面向高校信息共享的云計算構(gòu)建技術(shù)研究

面向高校信息共享的云計算構(gòu)建技術(shù)研究1云計算的發(fā)展示狀2007年，云計算[1]這個字眼開始被人們所認(rèn)識，而且產(chǎn)生了宏大的影響力。Google、IBM、亞馬遜和微軟等IT巨頭們開始陸續(xù)開發(fā)云計算平臺技術(shù)，而且以史無前例的速度將云端的理念進(jìn)行推廣和普及。由此，不少學(xué)者們就開始了一番考慮，如何將科技運(yùn)用于教育與教學(xué)中，進(jìn)而去帶動教育的改革與創(chuàng)新，究竟教育與科技兩者是密不可分的。首先Google公司嘗試把云計算平臺運(yùn)用在教學(xué)中，同時與國外高校進(jìn)行合作，這樣新鮮的嘗試得到了各方的好評，使得之后的云計算教育[2]掀起了一陣?yán)顺薄Ｔ谂c知識經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)今社會，怎樣有效地利用網(wǎng)絡(luò)教育，已經(jīng)成為各國的重大課題之一，各種專項(xiàng)計劃也隨之制定與施行。網(wǎng)絡(luò)的普及及各級教育部門的推動，我們國家教育也逐步實(shí)現(xiàn)信息化。但是云計算技術(shù)還處于其發(fā)展初期，當(dāng)前并沒有一個通用的云計算標(biāo)準(zhǔn)[3]，各個云計算效勞提供商〔CCSP〕各自搭建了自己的專用云計算平臺，云計算效勞的API屬于各個CCSP私有，因而，各云計算平臺之間不能夠進(jìn)行應(yīng)用的互移植和互操作，阻礙了云計算聯(lián)盟在現(xiàn)有的云計算技術(shù)條件下的實(shí)現(xiàn)，然而當(dāng)前還沒有一個通用的云計算標(biāo)準(zhǔn)，不同云計算平臺之間的可移植和互操作并沒有本質(zhì)的進(jìn)展，開放云計算聯(lián)盟當(dāng)前還只能停留在概念和模型上。2當(dāng)前的校園云研究現(xiàn)在狀況當(dāng)前大部分高校都建立了自己的校園網(wǎng)絡(luò)，隨之像教學(xué)課件、視頻、學(xué)習(xí)論壇、答疑系統(tǒng)、作業(yè)提交與管理系統(tǒng)、考試系統(tǒng)、教學(xué)輔助軟件、圖書館電子書資源等教育資源也漸漸地豐富起來，為各大高校的師生帶來了實(shí)際的幫助。然而各個高校之間則很難分享之間的資源，顯而易見，學(xué)校之間的資源都是孤立是禍?zhǔn)椎準(zhǔn)?，所以每個學(xué)校在自己的校園資源上構(gòu)成了集中式的管理，這種管理的方式造成整個教育體系的資源浪費(fèi)，而且浪費(fèi)了大量的時間和精神。同時各個學(xué)校內(nèi)部之間很難構(gòu)建一個完好的體系來知足教育信息化的需求，加上需求的不斷增長。學(xué)校的資源的反復(fù)利用率不夠，應(yīng)用系統(tǒng)集成不足，互相之間缺少應(yīng)有的穿插。因而，在研究教學(xué)資源分享的同時，需要解決分布在各個地方的資源整合在一個完好的體系構(gòu)造中。然而云計算就是一個集合了并行處理、網(wǎng)格集散、分布式處理和網(wǎng)絡(luò)存儲等一系列技術(shù)手段的計算機(jī)計算方式，利用大量的分布式計算機(jī)進(jìn)行以前無法實(shí)現(xiàn)的高數(shù)據(jù)量的計算是云計算的原理涵蓋的內(nèi)容。簡單地講就是通過它運(yùn)行在遠(yuǎn)程效勞器上，再借助于網(wǎng)絡(luò)為用戶提供計算支持。進(jìn)而提出了將云計算運(yùn)用于教育系統(tǒng)中，建立基于云計算的優(yōu)質(zhì)教育平臺[6]的解決方法，實(shí)現(xiàn)高效的資源分享，系通通籌管理全部的資源，使用統(tǒng)一的資源列表提供最合理的效勞，不再受地域、時間的限制，而資源訪問者根本就不需要知道資源在何處的效勞器上。