)端的首選，速度快、收費(fèi)低，而且目前主流的移動(dòng)智能終端都支持Wi-Fi上網(wǎng)。

客戶端 客戶端是指移動(dòng)智能終端，如上網(wǎng)本、平板電腦、智能手機(jī)和PDA等?？蛻舳素?fù)責(zé)的任務(wù)是為用戶獲取、呈現(xiàn)云服務(wù)端的內(nèi)容，另外還承擔(dān)少量的計(jì)算處理任務(wù)?？蛻舳嗽L問(wèn)云服務(wù)端的形式分為兩種：瀏覽器和應(yīng)用程序。前者只需打開移動(dòng)智能終端自帶的瀏覽器輸入網(wǎng)址即可；后者是在線下載、安裝平臺(tái)提供的客戶端程序，安裝完成后就可以訪問(wèn)平臺(tái)獲取服務(wù)。

5 基于移動(dòng)云計(jì)算的校園服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

對(duì)于移動(dòng)云計(jì)算環(huán)境如何搭建、如何配置，在這里不做過(guò)多贅述，下面將圍繞移動(dòng)云計(jì)算環(huán)境下的應(yīng)用程序與傳統(tǒng)的B/S架構(gòu)、C/S架構(gòu)的應(yīng)用程序開發(fā)的不同點(diǎn)，重點(diǎn)介紹云服務(wù)端和客戶端實(shí)現(xiàn)的方法。

云服務(wù)端的實(shí)現(xiàn)

1）云服務(wù)器語(yǔ)言。傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)服務(wù)器端語(yǔ)言有Python、JSP、PHP等，客戶端的編程語(yǔ)言有Html、Java- Script、CSS等，由于服務(wù)器端語(yǔ)言和客戶端不同，開發(fā)者經(jīng)常需要在多種語(yǔ)言之間切換，極大地影響了開發(fā)效率。近年來(lái)，隨著一些高質(zhì)量的開發(fā)工具和應(yīng)用程序平臺(tái)的推出，使得JavaScript作為服務(wù)器端開發(fā)語(yǔ)言成為可能，并逐漸演變?yōu)橐环N趨勢(shì)[8]。服務(wù)器端使用JavaScript可以帶來(lái)幾大優(yōu)勢(shì)：一是客戶端和服務(wù)器端代碼使用同一種語(yǔ)言，大大地簡(jiǎn)化開發(fā)工作；二是在客戶端對(duì)Ajax的需求日益攀升的情況下，可以輕松地通過(guò)JSON數(shù)據(jù)格式實(shí)現(xiàn)信息傳遞，省去了格式轉(zhuǎn)換的工作。

2）云數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)。云數(shù)據(jù)庫(kù)是云服務(wù)提供的關(guān)鍵服務(wù)之一，它為用戶在遠(yuǎn)程創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，具有可靠性、可擴(kuò)展性、低維護(hù)性等優(yōu)點(diǎn)。云數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以使用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)（如MySQL、Oracle、DB2等），但由于它們?nèi)鄙賹?duì)JSON的支持，導(dǎo)致在使用JavaScript讀取、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)比較復(fù)雜。本研究使用新型的數(shù)據(jù)庫(kù)MongoDB，MongoDB是一種基于分布式文件存儲(chǔ)、無(wú)架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以接受高負(fù)荷的數(shù)據(jù)讀、寫操作，并支持JSON作為其標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)輸入和輸出格式，是構(gòu)建基于云服務(wù)的應(yīng)用程序最好的選擇[8]。MongoDB在使用時(shí)不需要預(yù)先定義表和列，可直接向MongoDB發(fā)送JSON格式文檔，系統(tǒng)將自動(dòng)保存；當(dāng)獲取數(shù)據(jù)時(shí)，只要根據(jù)JSON文檔的屬性搜索即可。

客戶端的實(shí)現(xiàn)

1）跨平臺(tái)開發(fā)框架。由于基于云計(jì)算的移動(dòng)校園服務(wù)平臺(tái)是面向移動(dòng)智能終端的，而移動(dòng)智能終端的操作系統(tǒng)存在差異，如果為不同操作系統(tǒng)分別定制和開發(fā)客戶端將消耗巨大的人力、物力和財(cái)力。為了解決這個(gè)問(wèn)題，將引入跨平臺(tái)開發(fā)框架來(lái)進(jìn)行開發(fā)?？缙脚_(tái)開發(fā)框架的工作原理是使用一種標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)完成后針對(duì)不同的操作系統(tǒng)由代碼編譯器分別進(jìn)行編譯，生成有針對(duì)性的可執(zhí)行程序[9]。常見的跨平臺(tái)開發(fā)框架有PhoneGap、Titanium、AppCan等，它們都有其各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，開發(fā)者可根據(jù)功能需求和對(duì)開發(fā)語(yǔ)言的熟悉程度來(lái)進(jìn)行合理選擇。

2）客戶端界面實(shí)現(xiàn)。對(duì)于普通用戶來(lái)說(shuō)，業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等都是不可見的，大多數(shù)用戶也甚少關(guān)心這些問(wèn)題。但界面視圖則不同，它是用戶與平臺(tái)直接交互的媒介，對(duì)用戶體驗(yàn)有著重要的影響。目前客戶端界面面臨的主要問(wèn)題就是兼容性的問(wèn)題，即如何在眾多屏幕大小不同、分辨率高低各異的移動(dòng)智能終端上獲得一致性的呈現(xiàn)效果。在這里，筆者使用一個(gè)專門用來(lái)構(gòu)建移動(dòng)應(yīng)用程序界面的框架——jQuery Mobile。jQuery Mobile能夠根據(jù)終端屏幕尺寸、分辨率等參數(shù)生成自適應(yīng)布局，從而為用戶提供一致性的用戶體驗(yàn)。此外，jQuery Mobile還支持“滑動(dòng)”“彈出”“卷起”等轉(zhuǎn)換效果，讓交互變得更豐富、更動(dòng)態(tài)化。

6 結(jié)束語(yǔ)

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)智能終端快速發(fā)展的背景下，移動(dòng)云計(jì)算的出現(xiàn)為構(gòu)建校園服務(wù)平臺(tái)開辟了新的思路。移動(dòng)云計(jì)算與移動(dòng)智能終端的結(jié)合符合時(shí)代發(fā)展的潮流，它能夠滿足信息化社會(huì)隨時(shí)隨地、自由化和個(gè)性化的信息服務(wù)需求。盡管目前需要解決的問(wèn)題還有很多，如校園服務(wù)平臺(tái)與數(shù)字校園功能合理分配與整合問(wèn)題、移動(dòng)云服務(wù)環(huán)境下校園服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)安全問(wèn)題等，但隨著移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)的日漸成熟和有關(guān)研究的不斷深入，移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)支持的校園服務(wù)平臺(tái)將在保障校園系統(tǒng)高效運(yùn)行、提高校園服務(wù)質(zhì)量方面發(fā)揮非常重要的作用，對(duì)如何構(gòu)建校園數(shù)字化平臺(tái)、推進(jìn)系統(tǒng)整合與數(shù)據(jù)共享也具有一定的指導(dǎo)意義。

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