云平臺下高校教學信息資源整合研究

王志方　曾凡亭

摘要：云計算給信息產業帶來一場工業革命，各行各業依托云計算這樣一種新型平臺，對信息資源進行全面的整合，高校教學信息資源整合一直是教育信息化的重點，本文在結合當前高校教學信息資源整合現狀基礎上，通過對云計算定義及優勢的分析，提出了云平臺下整合高校教學信息資源的構想。

關鍵詞：云計算；資源整合；信息教育

● 云計算定義及優勢

美國國家標準與技術研究院（NIST）對云計算作出如下定義：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，進入可配置的計算資源共享池（包括網絡、服務器、存儲、應用軟件和服務等），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。從純技術角度來定義，云計算是一種分布式并行計算系統，由一組通過各種網絡技術相互連接的虛擬化的計算資源組成，通過用戶和服務商預先制定的服務協議，作為一個動態的計算資源實體來提供各種服務。[1]

由云計算定義可知，云計算給信息產業帶來了一種高效的模式，它具有以下優勢。

1.成本優勢

節約硬件成本，云計算具有超強的計算和存儲能力，它可以為用戶省下昂貴的硬件費用，可以避免硬件更新造成的損失，還可以省下硬件維護費用等；節約軟件成本，用戶可以省下軟件維護、軟件二次開發和軟件注冊方面的費用；人工成本，用戶可以省下軟硬件日常維護的費用。

2.資源優勢

云計算不僅具有超強的存儲能力，而且具有協同工作和資源共享特性，極大地方便了用戶訪問資源，提高了協同工作解決問題的能力。

3.效率優勢

云計算的集中化管理極大地提高了用戶系統部署和維護效率。[2]

● 云平臺下高校教學信息資源整合架構

云平臺下高校教學信息資源整合架構如下圖所示，由基礎設施即服務（IaaS）層、平臺即服務（PaaS）層、軟件即服務層（SaaS）和云管理層組成。

1.基礎設施即服務層

基礎設施資源包括計算資源、存儲資源、網絡資源、操作系統和中間件等，IaaS將這些硬件和基礎軟件以服務的形式交付給用戶，使用戶可以在這個平臺上安裝部署各自的應用系統，主要平臺包括單機虛擬化、多機虛擬化、高性能網絡路由器、VPN、云操作系統和云中間件等。

2.平臺即服務層

該層面向互聯網應用開發者，把軟件開發、測試、部署、運行環境通過互聯網提供給用戶，從而簡化應用程序開發和部署工作，PaaS主要平臺包括分布式數據庫、應用服務器、開發部署工具、多租戶架構、數據管理、工作流和SOA等。

3.軟件即服務層

SaaS是一種以互聯網為載體，以瀏覽器為交互方式，把服務器端的程序軟件傳給遠程用戶來提供軟件服務的應用模式。[3]主要平臺包括在線多模式教學系統、學生信息管理系統、教學資源云存儲系統和教學信息云管理系統。

4.云管理層

該層負責云平臺的管理，主要包括用戶管理、監控系統、計費管理、安全管理、服務管理、資源管理、容災管理、運維管理和客戶支持等。

● 實現云平臺下高校教學資源整合的關鍵技術

1.虛擬化技術

虛擬化為數據、計算能力、存儲資源及其他資源提供了一個邏輯視圖，而不是物理視圖，為用戶和應用程序提供便捷服務。云平臺下高校教學資源整合需要使用單機虛擬化和多機虛擬化技術。Hypervisor技術是單機虛擬化的代表，是指能夠讓多個操作系統同時運行在同一個硬件主機系統上的技術，Hypervisor對客座操作系統執行控制和管理。最受關注的Hypervisor產品有基于Linux的KVM和Xen兩種軟件。多機虛擬化是云計算的根基，它的目標是統一管理虛擬化計算環境，一個云可以包含幾個基于單機的多虛擬機到上千虛擬化單機。Hypervisor可以通過虛擬化技術把一個異構的系統變成一個同構的系統，即把不同的機器虛擬化為運行同一個OS版本的機器，便于多機虛擬化系統的管理及其他功能。多機虛擬化典型的產品是VMWare的vSphere4、微軟Hyper-V及開源的oVir系統等。

2.海量數據存儲

云平臺下高校教學資源整合需要大量服務器同時為大量用戶服務，因此采用分布式存儲的方式存儲數據，用冗余存儲的方式保證數據的可靠性。典型的海量數據存儲系統是Google文件系統GFS，它是一個可擴展的分布式文件系統，用于大型的、分布式的、對大量數據進行訪問的應用。分布的、海量的數據需要進行處理、分析，因此數據管理技術必須能夠高效地管理大量的數據，典型的數據處理模型是MapReduce，它是Google開源的大型數據的分布式處理模型，典型的數據管理技術是Google的BigTable，它把所有數據都作為對象來處理，形成一個巨大的表格，用來分布存儲大規模結構化數據。Hadoop的核心技術是GFS、MapReduce和BigTable，它是Apache開源組織的一個具有高可靠性和良好擴展性的分布式系統。

3.云中間件

云中間件是實現云平臺下高校教學資源整合承上啟下的系統核心。云中間件包括消息傳遞軟件、并行高性能文件系統中間件、負載均衡軟件和任務調度軟件組成。云中間件中比較流行的有Nimbus、Eucalyptus和OpenNebula等。[4]

4.云監測技術

云監測是云計算平臺的一個重要技術。云平臺用戶可以運行云監測軟件來監測其工作的進程，掌握設備的使用狀況，同時可以獲得相關的日志信息；服務器可以用云監測軟件來監測設備的性能、發現故障；管理員可以使用云監測軟件分析設備的使用情況，并對未來的需求做出預測和判斷。典型的監測軟件是Chukwa，它是建立在Hadoop上的數據收集系統，用以監測和分析大規模分布式系統。[5]

● 總結

云平臺下整合高校教學信息資源雖然有很多優勢，但是也有一定的缺點。這些缺點包括安全問題、網絡帶寬問題、用戶接納問題和教育資源管理問題等。[6]而能否克服這些缺點，是云計算能否應用到教育信息化中的關鍵因素。隨著云計算的發展，國內外的開放大學和研究機構都在建設云平臺，相信在未來云計算能夠更合理地應用到教育信息化中。

參考文獻：

[1]周洪波.云計算技術、應用、標準和商業模式[M].北京：電子工業出版社.2011.

[2]馬濤.基于云計算的高校網絡教育平臺探究[D].吉林：長春師范大學.2012.

[3]雷萬云，等.云計算技術、平臺及應用案例[M].北京：清華大學出版社.2011.

[4]Amrani， Chaker El， et al. A Compartive Study of Cloud Computing middleware[J]. Proceedings of the 2012 12th IEEE/ACM International Symposium on Cluster， Cloud and Grid Computing （ccgrid 2012）. IEEE Computer Society， 2012.

[5]劉鵬.云計算（第二版）[M].北京：電子工業出版社.2011.

[6]Mokhtar， Shamsul Anuar， et al. Cloud computing in academic institutions[J].Proceedings of the 7th International Conference on Ubiquitous Information Management and Communication. ACM， 2013.