◆張嘉豐
基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建
◆張嘉豐
(無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇 214028)
采用傳統(tǒng)的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法所構(gòu)建的平臺,存在對用戶的反應(yīng)速度慢的問題。本文為此提出一種基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法。在計算機(jī)體系作為硬件的基礎(chǔ)上,通過對采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的用戶權(quán)限模塊設(shè)計,采用MapReduce(大數(shù)據(jù)技術(shù))的云存儲模塊設(shè)計,以及資源管理共享模塊及其他模塊設(shè)計,完成基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建。通過對比實驗,與其他兩種傳統(tǒng)方法所構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺作對比,實驗結(jié)果表明,采用提出的基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法,其構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺的用戶反應(yīng)速度更快,能夠更為高效地為用戶提供云服務(wù)。
大數(shù)據(jù);智慧校園;云服務(wù)平臺
自從進(jìn)入21世紀(jì)以來,各大高校推動了數(shù)字校園的建設(shè)。但隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)字校園建設(shè)受到諸多挑戰(zhàn),校園建設(shè)逐漸由數(shù)字化校園向智慧校園轉(zhuǎn)變[1-3]。智慧校園是綜合運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、社交網(wǎng)絡(luò)等多種信息技術(shù),為師生提供一種融合了管理、教學(xué)、科研和校園生活等更加智能化服務(wù)的信息化校園模式[4,5]。由于云服務(wù)數(shù)據(jù)形式多樣,既包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),又包括非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),而這些數(shù)據(jù)影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活以及專業(yè)課程的建設(shè)[6]。因此,保證智慧校園云服務(wù)平臺的穩(wěn)定運行具有十分重要的意義。目前,在智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法中,所構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺的用戶反應(yīng)速度慢等缺點[7]。大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系,是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的計算機(jī)體系,能夠為大規(guī)模數(shù)據(jù)集合提供良好的硬件支持[8]?;谝陨戏治觯岢龌诖髷?shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法,并通過對比實驗,驗證了提出的構(gòu)建方法的有效性。
基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺的總體架構(gòu)如圖1所示。
圖1 智慧校園云服務(wù)平臺的總體架構(gòu)
如圖1所示,基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺的總體構(gòu)架包括用戶權(quán)限管理模塊、云存儲模塊、資源管理共享模塊和提供支持的硬件設(shè)施——計算機(jī)體系。在計算機(jī)體系作為硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上,對各個模塊設(shè)計的具體內(nèi)容如下述內(nèi)容所述。
在智慧校園云服務(wù)平臺的用戶權(quán)限管理模塊中,其用戶權(quán)限主要分為三類,分別為云服務(wù)平臺管理人員、校園內(nèi)師生、其他人員。云服務(wù)平臺管理人員可以對智慧校園云服務(wù)平臺中的數(shù)據(jù)實施全面操作,可以向云服務(wù)平臺中修改、刪除、增加數(shù)據(jù);作為校內(nèi)師生,可以查看自己和其他用戶的部分?jǐn)?shù)據(jù),可以對智慧校園云服務(wù)平臺中的部分?jǐn)?shù)據(jù)實施部分操作;作為其他人員,則不能進(jìn)入到智慧校園云服務(wù)平臺,僅能瀏覽平臺首頁的內(nèi)容,無法對其做進(jìn)一步的打開文件等操作。大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系,會通過對各類用戶的分析,允許其作出相應(yīng)的操作,對用戶的權(quán)限加以限制,以保證智慧校園云服務(wù)平臺中數(shù)據(jù)的安全性。采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)分析用戶信息,從而對用戶權(quán)限作出識別,以便快速對用戶的操作作出反應(yīng)。
