基于云計(jì)算的智慧校園移動(dòng)式服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

孫逸敏

(兵團(tuán)開放大學(xué) 國家開放大學(xué)戍邊教育研究中心,新疆烏魯木齊 830001)

0 引言

智慧校園的建設(shè)為我國教育產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新的指導(dǎo)方向,盡管與此相關(guān)的研究成果實(shí)施已相對(duì)完善,但卻在后期的投入使用中發(fā)現(xiàn),試點(diǎn)教育院校并未在此過程中輸出有效的教育成果[1-2]。盡管教育改革工作的實(shí)施并未停止,但改革成果卻收獲甚微。因此,有關(guān)教育部門深入到了對(duì)智慧校園建設(shè)的研究中,綜合研究成果發(fā)現(xiàn),大部分學(xué)校并將教學(xué)與服務(wù)管理工作聯(lián)系在一起,一味的使用現(xiàn)代化技術(shù)對(duì)學(xué)生開展教學(xué)工作,卻沒有提供學(xué)生與之匹配的服務(wù)項(xiàng)目,導(dǎo)致學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性差、教學(xué)改革效率低。在深入調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的諸多問題,已經(jīng)嚴(yán)重影響了社會(huì)群體對(duì)智慧校園的認(rèn)知,甚至有部分對(duì)智慧校園建設(shè)存在錯(cuò)誤認(rèn)知的群體認(rèn)為,此種教育改革方式屬于多此一舉[3]。為了轉(zhuǎn)換社會(huì)群體對(duì)智慧校園的傳統(tǒng)認(rèn)知,解決智慧校園建設(shè)中現(xiàn)存的服務(wù)與管理方面問題,本文引進(jìn)云計(jì)算技術(shù),提出一種移動(dòng)式服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,并希望通過本文此次的研究,使智慧校園的發(fā)展符合時(shí)代建設(shè)趨勢(shì),從而促進(jìn)教育教學(xué)工作的保質(zhì)保量實(shí)施。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 三層交換機(jī)配置設(shè)計(jì)

為了滿足服務(wù)系統(tǒng)的多功能運(yùn)行需求,本文選擇3650型號(hào)的三層交換機(jī)配置作為此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的支撐性硬件結(jié)構(gòu)。交換機(jī)主要用于劃分VLAN,使用三層結(jié)構(gòu)交換機(jī),可以創(chuàng)新20.0/30.0/100.0VLAN。而此時(shí),前端客戶端登錄端僅需要通過檢索CP位置,便可以實(shí)時(shí)掌握某條指令的IP地址[4]。提出的硬件設(shè)備,在網(wǎng)絡(luò)中對(duì)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)包的處理流程為：?jiǎn)未温酚膳c多次信息交換,即所有傳輸經(jīng)過交換機(jī)的信息均需要由路由模塊對(duì)其進(jìn)行處理,而經(jīng)過此種處理模式的數(shù)據(jù)包,可以改善信息轉(zhuǎn)發(fā)被延遲的問題出現(xiàn)。表1將對(duì)三層交換機(jī)配置信息進(jìn)行匯總[5]。

按照表1中內(nèi)容,對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)條件下,三層交換機(jī)配置的運(yùn)行進(jìn)行設(shè)計(jì)。

表1 三層交換機(jī)配置信息匯總Tab.1 Summary of layer 3 switch configuration information

1.2 無線控制器設(shè)計(jì)

無線控制器主要用于對(duì)系統(tǒng)前端用戶登錄信息的掃描,并根據(jù)不同用戶在系統(tǒng)內(nèi)登錄權(quán)限,對(duì)用戶進(jìn)行前端與后端操作的控制。無線控制器的運(yùn)行原理主要是前端ID與VLAN之間的映射。而通過控制器對(duì)其進(jìn)行連接,便是為其提供信息一個(gè)輸入/輸出端口[6]。根據(jù)本文系統(tǒng)對(duì)于功能的需求,選型的無線控制器至少需要5個(gè)端口。對(duì)不同端口的描述如表2所示。

表2 無線控制器端口描述Tab.2 Wireless controller port description

在完成對(duì)無線控制器端口的描述后,對(duì)其進(jìn)行不同位置的有效配置。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 基于云計(jì)算深度挖掘用戶服務(wù)需求

在完成對(duì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,本章引進(jìn)云計(jì)算技術(shù),對(duì)用戶服務(wù)需求進(jìn)行深度挖掘。在此過程中,可將基于云計(jì)算的應(yīng)用表示為如下。

定義需求決策支持服務(wù)表示為R,則面向?qū)ο蟮姆?wù)可以表示為P,此時(shí)R與P兩者是呈現(xiàn)一種可執(zhí)行支撐關(guān)系的,假定系統(tǒng)在響應(yīng)用戶需求的過程中,存在某種定制的執(zhí)行服務(wù)項(xiàng)目,此時(shí)可通過對(duì)獲取用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式云計(jì)算,響應(yīng)網(wǎng)關(guān)信息[7]。而此種條件下,用戶的所有需求指令與終端服務(wù)信息均可定義在云空間內(nèi)存儲(chǔ),當(dāng)前端用戶向終端請(qǐng)求信息節(jié)點(diǎn)交互時(shí),適配器將自動(dòng)配對(duì)Ri與Pi,服務(wù)網(wǎng)關(guān)將連接系統(tǒng)服務(wù)總線,此時(shí)在云空間內(nèi)的表示層數(shù)據(jù),將以“組件—接口”的方式呈現(xiàn)邏輯排列。用戶需求的服務(wù)信息也在空間內(nèi)以此種邏輯順序排列。在上述提出的過程中,Ri與Pi在云空間內(nèi)的自動(dòng)配對(duì)過程可用如下計(jì)算公式表示。