3高校云計算聯(lián)盟的提出根據(jù)當(dāng)下計算機(jī)領(lǐng)域的云計算技術(shù)，基于云計算形式構(gòu)建一個面向高校分享信息應(yīng)用的云計算平臺，實(shí)現(xiàn)云計算體系中的資源優(yōu)化調(diào)度。提出基于多智能Agent[11]的云計算聯(lián)盟構(gòu)建模型，將教育信息各單位已有的信息化系統(tǒng)及資源封裝成云計算效勞，這些獨(dú)立于各個單位之間的云計算效勞由相關(guān)的智能Agent來管理，多個云計算效勞統(tǒng)一注冊到效勞聯(lián)盟管理中心，由效勞聯(lián)盟管理中心統(tǒng)一調(diào)度所有的云計算效勞，承受用戶的效勞懇求。該云計算平臺能夠整合已有的教育信息應(yīng)用資源，構(gòu)建一個面向高校教育信息的私有云，各個教育部門都能夠使用云資源，進(jìn)而避免的反復(fù)建設(shè)，提升了教育信息系統(tǒng)的可靠性以及資源的利用率，而且能夠帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。然后基于云計算物聯(lián)網(wǎng)教育信息系統(tǒng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的教育信息系統(tǒng)，通過分析高校信息的需求和特點(diǎn)以及對及其關(guān)鍵技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)的教育資源有效整合，利用現(xiàn)代化信息教育技術(shù)提升教學(xué)效率，將新型的教學(xué)形式與因材施教的傳統(tǒng)教學(xué)觀念互相結(jié)合，以及在各種不同的信息平臺之間實(shí)現(xiàn)用戶應(yīng)用的遷移和互操作，以獲取所需要的信息?；谠朴嬎銟?gòu)成的新的網(wǎng)絡(luò)平臺，以及在效勞形式與技術(shù)上的創(chuàng)新理念，在為信息資源管理與效勞提供了一個新手段的同時也帶來一系列的需要解決的新問題。從當(dāng)前的發(fā)展來看，將云計算理念引入云環(huán)境〔這里是指基于云計算的平臺與設(shè)備〕，信息管理研究，信息分享管理中具有非常主要的意義。在這里基礎(chǔ)上，提出面向教育系統(tǒng)信息化的云計算聯(lián)盟架構(gòu)模型，進(jìn)而解決各個計算資源利用率較低，資源之間不能跨平臺使用的問題；其次，在云計算聯(lián)盟模型的基礎(chǔ)上研究聯(lián)盟內(nèi)部負(fù)載平衡機(jī)制，提出基于文化社會認(rèn)知算法的負(fù)載平衡方法；最后，針對聯(lián)盟內(nèi)部的效勞組合問題，提出一種效勞性能預(yù)知的云效勞優(yōu)化組合方法。研究方案如此圖1所示：4我們國家高校校園云應(yīng)用現(xiàn)在狀況我們國家高校已經(jīng)積累了豐富的教育和管理的經(jīng)歷體驗(yàn)，而且建立起各自的校園網(wǎng)和相配套的網(wǎng)絡(luò)中心或者信息中心。十分是在一些大型高校，由于應(yīng)用需求大，擁有充分的物質(zhì)資源和人力資源，對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)中心和信息中心的規(guī)模更是到達(dá)數(shù)據(jù)中心級別。教育云[9]為各類教育機(jī)構(gòu)提供計算效勞，它是由分布在我們國家?guī)状髤^(qū)域的區(qū)域云構(gòu)成，每個區(qū)域云[5]又是由若干家高校私有云[5]構(gòu)成，這里提到的高校私有云是由各個高校自行管理，是對高校的網(wǎng)絡(luò)中心和信息中心進(jìn)行擴(kuò)大構(gòu)成的。