智慧校園云服務(wù)平臺中的云存儲模塊,主要存儲與校園內(nèi)師生有關(guān)的各項信息。基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系,在計算機(jī)體系中建立數(shù)據(jù)庫。存儲模塊會根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同,對數(shù)據(jù)做出快速的計算和處理。該模塊中對各種文件、信息的寫入、讀取等操作,均關(guān)系到整個智慧校園云服務(wù)平臺的穩(wěn)定性。在計算機(jī)體系中加入HDFS,采用MapReduce對智慧校園云服務(wù)平臺中的大數(shù)據(jù)作并行處理。通過將智慧校園云服務(wù)平臺中的大數(shù)據(jù)分解成多個任務(wù),以提高云服務(wù)平臺的計算效率,提升智慧校園云服務(wù)平臺的性能。當(dāng)用戶在寫入或讀取存儲模塊的數(shù)據(jù)時,MapReduce會快速對該模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)作出計算和處理,保證數(shù)據(jù)能夠不被重復(fù)讀取。
在智慧校園云服務(wù)平臺的資源共享模塊,主要是針對校園內(nèi)的教學(xué)資源等信息,共享給平臺用戶。教學(xué)資源管理共享模塊需要按不同的標(biāo)準(zhǔn),對教學(xué)資源做分類,以便設(shè)計更為有效的搜索引擎。該模塊采用B/S結(jié)構(gòu),集成資源管理工具,統(tǒng)一資源發(fā)布入口。該模塊具有資源上傳、資源收集和共享等功能,此外,還具有圖片縮放、自動分類等功能。資源管理共享模塊的具體功能如下:
資源上傳功能:具有資源上傳權(quán)限的用戶,可以登錄智慧校園云服務(wù)平臺,對資源實施上傳操作。通過選擇對應(yīng)的專業(yè)上傳資源。在資源上傳完畢后,等待資源審核管理人員對上傳的資源作審核,審核通過后,智慧校園云服務(wù)平臺用戶即可在平臺上檢索到所上傳的資源,并可以做出下載、上傳等操作。同時,該模塊支持多種格式的資源,包括文本、音頻、視頻、圖片等。智慧校園云服務(wù)平臺可以根據(jù)資源的類型自動對資源分類,對于視頻類資源,平臺可以將其自動生成縮略圖,作為資源列表的圖像。將資源共享設(shè)置成定時共享、付費、免費等多種權(quán)限模式。此外,智慧校園云服務(wù)平臺可以為教師和學(xué)生提供課前導(dǎo)學(xué)、同步備課等與上課相關(guān)的內(nèi)容,可以提升教學(xué)質(zhì)量。
除此之外,智慧校園云服務(wù)平臺還提供與校園生活相關(guān)的服務(wù),如一卡通、電子圖書館、智能手環(huán)、視頻監(jiān)控等設(shè)施的相關(guān)信息,為校園內(nèi)的師生提供考勤、圖書借閱、消費等智能化服務(wù)。
綜上通過對用戶權(quán)限模塊、云存儲模塊和資源管理共享模塊的設(shè)計,完成基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建。
由于校園內(nèi)師生人數(shù)眾多,當(dāng)同一時間內(nèi)用戶數(shù)量劇增,智慧校園云服務(wù)平臺的穩(wěn)定性會受到影響,導(dǎo)致智慧校園云服務(wù)平臺的響應(yīng)時間變慢。采用提出的基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法,以某高校為例,構(gòu)建其智慧校園云服務(wù)平臺,以專業(yè)課程的信息錄入為實驗?zāi)繕?biāo),對其錄入課程信息的速度開展測試工作,針對其智慧校園云服務(wù)平臺對用戶的反應(yīng)速度作測試,以驗證提出的基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺是否能夠提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
選取3000人作為實驗人員,將其分成5組,對用戶的課程信息錄入開展測試,其實驗分為多個步驟進(jìn)行,其具體實驗過程如下:
首先,錄入課程信息的用戶成功登錄到智慧校園云服務(wù)平臺,登錄成功后,進(jìn)入到課程信息錄入界面,選擇與課程相對應(yīng)的學(xué)科,點擊保存;然后,驗證課程的上課地址、時間、教師、負(fù)責(zé)人等信息,點擊保存按鈕;在填寫好所有與課程相關(guān)的信息后,驗證保存功能,在智慧校園云服務(wù)平臺提示是否保存數(shù)據(jù)并確定后,點擊保存按鈕。在附件上傳時,先驗證瀏覽功能,在彈出文件選擇框后,選擇要上傳的文件,點擊上傳,在成功上傳文件后,最終點擊確定。
在錄入課程信息的過程中,采用提出的基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法構(gòu)建平臺,對構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺的用戶反應(yīng)速度,與采用傳統(tǒng)構(gòu)建方法構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺作對比,比較二者的反應(yīng)速度的快慢,以驗證提出的構(gòu)建方法所構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺能否更為高效地為用戶提供云服務(wù)。