公式中：f表示為Ri與Pi的配對(duì)結(jié)果；λ表示為系統(tǒng)云環(huán)境內(nèi)存在影響配對(duì)行為的干擾項(xiàng)；s表示為計(jì)算機(jī)設(shè)置的冗余副本數(shù)量；c表示為服務(wù)信息共享內(nèi)容；i表示為服務(wù)項(xiàng)目數(shù)量；n表示為前端在線用戶。輸出Ri與Pi的配對(duì)結(jié)果,并以此作為本文系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。

2.2 集成智慧校園移動(dòng)式服務(wù)項(xiàng)目

在掌握系統(tǒng)建設(shè)需求的基礎(chǔ)上,采用將智慧校園移動(dòng)式服務(wù)項(xiàng)目進(jìn)行集成化處理的方式,致力于提供用戶一個(gè)相對(duì)良好的服務(wù)體驗(yàn)。

在此過程中,使用Hadoop作為系統(tǒng)整體運(yùn)行的部署環(huán)境,使用reduce分布式計(jì)算框架,對(duì)前端用戶發(fā)出的響應(yīng)文件進(jìn)行編程。當(dāng)前端用戶在系統(tǒng)中選擇服務(wù)項(xiàng)目類型時(shí),分布式計(jì)算處理器,將自動(dòng)調(diào)用用戶信息,對(duì)其發(fā)出的指令進(jìn)行后端響應(yīng)。此時(shí),服務(wù)項(xiàng)目將以一種存儲(chǔ)指令文件或項(xiàng)目執(zhí)行參數(shù)的方式,對(duì)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。當(dāng)驗(yàn)證通過后,后端將調(diào)用執(zhí)行的程序與指令,并將指令信息傳輸?shù)较到y(tǒng)操作層前端。

此時(shí),所有的服務(wù)指令均以web文本的方式呈現(xiàn)。同時(shí),文件發(fā)布后,Hadoop將與Node上的名稱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息資源對(duì)接,根據(jù)用戶的不同服務(wù)需求,為其提供不同的檢索功能入口,而job()對(duì)話框,也將根據(jù)代碼文件,執(zhí)行Jar操作指令,直到完成對(duì)用戶發(fā)布信息指令的全部檢索,flag將記錄服務(wù)項(xiàng)目是否完成。當(dāng)檢索到移動(dòng)終端通信與用戶呈現(xiàn)一種連接狀態(tài)時(shí),系統(tǒng)此時(shí)判定服務(wù)行為已實(shí)施[8]。反之,當(dāng)檢索到移動(dòng)終端通信與用戶呈現(xiàn)斷開狀態(tài)時(shí),可認(rèn)為執(zhí)行的指令信息未發(fā)送成功,需要重新進(jìn)行服務(wù)項(xiàng)目環(huán)境的部署。直到完成前端用戶發(fā)布的所有信息指令。綜上所述,完成對(duì)移動(dòng)式服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與功能規(guī)劃。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

為了確保設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有真實(shí)的應(yīng)用能力,提出下述對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前,布設(shè)系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。如表3所示。

表3 系統(tǒng)運(yùn)行硬件資源Tab.3 System operating hardware resources

按照上述表3內(nèi)容,布置此次對(duì)比實(shí)驗(yàn)環(huán)境。同時(shí),分別登錄本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng),在前端向系統(tǒng)發(fā)布多個(gè)運(yùn)行指令(預(yù)期所有指令均可順利達(dá)成)。記錄系統(tǒng)后臺(tái)運(yùn)行數(shù)據(jù)與前端響應(yīng)數(shù)據(jù),評(píng)估兩個(gè)系統(tǒng)是否均能按照需求完成服務(wù)操作指令。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Comparison of experimental results

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以顯著的看出,本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可達(dá)成多種服務(wù)指令,并根據(jù)用戶需求及時(shí)調(diào)整服務(wù)項(xiàng)目。但傳統(tǒng)的系統(tǒng)僅能達(dá)成固定指令,對(duì)于隨機(jī)指令無法順利達(dá)成,因此得出本次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有更強(qiáng)大的操作能力,可滿足在移動(dòng)操作端,對(duì)多項(xiàng)服務(wù)指令的有效達(dá)成。

4 結(jié)語

智慧校園是指在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下構(gòu)建的校園環(huán)境,在智慧校園內(nèi),校內(nèi)教務(wù)工作、學(xué)生管理工作等均呈現(xiàn)一種集成化趨勢(shì),無論是學(xué)生學(xué)習(xí),或是教師調(diào)查,均可以通過操作互聯(lián)網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)。為了推動(dòng)智慧校園的建設(shè),本文對(duì)智慧校園移動(dòng)式服務(wù)系統(tǒng)展開設(shè)計(jì),在完成對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后,通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明,設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有更強(qiáng)的功能性,可滿足智慧校園發(fā)展需求。