區(qū)域云則是由各個高校私有云互聯(lián)而成，依托現(xiàn)有的教育網(wǎng)，每個區(qū)域云設(shè)立一個管理機(jī)構(gòu)，用來實(shí)現(xiàn)對區(qū)域云資源的管理。最后，整個教育云設(shè)立一個管理委員會進(jìn)行綜合管理：教育云對各層所提供的各種資源進(jìn)行描繪敘述，建立教育云資源索引庫，用戶可根據(jù)應(yīng)用的需求在教育云資源索引庫中進(jìn)行檢索。在教育云中，各個高校私有云和區(qū)域云共同建設(shè)和管理基礎(chǔ)設(shè)備層，教育云的各個管理機(jī)構(gòu)共同協(xié)商制訂應(yīng)用接口層，并最終實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。我們國家的教育云是由各個區(qū)域互聯(lián)構(gòu)成的，由各個高校、科研機(jī)構(gòu)和教育管理機(jī)構(gòu)根據(jù)其詳細(xì)的需要，加上高校和教育軟件開發(fā)企業(yè)進(jìn)行開發(fā)的教育應(yīng)用層，能夠到達(dá)實(shí)現(xiàn)資源的有效分享和充足利用。其中，教育云的模型如此圖2所示：5云計算技術(shù)應(yīng)用前景與分析基于上述分析，提出了一個基于移動Agent的面向教育系統(tǒng)信息化的云計算聯(lián)盟模型，將云計算技術(shù)與MobileAgent技術(shù)結(jié)合起來，構(gòu)成一種基于異構(gòu)云計算平臺的負(fù)載平衡機(jī)制，能夠在各個異構(gòu)的云計算平臺之間實(shí)現(xiàn)云計算效勞的互移植和互操作，進(jìn)而使在現(xiàn)有異構(gòu)的云計算平臺之上構(gòu)建開放云計算聯(lián)盟成為可能。能夠作為高校信息化建設(shè)的一種指點(diǎn)思想，并提升已有資源的利用率，避免信息化項(xiàng)目的反復(fù)建設(shè)。由于當(dāng)前的教育信息部門之間的信息化資源都是獨(dú)立和異構(gòu)的，不具備可移植性和可互操作性，所以存在著各個資源之間的孤立性以及反復(fù)建設(shè)、資源利用率低等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約了資源的互相協(xié)作，不能在各平臺之間實(shí)現(xiàn)用戶應(yīng)用的遷移和互操作，針對移動Agent具備自立性、反應(yīng)性、自動性和社交能力，而且還具有天然的異構(gòu)性，能夠在不同的云計算平臺之間進(jìn)行移動，所以成為一種克制不同平臺異構(gòu)性，并實(shí)現(xiàn)任務(wù)的可移植和可互操作的理想技術(shù)，而且具有很好的發(fā)展前景。以下為參考文獻(xiàn)：[1]〔美〕MichaelMiller，云計算[M].姜迸磊，等，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.[2]鄭起運(yùn).云計算及其對我們國家教育教學(xué)的啟示[J].，2009，23〔5〕：425-428.[3]黃榮懷.教育信息化教育現(xiàn)代化的必由之路[N].2版.中國教育報，2002-10-12.[4]劉義軍.基于云計算平臺的個人信息融合系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué)，2010.[5]章澤昂，鄔家煒.基于云計算的教育信息化平臺的研究[J].中國遠(yuǎn)程教育，2010〔6〕.[6]陳瑞昭，陳莊蓮.云計算在教育信息資源分享中的應(yīng)用[J].教育信息技術(shù)，2011〔3〕.[7]韋魯玉，丁華福.基于Agent的個性化智能信息檢索系統(tǒng)[J].信息技術(shù)，2007〔1〕：109-111.[8]張松