基于教育云的應用服務平臺的構建和實現?

潘俊輝 王 輝 張 強

（東北石油大學 大慶 163318）

基于教育云的應用服務平臺的構建和實現?

潘俊輝 王 輝 張 強

（東北石油大學 大慶 163318）

教育云平臺分為三個部分，教育云基礎平臺、教育云資源平臺和教育云應用服務平臺，目前教育云在前兩個方面的應用都取得了不錯的成果，但在應用服務方面的研究仍處于初級階段，因此針對當前的現狀，論文以大慶某高校的教育云中的應用服務系統(tǒng)為例，對教育云應用服務做了進一步研究，同時對身份認證技術、動態(tài)流程配置方法進行分析研究，構建并實現了一種基于教育云的應用服務平臺，并將該平臺應用到大慶某高校，實驗表明該平臺在資源整合率上得到了一定程度的提高。

教育云；平臺；服務；身份認證；動態(tài)流程

1 引言

國家在教育信息化十年（2011～2010）的發(fā)展規(guī)劃中指出：充分整合和利用各級各類教育機構的信息基礎設施，建設覆蓋全國、分布合理、開放開源的基礎云環(huán)境，支撐形成教育云基礎平臺、教育云資源平臺和教育云應用服務平臺的層級架構［1］。在我國教育信息化五年計劃中也把教育云平臺的核心分成三個部分，一是建設教育云基礎平臺，用來提供教育云存儲以及云計算等基礎類服務；二是教育云資源平臺，將各個教育單位及機構開發(fā)的教育資源匯集到教育云資源平臺上，為教育資源的共享提供途徑；三是建立一個教育云應用服務平臺，該平臺可以看作是一個服務管理中心，其作用是為教育機構的資源提供管理功能，同時對這些單位提供云應用服務［2］。以上的三種教育云平臺覆蓋了云服務中的三類模式，為國家的教育云提供了軟硬件應用服務及平臺服務為一體的教育云平臺［3］。目前國家將較多的教育預算用在了基礎設施建設上，卻沒有帶來非常明顯的競爭優(yōu)勢，而少量的用在服務上的花費卻幫助教育機構贏得了一定的市場優(yōu)勢［4］，充分說明在現階段的教育信息化過程中，必須要加強頂層的設計，發(fā)揮出應用服務的優(yōu)勢。

目前，教育云在教育數據服務方面的應用取得了不錯的成效，但在教育云的應用服務方面，還處于初步階段，因此面對發(fā)展迅速的云應用服務，設計好全面、標準而有效的應用服務平臺是十分必要的，平臺設計將會影響到云應用軟件的穩(wěn)定性、靈活性和友好性，對于教育云應用服務的實施，解決應用過程中的關鍵技術問題具有重要意義。本文以教育云中的應用服務系統(tǒng)為例，對教育云應用服務做進一步研究，以大慶高校的教育云情況為例，提出并實現了一種基于教育云的應用服務平臺，該平臺具有一定的研究和現實意義。

2 教育云平臺發(fā)展現狀

國外的教育云比國內實施早一些，2007年，IBM和谷歌公司為高校打造了云服務計劃，開始在美國的一些高校試運行；2009年，雅虎與美國的三所高校合作，共同對云計算進行研究，這三所高校通過采用雅虎公司所提供的云計算集群開發(fā)出新的應用程序；谷歌公司也和東非的一些學校共同合作，為這些高校的學生提供諸如Google日歷、Gmail、Google辦公軟件等多種云服務［5］。

最近幾年，教育云在國內的發(fā)展也非常迅速，許多高校和一些云服務公司都相繼推出了各種教育云平臺。如廣州大學與戴爾公司聯合構建出國內首個高等教育行業(yè)云計算平臺，同時戴爾公司也和國內許多高校合作，共同開發(fā)創(chuàng)建了教、學一體的“互聯校園”［6］；而華東師范大學同樣通過與企業(yè)的合作，對教育云的構建和開發(fā)進行了相關的研究，并且它還和上海華師京城共同合作研究出“綠色班班通”的云服務；相應的企業(yè)方面，像上海的云未信息科技、廣東的國云科技也都相繼打造出教育云平臺，為用戶提供大量的教育資源和教育應用程序［7］。

