基于SOA的云計算數字化校園模型的初探

一、概述

云計算是一種基于互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式，它主要是利用互聯網高速的傳輸能力，將處理數據的過程從個人計算機或服務器轉移到互聯網上由成千上萬很普遍的服務器組成的超級計算機集群中，再由大型的數據處理中心集中去管理。云計算是一個虛擬的計算資源池。云是網絡、互聯網的一種比喻說法。在以前，常常用云來表示電信網，后來抽象地表示互聯網和底層基礎設施。在狹義上的云計算是指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的各類共享資源；廣義上說是指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的和IT，軟件以及互聯網相關的各類服務。

數字化校園是利用計算機技術以及網絡應用，建立用來拓展校園的時間和空間維度，提高校園的運行效率的一種最新信息化模式和虛擬教育環境，通過對教學科研管理以及技術服務和生活服務等校園信息的收集、處理、整合、存儲、傳輸和應用，優化各類數字資源，其次通過實現從教學環境、教學資源到教學應用的全部數字化應用，構建一個區別與傳統校園的數字空間，最終實現教育過程的全面信息化。數字化校園建設在如今是越來越重要了，也是高校不斷競爭的核心。目前，很多的高校都已經著手進行數字化建設了，并且也建立的各類信息化系統，全校的各個部門都以校園網絡為基礎進行辦公，教學以及管理。但是，由于各地區經濟發展水平不一樣，各高校的重視程度也不一樣，數字化校園的發展水平還是參差不齊的。

當然，數字化校園建設不是一蹴而就的，是需要長期不斷努力才能實現的。它反映了一個學校整體辦學的水平。通過時間，資金，技術和精力地充分投入，建立一個統一的，先進的，安全可靠的數字化校園，發揚傳統校園原有功能的前提下，避免信息孤島，提高教學科研和管理的水平，實現教育的數字化和全面信息化。

但是我們不得不看到，現在的各大高校的教育資源分布是不平衡的，各類設備也面臨老化淘汰的境地，優秀的師資缺乏等等。雖然各高校都已經建立了校園網絡，但是硬件，軟件資源分散，管理人員缺乏。我們就應該利用這些現有的資源為各層各級用戶提供云服務，能夠是管理人員從各類維護中脫離出來進行更為有效的操作和管理。

當今，SOA以及云計算技術飛速發展，各行各業都在著手研究，也在某種程度上推進了云計算的革命性地變革。而基于SOA的云計算數字化校園模型的建設也提到了日程上。面向服務的體系結構（service-oriented architecture，SOA）是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。

二、云計算在教育領域的發展現狀

云計算首先在國外發展，云計算的概念最早是由Google公司提出的。云計算的本質是利用已經成熟的和正在發展的先進的計算機技術來實現的一種靈活的、高效的商業架構。

近幾年云計算在國內外都有令人矚目的發展。

2008年中國第一個云計算中心由IBM在無錫建立，隨后IBM又在北京建立了第二個大中華區云計算中心。緊接著，2009年-2013年，阿里軟件，世紀互聯，中國移動，中國電信，中國聯通，亞馬遜，華為等企業紛紛建立和不斷發展了云計算平臺，云計算在國內實現了大的發展。

近年來，云計算在教育領域中受到眾多研究者的追捧。我國當前的云計算方向的教育應用還處在初級階段，其發展現狀受當地區域經濟的發展水平以及高校的教育程度影響，研究者主要集中在高校，研究的內容主要集中在云計算技術的應用和開發。而云計算的教育應用模式主要分布在高等教育中。在政策鼓勵和投資力度加大的前提下，高校研究機構應加強與外部研究的合作，加強云計算教育應用開發的研究以及在個來基礎教育、高等教育以及通用教育中的應用探索。

三、研究目的

為了解決前期國內各大高校數字化校園建設中普遍存在的問題，通過對現有國內各大數字化校園體系進行分析，使用SOA和云計算虛擬化等技術，搭建一個基于SOA的高校數字化校園模型。在這個分析過程中，首先是重新安排各類基礎設施資源，利用云計算的虛擬化技術，使得各部門能夠對硬件資源進行按需調用。其次是在SOA的架構模式下，建立統一的資源調度接口，消除數據孤島現象，方便各部門互相訪問以及調度各類資源。最后為了解決校內各類應用服務經常重復建設的情況，需要將各種基礎設施，平臺層以及應用服務資源進行虛擬化，以提高軟硬件資源的利用率，實現各大高校間資源的共享。

