基于云計算的學習資源共享平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

楊 萌,張達正

(1.淮北職業(yè)技術(shù)學院 計算機系，安徽 淮北 235000；2.鞍山市教育事業(yè)發(fā)展中心，遼寧 鞍山 114001)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展為教學模式和學習方法的創(chuàng)新帶來動力，共享型學習已經(jīng)成為發(fā)展趨勢，如何做好學習資源的共建共享成為各界廣泛關(guān)注的話題.學習人員為維持學習的延展性能，在任一時段與位置從任一資源存儲介質(zhì)選取自己所需的學習資源，這讓資源組建在一定條件下非靜態(tài)開展，可滿足動態(tài)形成與優(yōu)化進程.學習作為在某一特定環(huán)境產(chǎn)生的個人行為，巨大數(shù)量的學習資源作為不同人群學習的基礎(chǔ)保障.傳統(tǒng)的單點集中式資源儲存不管是在資源量還是在進出便利性上均不能達到規(guī)定，這需要把單點集中存儲方式改為分布式網(wǎng)絡(luò)存儲.在分布式網(wǎng)絡(luò)存儲中，物理空間中存有的資源存儲關(guān)聯(lián)點利用通信網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建關(guān)聯(lián)，從而成為一個空間不限的智能資源網(wǎng)絡(luò)儲存介質(zhì)[1,2].充分利用云計算技術(shù)的優(yōu)勢，通過學習資源的共享實現(xiàn)知識共建，有助于提升教學效率和教學資源的利用率.

1 云計算

云計算(Cloud Computing)，可理解為并行處置、分布式處置與網(wǎng)格計算的開展，是一種新興起的共享基礎(chǔ)組織的方式.云計算可通過虛擬化以及面向服務(wù)結(jié)構(gòu)，將分散于網(wǎng)格中的巨大數(shù)量的服務(wù)器集群融合，給予使用者安全、可靠、便利的多種數(shù)據(jù)服務(wù)，并能于任一時段、任一位置，運用能關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的最終裝置來使用各種服務(wù)[4].云計算的可靠性高、迅速部署、空間延伸、按需服務(wù)等優(yōu)勢，可以全面達到資源共建共享載體及網(wǎng)上學習空間的創(chuàng)建要求.現(xiàn)階段，許多高等在建設(shè)數(shù)字化學校中創(chuàng)建云載體，支持院校信息化體系的使用[5,6].

2 系統(tǒng)的需求及功能分析

2.1 需求分析

針對院校學習載體存在的一些問題，共享學習資源平臺所需優(yōu)化的不只是為師生間、生生間相互溝通便利、提升學習成效提供保障，還需在以往溝通模式的基礎(chǔ)上保障新的學習方法在時空中進一步優(yōu)化完善.需在資料共享途徑中采用更有效的共享形式，把每所院校的基礎(chǔ)資源進行整合，并給予系統(tǒng)相關(guān)載體應(yīng)用，實現(xiàn)資料及信息共享.通過調(diào)研師生學習資源的共享需求，云平臺需要滿足下述幾點要求：

(1)管理者設(shè)置相關(guān)權(quán)限，匹配與之對應(yīng)人員進入此平臺完成各自操作；

(2)使用者能開展學習資源的向上傳輸與下載工作;

(3)各自組建的小組管理人員或負責人對本組成員具有選取權(quán)和發(fā)帖等操作；

(4)輸關(guān)鍵字檢索能找到相應(yīng)的資源.

2.2 功能分析

此平臺主要包括公共信息模塊、學習資源模塊、小組班級模塊及用戶信息模塊等.每個模塊主要實施操作的功能如下：公共信息模塊能將網(wǎng)站近段時間發(fā)生的事項或通知予以發(fā)出，并能上傳本組或集體的學習或者活動照片，讓使用者第一時間知道；學習資源模塊能實現(xiàn)資源共享操作，同時對共享的資源添加文字說明，縮短師生查詢資料的用時，提升學習成效；小組班級模塊實現(xiàn)建立小組的靈活性和添加學習組別，可以參與小組的集體學習討論；用戶信息模塊實現(xiàn)組員基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的建立、管控以及維護、支持信息完善和照片添加等功能.

各個模塊功能的實現(xiàn)是系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，針對系統(tǒng)功能展開研究是下一步開展程序開發(fā)與實現(xiàn)的依據(jù)，只有這樣才可以實現(xiàn)系統(tǒng)整體需求，為師生學習資源的高效共享和學習效率的提升提供幫助.

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 技術(shù)架構(gòu)

云計算平臺技術(shù)架構(gòu)主要包括應(yīng)用層、web服務(wù)端和云平臺.設(shè)計如圖1所示.