教育云實際上可以看作是以云計算技術作為基礎，深度整合各類應用服務和教育資源，并將教育資源作為服務以租賃或者免費的形式提供給用戶使用，以此滿足客戶在科研、教學以及日常辦公等多方面的需求。目前對于教育云的應用服務還沒有統(tǒng)一的標準模式進行管理，本文就此問題進行研究，構建出一種基于教育云的應用服務平臺，統(tǒng)一各類用戶的使用。

3 教育云應用服務平臺

云服務按照其所處層次的不同分為三類：IaaS（基礎架構即服務）、PaaS（平臺即服務）和SaaS（軟件即服務），基礎設施在最下端，平臺在中間，軟件在頂端，而教育云應用服務屬于教育云服務體系中的軟件即服務模式（SaaS），教育云應用服務主要面向教育云中的三類用戶：提供商、請求者和管理者。其中云服務提供者為教育云平臺提供可以使用的各種應用服務軟件，云服務請求者即要使用云服務的用戶，而云服務管理者主要對教育云服務的租用付費過程、各個用戶以及各云服務軟件進行全面的管理［8］。本文通過對現有的云應用服務平臺進行分析，并結合教育云應用服務平臺的特殊需求，即一個完備的云應用服務平臺應該具備以下幾個特性：

1）開放性：實現教育資源的最大化利用、在一定程度上實現教育資源的共享。

2）使用便捷性：不同應用系統(tǒng)間能夠進行方便的切換。

3）多租戶性：云應用服務必須支持多租戶，才能讓服務中的三方利益達到最大化。

4）可配置性：租戶可以根據自己的個性需求對服務中的功能進行動態(tài)配置［9］。

通過對云應用服務平臺特性的分析，并針對大慶高校教育資源的特點，本文設計實現的基于教育云的應用服務平臺不僅能夠對用戶所要購買的各種應用服務進行快速的部署，而且可以根據不同用戶的個性化需求靈活配置功能性需求，同時所要構建教育云應用服務平臺應具有統(tǒng)一身份認證的功能，以解決用戶在使用多個應用服務時所存在的登錄不友好的問題，圖1給出了教育云應用服務平臺的功能模塊圖。

圖1 教育云應用服務管理平臺功能模塊圖

該教育云應用服務平臺由三大功能模塊組成：分別為統(tǒng)一身份認證平臺、業(yè)務流程動態(tài)配置平臺、應用服務管理平臺［10］，下面對每個平臺的具體構建過程及采用的技術進行介紹。

3.1 統(tǒng)一身份認證平臺

該認證平臺主要負責對所有的應用服務進行身份認證，用戶在使用系統(tǒng)時僅需擁有一個應用服務賬號，就可以對相互信任的其他應用服務的共享資源進行訪問，而不需要另外賬號再進行注冊。本文通過對多種認證方式的分析研究，并結合本教育云平臺的特點，提出了一種基于Cookie斷言的統(tǒng)一身份認證方法，該身份認證方法使用生成的斷言解決了Cookie跨域認證的問題，其認證流程如圖2所示。

圖2 基于Cookie斷言的統(tǒng)一身份認證流程圖

3.2 業(yè)務流程動態(tài)配置

教育云應用服務平臺作為一種SaaS，其特點應該是多用戶共同使用同一個應用服務，在應用服務的使用過程中，不同用戶或同一用戶在不同的情形下對于業(yè)務流程有不同的個性需求。因此滿足用戶對業(yè)務流程動態(tài)化的需求是實現教育云應用服務平臺中的一個關鍵部分。本文通過對各種工作流理論和動態(tài)流程配置方法進行深入的分析和研究，并針對教育云應用服務業(yè)務流程分布在功能模塊的特點，提出動態(tài)流程配置的工作流管理模型，從而滿足用戶對業(yè)務流程的動態(tài)性需求，該模型圖如圖3所示。

3.3 應用服務管理平臺

應用服務管理平臺相當于為應用服務注冊中心，其主要功能是進行設備信息和服務信息的管理、服務訂單管理、服務維護、服務發(fā)布以及租戶管理等。用戶可通過應用服務管理平臺了解平臺上存在的教育應用服務種類及服務功能，例如圖書管理系統(tǒng)、辦公自動化管理系統(tǒng)、教務管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)等，然后完成服務的訂購。