隨著近年來國內外云計算技術的不斷發展和完善，推動了校園的數字化建設。作為個人用戶，可以很方便地使用學校的教育資源以及信息資源，從而在教學工作上提升教學質量。

云計算模式的引入，可以大大地增強校園的網絡運行能力，它可以幫助管理員和使用者整合現有的硬件設施，降低硬件采購的成本，節約在硬件方面的資金和時間的投入，使大部分的管理員和使用者能夠從一大堆機器中釋放出來，花費更多的精力去進行服務和創新。

四、實現關鍵技術

（一）SOA實現方法

SOA方法主要有的七個步驟，這七個步驟是并存的，不存在先后和連續性：

（1）領域分解：領域由一組功能區組成，可以分解為業務過程，值鏈，子過程和用例。

（2）創建目標服務模型：在數字化建設中，需要對建設目標和需求創建目標，在將這個目標分解成更低一級的子目標。

（3）子系統分析：完成領域分解后，對子系統進行進一步分析。

（4）服務分配：確保模型中所有的服務都歸屬于固定的業務目標和組件。

（5）組件規范：需要獲取每個業務和技術組件的屬性。

（6）選用模式構建組件和服務：建立需要電子商業模式支持的中間件。

（7）技術實現機制：需要給服務功能和組件確定實現的現實機制和環境。

（二）云計算技術

云計算的架構分為三層，分別是基礎設施層，平臺層以及應用層。云計算，顧名思義是一個強大的云網絡，它通過連接網絡中的每一個服務器，通過虛擬化技術擴展它們的能力，實現網絡計算和服務，并將各自的資源相互結合起來，提供強大的計算能力和存儲能力。

（1）基礎設施層：通過虛化技術對各類物理資源進行抽象，是硬件資源池和管理功能的集合，實現了內部流程自動化和資源管理優化。

（2）平臺層：支持用戶云應用的開發，運行以及監控。一般被稱為“中間件”。

（3）云應用層：云的使用者通過該層可以實現資源的獲取，而使用者不需要知道資源具體在什么地方。

云計算技術里一個非常重要的技術就是虛擬化，它可以在不同層次上實現。顧名思義，通過虛擬化，可以把有限的資源虛擬化成更多的資源，例如，可以將一臺計算機的資源虛擬化為多臺計算機，整合成強大的資源力，實現動態負載均衡。

虛擬化技術的主要載體是虛擬機，它介于硬軟件之間，但不依賴于其他運行環境，而且可以屏蔽硬件平臺的一些特性，包括動態性、分布性和異構性。每個用戶可以擁有相對獨立的，隔離的計算機環境。系統管理員也可以方便而集中地管理硬、軟件資源。

五、構建基于云計算的數字化校園SCDC模型

模型建立的首要條件是突破傳統的以信息中心為中心的數字化校園管理，運用云計算實現存儲信息的分布性，規模性以及信息的共享性等特點。這就需要對信息中心的服務器進行重新部署和管理，實現適合云計算的存儲條件和體系結構的設計以及虛擬化的處理能力。

基于SOA的云計算數字化校園建設以面向服務為依托，在現有校園網絡的基礎上，對現有的紛雜的軟、硬件資源通過信息技術等進行整合，通過對資源的更有效的利用，管理，最終實現教育的信息化，規范化等，把高等院校建立成一個數字的，智能的，有效的和合理的云空間。

本文所討論的模型總體可以分成三大部分，分別是基于SOA理念架構的軟件體系架構、云計算數字化校園的資源提供體系以及整個模型構建的安全保障體系。

云計算的主體和核心就三層的架構體系，包括服務IaaS層（基礎設施），服務PaaS層（平臺）以及服務SaaS層（軟件）。IaaS層主要為PssS層提供虛擬化的硬件資源層，PaaS層主要是使用和調度虛擬化資源池的資源，SaaS層為用戶提供即時需要的各種應用服務。

基于SOA的云計算數字化校園架構模型如下圖所示：

圖1 基于 SO A 的云計算數字化校園架構模型

六、小結

本文在研究傳統高校校園信息化建設的基礎上，基于了SOA技術和云計算技術，構建了數字化校園的架構模型。該模型為數字化校園的建設和發展提供了新的思路，也讓大部分的管理員從繁瑣的工作中解脫出來，從事創新和基本管理工作，也讓用戶享受到更多的資源。在今后的研究過程中，將會對模型的三層進行詳細地設計以及實驗驗證。

（作者單位：浙江經貿職業技術學院）

作者簡介

朱穎（1980年12月），浙江經貿職業技術學院，講師。