圖1 技術(shù)架構(gòu)圖

Bootstrap作為前端組織架構(gòu)之一，Html,CSS以及JavaScript較傳統(tǒng)前端組織架構(gòu)靈活性更強，讓Web終端研發(fā)速度更快.JQuery作為具有良好兼容性的非重量級JavaScrip庫之一，Volley作為Android環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)操作開源組織架構(gòu)之一，將網(wǎng)絡(luò)操作極大地簡單化[7].XUtils框架與Java環(huán)境下的Hibernate框架較為相似，是Android開發(fā)環(huán)境下的ORM CObject Relation Mapping時態(tài)關(guān)系映射框架，其對數(shù)據(jù)庫操作可進一步簡化;ThinkAndroid作為Android開發(fā)環(huán)境下能完成MVC的開源框架中一種.Spring作為非重量級的開源框架，可完成Restful Web Service與MVC框架設(shè)計，利用Hibernate對數(shù)據(jù)庫進行簡化設(shè)計.MySQL是Oracl典型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Database Management System，DBMS)，分為社區(qū)版與商業(yè)版.云計算平臺選用的版本為社區(qū)版，減低研發(fā)與運營費用;Rcstful接口為應(yīng)用與服務(wù)器、終端與服務(wù)器之間的交互提供服務(wù)；OpenStack作為開源云計算應(yīng)用程序，經(jīng)多個組件融合形成整體并達到實施標準,平臺與服務(wù)一體.IaaS CInfrastructure 基礎(chǔ)設(shè)施與服務(wù)相等同.Swift開源基礎(chǔ)能夠提供高可靠性的分布式對象存儲服務(wù)[8].

3.2 功能設(shè)計

云存儲平臺為普通使用者的操作提供基礎(chǔ)功能，具體如圖2所示.

圖2 普通用戶功能模塊圖

學習資源云存儲平臺的功能模塊可以分為兩個方面：一是存儲，二是用戶管理.存儲部分主要實現(xiàn)文件夾創(chuàng)建和資料的上傳、下載、刪除、重命名、復制、移動等，同時支持文件搜索和共享.用戶管理部分主要功能包括用戶注冊、登錄、注銷、資料修改及密碼管理等.

4 技術(shù)難點

4.1 數(shù)據(jù)訪問組件的實現(xiàn)

數(shù)據(jù)訪問組件包含DAO接口類及DAO實體類以響應(yīng)源于業(yè)務(wù)邏輯組件的申請.在DAO實現(xiàn)類中包含了對Hibernate所給予的API ( HibernateDaoSupport類有關(guān)方式)的調(diào)取使用.在此，選用Annotation功能，在實體類中利用注解方法把屬性和數(shù)據(jù)庫表的相關(guān)字段予以一一對應(yīng).

4.2 OpenStack API調(diào)用

利用HTTP的Restful服務(wù)接口，調(diào)取選用Open-Stack Swift服務(wù)，可達到賬號、容器與對象的增加、刪除、修改、查詢等實施功能.未進行訪問，先是在認證服務(wù)器中拿到訪問權(quán)限，在數(shù)據(jù)包中添加X-Auth-Token有關(guān)內(nèi)容.因為利用Restful服務(wù)接口達到Swift服務(wù)器的調(diào)用操作繁雜，并極易產(chǎn)生錯誤，云存儲系統(tǒng)研發(fā)過程應(yīng)用了JOSS (Java OpenStack Storage Component)開源功能小程序達到Restful服務(wù)接口的調(diào)用，將研發(fā)工作極大簡單化.

5 系統(tǒng)性能分析與評價

5.1 壓力測試

利用壓力測試的方式，分析采用云計算方式的教學素材點播網(wǎng)頁的響應(yīng)實效，具體如圖3所描述.選用傳統(tǒng)形式，并發(fā)關(guān)聯(lián)數(shù)量大于200后響應(yīng)實效快速加大；而選用云計算安排，并發(fā)關(guān)聯(lián)數(shù)量的加大對響應(yīng)實效作用不高，維持于特定的實效范疇內(nèi).從實驗數(shù)據(jù)分析可知，選用云計算安排策略可達到非靜態(tài)關(guān)聯(lián)巨大數(shù)量的教學資源共享的所需.

5.2 整體網(wǎng)分析

圖3 不同并發(fā)關(guān)聯(lián)數(shù)量下資源點播頁面響應(yīng)時間對比圖

根據(jù)整體網(wǎng)絡(luò)成員的互動狀況，在測試界面中將在線網(wǎng)絡(luò)成員的二值矩陣沿著測試路徑得到該網(wǎng)絡(luò)成員活動群圖，如圖4所示.該社群圖能顯示群體成員之間的交互比較密切，社群圖中沒有獨立的結(jié)點，說明網(wǎng)絡(luò)活動比較活躍，網(wǎng)絡(luò)在線成員均可積極主動地參與在線學習活動.

5.3 密度分析

群體網(wǎng)絡(luò)密度的一個主要標準就是群體內(nèi)成員的交互是否頻繁，相互之間交互越頻繁，群體的網(wǎng)絡(luò)密度就越大.使用軟件沿著測試路徑，選取數(shù)據(jù)為群體成員交互二值矩陣，計算得到該活動密度，得出此群體網(wǎng)絡(luò)密度為0.330 4.但是根據(jù)實際調(diào)研情況來看，群體網(wǎng)絡(luò)的最大密度值是0.5.由此可知，云計算網(wǎng)絡(luò)密度比較大，群體成員相互之間的聯(lián)絡(luò)比較密切，參加活動的積極性相對較高.

圖4 網(wǎng)絡(luò)成員的活動社群圖

6 結(jié)束語

云計算作為資源運用的新形式，在多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，取得良好效果.本文創(chuàng)建了一個私有云存儲空間，利用開源架構(gòu)達到用OpenStack API調(diào)取使用目標.研究結(jié)果可為院校范圍教學資源管控以及分享提供一定的參考.