基于網(wǎng)格技術(shù)的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)的構(gòu)建

□齊 悅

( 太原廣播電視大學(xué)，山西 太原 030002)

隨著計(jì)算機(jī)水平不斷的提高和信息大爆炸時(shí)代的到來，當(dāng)我們揭開世界新計(jì)算面紗的時(shí)候，出現(xiàn)在我們面前的是一種新型的計(jì)算方法，我們稱之為“網(wǎng)格計(jì)算”(Grid Computing)或者“云計(jì)算”(Cloud Computing)。世界范圍內(nèi)的網(wǎng)格計(jì)算科學(xué)涉及到一個(gè)網(wǎng)格內(nèi)可能有無限數(shù)量的計(jì)算機(jī)的實(shí)際相互連接，而且可以最簡(jiǎn)單地看作一個(gè)具有巨大能量的“效用”網(wǎng)格。網(wǎng)格計(jì)算對(duì)大多數(shù)人來說仍然是一個(gè)嶄新的概念，然而我們相信它很快就會(huì)到來，并對(duì)我們的生活產(chǎn)生巨大的影響。

一、電大教育發(fā)展背景

網(wǎng)絡(luò)教育、終身教育已經(jīng)成為時(shí)代的旋律，各個(gè)遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)平臺(tái)上各具特色的教學(xué)資源成為大家學(xué)習(xí)的主要方式。身為太原廣播電視大學(xué)一名教師，筆者深深地體會(huì)到遠(yuǎn)程教育的特殊作用。因此，筆者針對(duì)遠(yuǎn)程教育的問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。目前，在眾多的網(wǎng)絡(luò)學(xué)院中，每所學(xué)校都有自己的教育特色，有自己的優(yōu)質(zhì)資源和精品課程，有自己相對(duì)獨(dú)立的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái),但這些資源的使用僅能供本校內(nèi)部使用。同樣，在電大系統(tǒng)也存在這樣的問題，分布在各級(jí)平臺(tái)上的資源是非常豐富，各個(gè)地區(qū)都有著自己獨(dú)特的優(yōu)秀資源，但由于無法相互共享交流，使得很多資源重復(fù)建設(shè)。這些數(shù)量龐大且紛繁復(fù)雜的內(nèi)容占用了大量的存儲(chǔ)、計(jì)算資源，造成了人力物力的浪費(fèi)。

二、資源整合技術(shù)

網(wǎng)格技術(shù)就是將地理上分布、異構(gòu)的多種計(jì)算資源通過高速網(wǎng)絡(luò)連接起來共同完成計(jì)算問題。其核心思想是：“整個(gè)因特網(wǎng)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)！”，每臺(tái)參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，成千上萬的節(jié)點(diǎn)組合起來，成為一張“網(wǎng)格”。因而，資源共享是網(wǎng)格的根本特征，消除資源孤島是網(wǎng)格的奮斗目標(biāo)。此技術(shù)一經(jīng)提出，立即引起世界上許多國(guó)家和科研組織的廣泛關(guān)注與重視，成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)問題。人們普遍認(rèn)為，網(wǎng)格研究的蓬勃發(fā)展，正在產(chǎn)生繼因特網(wǎng)和萬維網(wǎng)之后的第三個(gè)信息技術(shù)大浪潮，網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境將成為21世紀(jì)國(guó)家信息技術(shù)的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施。

本文的研究?jī)?nèi)容是利用網(wǎng)格技術(shù)，以太原廣播電視大學(xué)現(xiàn)有的軟硬件資源為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一個(gè)CTORG模型，整合物理上分布的各個(gè)教學(xué)資源，建立一個(gè)虛擬環(huán)境，來更好地為電大教學(xué)服務(wù)。

三、CTORG的體系結(jié)構(gòu)與信息資源管理

(一)CTORG總體設(shè)計(jì)

我們構(gòu)建的CTORG系統(tǒng)，是基于開放網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的理論，通過使用Globus Toolkit 4.0.2平臺(tái)及相關(guān)開發(fā)工具包來建構(gòu)系統(tǒng)框架，并用Java作為編程開發(fā)語(yǔ)言，再結(jié)合該系統(tǒng)的模型設(shè)計(jì)、系統(tǒng)模型架構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)模型功能設(shè)計(jì)三部分要求來實(shí)現(xiàn)各級(jí)電大遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)信息與資源的統(tǒng)一描述和發(fā)布。這其中包括對(duì)各級(jí)電大教學(xué)平臺(tái)上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理、調(diào)度及資源數(shù)據(jù)的傳輸?shù)龋瑥亩鴦?chuàng)建一個(gè)虛擬的、網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)資源分布應(yīng)用環(huán)境平臺(tái)。

(二)CTORG層次模型設(shè)計(jì)