圖3 動態(tài)流程配置模型圖

4 應用實例

本文以東北石油大學為例，表1給出了該大學使用普通管理平臺和教育云應用服務平臺時所需的成本和效率的對比。其中普通管理平臺所需的成本為最低報價，以萬元為單位。

表1 普通管理平臺和教育云服務平臺所需成本及整合率對比

由表1可見，學校若構建普通管理平臺，首先應考慮其成本組成，而使用教育云應用服務平臺，可在最大程度上降低學校信息化管理的成本，最重要的是資源整合率得到了一定程度的提高，由此使用教育云應用服務平臺，學?？梢允褂玫礁?、更全面的教育資源。

5 結語

針對當前教育云在應用服務方面還處于初步階段的現狀，本文提出并實現一種可行的教育云應用服務平臺，該平臺通過將部署在云應用服務平臺上的資源以服務的形式提供給租戶定制使用，有利于將教育云應用服務中的各種資源進行高效的整合和使用。

［1］教育部.教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）（征求意見稿.第3.4稿rev1）［Z］.The Ministry of Education.Education informatization development plan for ten years（2011-2020）the 3.4 of draft.rev1［Z］.

［2］教育信息化建設與應用研究課題組.我國教育信息化建設與應用現狀調研與戰(zhàn)略研究報告［M］.北京：高等教育出版社，2010：10-20.Education informatization construction and application of research team.Education informatization construction in our country and application present situation investigation and strategy research report［M］.Beijing：Higher education press，2010：10-20.

［3］Sultan N.Cloud computing for education：A new dawn［J］.International Journal of Information Management，2010，30（2）：109-116.

［4］楊志和.教育資源云服務本體與技術規(guī)范［D］.上海：華東師范大學，2012：23-35.YANG Zhihe.Cloud service ontology of education resources and technical specifications［D］.Shanghai：East China normal university，2012：23-35.

［5］Benson V，Morgan S.Student experience and ubiquitous learning in higher education：impact of wireless and cloud applications［J］.Creative Education，2013，4（8）：1-5.

［6］Dong B，Zheng Q，Yang J，et al.An e-learning ecosystembased on cloud computing infrastructure［C］//Advanced Learning Technologies，2009.ICALT 2009.Ninth IEEE International Conference on.IEEE，2009：125-127.

Constructing and Implementation of Application Service Management Platform Based on Education Cloud

PAN JunhuiWANG HuiZHANG Qiang
（Department of Computer Science，Northeast Petroleum University，Daqing 163318）

The education cloud platform is divided into three parts：education cloud basic platform，education cloud resource platform and education cloud application service platform.The applications for the first two parts have achieved good results in education cloud，but in application services is still in the initial stage，in view of the current situation，the education cloud of a daqing college is used as an example and the application service of education cloud is researched in the paper，at the same time，identity authentication technology and dynamic workflow configuration methods are also researched.A kind of application service platform based on education cloud is build and implemented in the paper by using the application service system of daqing college education cloud，the experiments show that the platform on the resource integration freqency get a certain degree of improvement.

education cloud，platform，service，identity authentication，dynamic workflow

TP311

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.10.032

Class Number TP311

2017年4月11日，

2017年5月29日

國家自然科學基金項目（編號：61402099）；黑龍江省教育廳科研專項——東北石油大學引導性創(chuàng)新基金項目（編號：2016YDL-12）資助。

潘俊輝，女，講師，碩士研究生，研究方向：云計算。

［7］商存慧.云計算在高校教育信息化中的應用研究［J］.中國教育信息化，2011（4）：4-7.SHANG Cunhui.Cloud computing in the application research of the education informationization in colleges and universities［J］.China's education informationization，2011（4）：4-7.

［8］張亞琦.教育云平臺應用服務架構建模與實現［D］.武漢：武漢理工大學，2014：30-42.ZHANG Yaqi.Education cloud application service architecture modeling and implementation［D］.Wuhan：Wuhan university of technology，2014：30-42.

［9］劉福強，劉嵩，李玉東.基于云計算的開放式實驗平臺設計［J］.計算機與數字工程，2011（10）：202-204.LIU Fuqiang，LIU Song，LI Yudong.Open experiment platform based on cloud computing design［J］.Computer and Digital Engineering，2011（10）：202-204.

［10］潘俊輝.基于云計算理念構建大慶教育云平臺的研究［J］.價值工程，2016（8）：80-81.PAN Junhui.The Research of Constructing Daqing Education Cloud Platform Based on Cloud Computing［J］.Value Engineering，2016（8）：80-81.