基于網格的教育資源共享結構研究

孟華鋒

網格已經成為當前國際計算機技術研究的熱點和前沿領域,它代表了繼Internet和Web之后的第三次浪潮。隨著我國教育信息化的飛速發展,網絡上的教育資源日漸增多。但目前絕大部分的教育資源分散在各個學校或局部地區的資源數據庫中。為了在最大限度利用已有教育資源(如課件、教案、論文、試題,素材等),避免重復開發,達到資源共享,本文結合網格技術,提出基于網格的教育資源共享系統的設計思想,有效地實現教育資源的共享。

1 網格概述

網格是借鑒電力網(electric power grid)的概念提出來的,它就是一個集成的計算與資源環境,或者說是一個計算資源池。簡單地講,網格能夠把整個互聯網集成為一臺巨大的超級計算機,實現全球范圍的計算資源、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源、設備資源甚至是人才等相關的廣泛分布的各種資源的全面共享。共享和協作是網格的基本理念。

2 基于網格的教育資源共享體系結構

目前,在我國教育領域存在教育資源管理分散、資源重復開發購置,以及資源利用率不高和資源整合困難等問題。利用網格技術,教育資源封裝成為網格服務,通過構建開放性的學習環境和廣域的教育資源共享環境,可以實現教育資源的共享與協作,促進跨部門、跨行業的合作與交流,提高整體教學和科研水平。

“五層沙漏結構”和開放網格服務體系結構OGSA是2個比較重要的網格結構體系。在“五層沙漏結構”和OGSA結構的基礎上,提出基于網格的教育資源共享體系結構。該體系結構模型自底向上分為5層,最底層是基礎設施層,提供基本的網絡支撐環境和各種需要被共享的邏輯資源和物理資源,基本面向服務體系結構層提供SOA(simple object access protocol)的基本實現環境。

網格中間件層是網絡體系結構的核心。網格中間件是網格基礎設施的關鍵部分,它屏蔽網絡計算資源的異構性,支持網絡計算資源的統一管理、分布調度與安全控制。網絡中間件層包括基于SOA的中間件,它為共享與協作等網絡特性提供支持。消息中間件(MOM)、服務聚合、數據中介服務、網格信息服務和可靠數據傳輸等是服務網格的核心中間件。

共享與協作是網格系統的的根本特征,跨組織廣域大范圍資源協調與問題解決是網格應用的主要目的。針對資源的分布性、存放的普適性以及完成大協作任務的多資源動態分配問題,需要在統一的調度框架下協調資源的使用以優化系統整體性能。協作上下文管理為群組協同任務的解決提供上下文信息共享空間。在資源共享環境中,通過語義標注和語義查詢服務,借助消息中間件和服務聚合等中間件的支持,基于發布/訂閱通知機制以及概念檢索模型實現學習資源的推拉服務。

最上層是領域應用層,它面向特定的應用領域,如E-Learning、遠程教育等。

3 實現的關鍵技術

實現基于網格的教育資源共享模型的關鍵技術是如何為用戶提供一個安全可靠的協同工作環境,負責管理與調度廣域異構節點的計算能力與信息資源,為用戶提供單一映象的系統,保證用戶透明地操作和訪問網絡資源,支持多編程環境的協同計算與應用服務。正如元計算專家L. Smarr和C. E. Catlett所認為的那樣:最終,除了一臺擺在桌面上的計算機外,用戶將察覺不到對其他計算機資源的使用,因為系統擁有通過網絡延伸并獲得任何所需計算資源的能力。

3.1 網格標準的制定正如TCP/IP協議是因特網的核心一樣,構建網格計算也需要對標準協議和服務進行定義。我國在網格計算技術方面,迄今為止還沒有正式的標準,但在核心技術上,相關機構與企業已達成一致——由美國Argonne國家實驗室與南加州大學信息科學學院(ISI)合作開發的Globus Toolkit軟件包已成為網格計算事實上的標準。

3.2 安全控制網格環境下數據安全保障尤為重要。網格應用的最大難題是系統的安全性。由于網格的節點位于不同地區,節點間如何安全地共享數據資源,如何保證共享數據的完整性是要著重解決的問題。網格安全主要包括網格系統安全、數據傳輸安全、信息存儲安全等。在構建完善的安全機制的同時,還要避免安全驗證耗費過多的系統資源。

4 結論

綜上所述,網格強調的是全面地共享資源,全面地應用服務,所以將網格技術應用到教育領域,對于構建大規模教育資源共享平臺,避免重復建設,降低教育信息化的成本,推進教育信息化的發展,具有深遠的社會意義。

參考文獻

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