分別采用兩種方法構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺的用戶反應(yīng)速度對比結(jié)果如表1所示。
表1 用戶反應(yīng)速度對比結(jié)果
注:a代表采用提出的方法構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺;b代表采用傳統(tǒng)方法1構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺;c代表采用傳統(tǒng)方法2構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺。
如表1所示,將實驗人員分為5個小組,各個小組人數(shù)分別為200人、400人、600人、800人和1000人,對智慧校園云服務(wù)平臺在不同人數(shù)的情況下,在平臺上操作時的反應(yīng)速度作統(tǒng)計。從表1中可以看出,分別采用三種構(gòu)建方法所構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺,隨著用戶數(shù)量的增加,不同實驗人數(shù)下的反應(yīng)速度均隨之增加。采用傳統(tǒng)方法1和傳統(tǒng)方法2構(gòu)建的智慧校園云服務(wù)平臺的用戶反應(yīng)速度相差不多;與其他兩種傳統(tǒng)方法所構(gòu)建的云平臺相比,在用戶登錄時間、信息統(tǒng)計時間、信息錄入時間、信息查詢時間這幾項實驗項目中,平臺對用戶的反應(yīng)時間均比其他兩種方法要減少很多,部分反應(yīng)時間幾乎為傳統(tǒng)方法的一半。通過對比發(fā)現(xiàn),采用提出的基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法,由于采用大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系,無論是從為智慧校園云服務(wù)平臺搭建的硬件設(shè)施還是軟件技術(shù),都極大地提高了智慧校園云服務(wù)平臺的性能。因此,智慧校園云服務(wù)平臺對用戶的反應(yīng)速度得到了極大的提升,能夠更為高效地為校園用戶提供更好的云服務(wù)。
本文針對傳統(tǒng)的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法存在的問題,即所構(gòu)建的云平臺的用戶反應(yīng)速度慢的問題,提出了基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建研究。通過對比實驗,與傳統(tǒng)的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法做比較,實驗結(jié)果表明,提出的基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法所構(gòu)建的云服務(wù)平臺具有更快的反應(yīng)速度。希望提出的基于大數(shù)據(jù)計算機(jī)體系的智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建方法,能夠為日后智慧校園云服務(wù)平臺構(gòu)建的研究提供一定的依據(jù)。
[1]劉陽.基于大數(shù)據(jù)背景的高校智慧校園的研究[J].貴陽學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2019,14(1):26-28,48.
[2]賀宗平,張曉東,曹萍.基于容器技術(shù)的智慧校園大數(shù)據(jù)平臺持續(xù)集成研究[J].智能計算機(jī)與應(yīng)用,2017,7(5):38-40.
[3]金鑫鑫.基于云服務(wù)的高校智慧校園構(gòu)建研究[J].蘭州文理學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2017,31(2):67-70.
[4]周月鵬,盧喜利.深度學(xué)習(xí)技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].微型電腦應(yīng)用,2018,34(12):131-133,143.
[5]金鑫鑫.一種智慧校園運維平臺的構(gòu)建研究[J].德州學(xué)院學(xué)報,2017,33(2):58-62.
[6]鄧嘉明,葉忠文,王榮華.以數(shù)據(jù)聚合為核心的高校智慧校園體系建設(shè)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2019,42(3):134-138.
[7]劉洪.基于云服務(wù)的高校智慧校園構(gòu)建研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2018,15(5):170,172.
[8]拜亞萌,張燕玲.虛擬化技術(shù)在智慧校園云服務(wù)平臺IaaS層中的應(yīng)用[J].焦作大學(xué)學(xué)報,2018,32(1):90-92,103.