CTORG分為四層結(jié)構(gòu)，由高到低如圖1所示：

圖1 CTORG的分層模型

1.應(yīng)用層：本層面對(duì)的對(duì)象是全體學(xué)生和教師用戶，他們通過CTORG系統(tǒng)的各種應(yīng)用程序完成對(duì)學(xué)習(xí)資源的共享和使用。在此層中數(shù)據(jù)的傳輸、查詢、瀏覽都可以得到很好的界面服務(wù)支持。

2.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層：它工作的對(duì)象是被抽象成服務(wù)的教育資源，通過對(duì)各種服務(wù)的管理來實(shí)現(xiàn)資源的交流傳輸、策略的管理以及安全的檢測(cè)。

3.WEB服務(wù)層：這一層的功能是通過利用web service技術(shù)將已有的教學(xué)資源服務(wù)化，為各級(jí)電大系統(tǒng)的教師和學(xué)生提供各種資源接口。這些服務(wù)包括服務(wù)的創(chuàng)建、服務(wù)的注冊(cè)、生命周期的管理、服務(wù)的狀態(tài)的查詢。

4.資源層：本層要提供的就是地方各級(jí)電大的基礎(chǔ)性資源，構(gòu)建CTORG就是要利用現(xiàn)有的這些各種分布式資源，并對(duì)這些資源進(jìn)行有效的組織，將他們統(tǒng)一在一個(gè)邏輯系統(tǒng)中，供大家使用。

(三)CTORG的系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

從圖2中可以看出各地的學(xué)生、教師和教學(xué)管理人員，通過互聯(lián)網(wǎng)訪問現(xiàn)有的資源管理中心接口，對(duì)已有的資源進(jìn)行查詢服務(wù)；接口中的資源來自中央電大網(wǎng)格系統(tǒng)，本系統(tǒng)利用網(wǎng)格資源管理分配GRAM對(duì)CTORG系統(tǒng)提出的各種任務(wù)要求進(jìn)行統(tǒng)一的指揮調(diào)度，通過監(jiān)控與服務(wù)發(fā)現(xiàn)MDS來查詢各個(gè)任務(wù)所需要的資源。同時(shí)，MDS則不斷為資源目錄表中更新新的資源信息，配合協(xié)調(diào)各種系統(tǒng)完成需要的各種任務(wù)；然后通過網(wǎng)格傳輸系統(tǒng)GridFTP將各種需要的資源信息或者需要使用的文件傳輸?shù)礁骷?jí)電大系統(tǒng)平臺(tái)中去，或傳輸?shù)叫枨笫褂玫目蛻糁校瑥亩_(dá)到各種信息資源同步共享的功能；各地方電大及中央電大通過統(tǒng)一的資源描述服務(wù)XML，將現(xiàn)有資源通過WSDL描述為可請(qǐng)求的服務(wù)，這些服務(wù)由MDS統(tǒng)一管理提供給學(xué)生或教師使用。

(四)CTORG的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

CTORG系統(tǒng)想要將各級(jí)電大系統(tǒng)的資源整合在一個(gè)具有統(tǒng)一管理方式的資源服務(wù)體系中，這個(gè)系統(tǒng)必須具有如圖3所示的幾個(gè)部分：開放網(wǎng)格資源接口Portal、開放網(wǎng)格系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)DB(DataBase)、全局命名服務(wù)器GNS(Global Name Server)、認(rèn)證服務(wù)中心CAS(Certificate Authority Service)、開放網(wǎng)格資源服務(wù)代理SA(Service Agent)和資源傳輸客戶端等。

在整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的過程中有兩個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行至關(guān)重要： 首先是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的同步，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將已有的資源信息和文件與CTORG主系統(tǒng)同步(步驟0)。只有不斷的更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容，客戶才能用到真正有用的，可用的信息；其次是用戶訪問資源的流程:用戶先訪問系統(tǒng)的入口Portal接口(步驟1)，再利用Portal接口訪問CAS，取得認(rèn)證(步驟2)，當(dāng)通過認(rèn)證后，再利用Portal接口訪問GNS獲得可用的資源信息(步驟5)，繼而依據(jù)取得的資源信息，利用Portal接口訪問SA(步驟4)，最后由SA給用戶提供訪問資源的服務(wù)(步驟5)。

圖2 CTORG系統(tǒng)模型圖

圖3 開放資源網(wǎng)格CTORG系統(tǒng)架構(gòu)

(五)CTORG的系統(tǒng)功能模型設(shè)計(jì)

CTORG功能具體如圖4所示。

圖4 開放資源網(wǎng)格CTORG系統(tǒng)功能模塊

總結(jié)：通過以上分析，我構(gòu)建了一種CTORG模型，并對(duì)模型中的每個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)廣播電視大學(xué)網(wǎng)格建設(shè)。相信通過這種模型的應(yīng)用，能夠起到資源整合的作用，來更好地為教學(xué)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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