云計算和大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺的設(shè)計分析與研究

陳海平

（浙江外國語學(xué)院藝術(shù)學(xué)院,浙江杭州 310012）

在新時期背景下，加強云計算和大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺的設(shè)計工作十分重要，其不僅關(guān)乎藝術(shù)設(shè)計教學(xué)水平，還和學(xué)生專業(yè)技能學(xué)習(xí)和掌握有莫大聯(lián)系。因此，相關(guān)部門要給予云計算和大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺的設(shè)計工作高度重視，通過采用行之有效的手段，提升云計算和大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺的設(shè)計水平，充分發(fā)揮云計算和大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺的積極作用，為藝術(shù)設(shè)計教學(xué)有效性提升到新高度提供有利條件。以下主要內(nèi)容為云計算和大數(shù)據(jù)的有關(guān)概述、云計算和大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺的設(shè)計實踐。

一、云計算和大數(shù)據(jù)的有關(guān)概述

1.云計算內(nèi)涵

所謂云計算，其實是一種新型的計算模式，為并行計算、網(wǎng)格計算以及分布式計算等傳統(tǒng)計算機計算與現(xiàn)代完善管理計算結(jié)合發(fā)展的結(jié)果。其中心為統(tǒng)一調(diào)度與管理網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)成一個資源庫向用戶提供所需服務(wù)，可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)集分析和處理，向用戶提供良好的云服務(wù)，而處在云計算環(huán)境中，不管是在什么時間、什么地點用戶都能運用終端設(shè)備，利用網(wǎng)絡(luò)直接在云服務(wù)內(nèi)得到所需資源。云計算具有諸多優(yōu)勢，比如高擴展性、超大處理能力以及高可靠性等[1]。

2.大數(shù)據(jù)內(nèi)涵

所謂大數(shù)據(jù)，指的是通過利用新型的處理模式得到多元化的信息資產(chǎn)。其中數(shù)據(jù)包含文本圖像、關(guān)系數(shù)據(jù)庫等。通俗地講，大數(shù)據(jù)計算就是在異構(gòu)數(shù)據(jù)中，及時的將有應(yīng)用價值的信息分析出來的技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)的核心并非擁有海量的數(shù)據(jù)資源，而是利用專業(yè)技術(shù)找出龐大的數(shù)據(jù)資源內(nèi)有利用價值的信息，通過加工海量數(shù)據(jù)，來加強數(shù)據(jù)的增值服務(wù)。

3.云計算和大數(shù)據(jù)的關(guān)系

實際上，云計算和大數(shù)據(jù)有著十分密切的關(guān)系。大數(shù)據(jù)一般應(yīng)用分布式架構(gòu)和分布式存儲等，其借助元計算的分布式數(shù)據(jù)庫和云存儲等。現(xiàn)如今，云計算與大數(shù)據(jù)有機結(jié)合，已被廣泛運用到了諸多領(lǐng)域，比如地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)以及氣象學(xué)等重要領(lǐng)域。教育領(lǐng)域也有涉及，但是才剛起步，但在國家的大力支持下，平臺與數(shù)據(jù)的共享寫作已成為教育信息化的重要內(nèi)容[2]。

二、云計算和大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺的設(shè)計實踐

1.平臺架構(gòu)模型設(shè)計

大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺把云計算IaaS、Paa S、SaaS這三大服務(wù)模式當(dāng)作平臺架構(gòu)模型設(shè)計的基礎(chǔ)，立足于網(wǎng)絡(luò)資源、服務(wù)器、數(shù)據(jù)資源以及存儲等建立的虛擬資源池作為底層，將給師生提供便捷的云服務(wù)作為主要目標(biāo)，最終構(gòu)建智能化且高效便捷的大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺。立足于云計算的大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺架構(gòu)模型由五部分組成，其中包含數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)處理和存儲、數(shù)據(jù)分析和管理、應(yīng)用服務(wù)、云終端，詳細(xì)闡述如下：

其一，數(shù)據(jù)源。主要負(fù)責(zé)提供虛擬資源池和物理資源池。前者包含存儲虛擬資源池、數(shù)據(jù)資源池、服務(wù)器虛擬資源池以及網(wǎng)絡(luò)虛擬資源池等。后者包含網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器以及存儲設(shè)備等。數(shù)據(jù)源通過整合分散的軟件資源和硬件資源，把軟件資源與硬件資源利用虛擬化技術(shù)構(gòu)成可供調(diào)度的虛擬化資源池，為上層提供良好服務(wù)，另外能夠提供獨立的數(shù)據(jù)源服務(wù)，滿足其他層單獨利用。典型功能為負(fù)載均衡、資源監(jiān)控以及部署等。

其二，數(shù)據(jù)存儲和處理。主要負(fù)責(zé)處理和存儲數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)處理包含數(shù)據(jù)清理、聚合關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)牽引等；而數(shù)據(jù)存儲包含HBase、Hadoop、YARN等。通過預(yù)處理數(shù)據(jù)，把類型不一樣的數(shù)據(jù)存儲至分布數(shù)據(jù)庫之中[3]。

其三，數(shù)據(jù)分析和管理。主要負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)。前者包含資源分配、資源調(diào)度、生命期管理等；后者包含聚合關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及設(shè)備學(xué)習(xí)等。通過提升數(shù)據(jù)管理的有效性，來實現(xiàn)科學(xué)分配與調(diào)度數(shù)據(jù)資源，數(shù)據(jù)分析是挖掘上層數(shù)據(jù)的有效方法，結(jié)合不同需求，應(yīng)用不一樣的數(shù)據(jù)分析方法。

其四，應(yīng)用服務(wù)。主要負(fù)責(zé)挖掘數(shù)據(jù)與應(yīng)用數(shù)據(jù)。前者包含專題偵測、教育評估以及趨勢發(fā)現(xiàn)等。后者包含教務(wù)管理系統(tǒng)、教育評估系統(tǒng)以及學(xué)管理系統(tǒng)等。該層利用數(shù)據(jù)挖掘的手段給學(xué)生的生活情況、學(xué)習(xí)效果以及學(xué)習(xí)熱情等提供個性化信息與資源，切實提升教師的教學(xué)與管理工作的有效性[4]。

其五，云終端。主要負(fù)責(zé)把用戶所需的云服務(wù)應(yīng)用到不一樣的云終端。其中云終端包含智能終端、PC 機以及移動終端。通過構(gòu)建教學(xué)一站式培訓(xùn)中心給師生提供良好的云服務(wù)。云服務(wù)是面向全體師生的，包含網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源、統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源等。云終端是云端給終端用戶提供多元化的云服務(wù)，學(xué)生通過運用不一樣的云終端可以直接訪問所需的云服務(wù)。學(xué)校間可以結(jié)合不一樣的權(quán)限需求，構(gòu)建公有云、私有云等，實現(xiàn)安全訪問云資源[5]。

2.平臺大數(shù)據(jù)處理流程

一般情況下，大數(shù)據(jù)處理流程分為報告分析、多數(shù)據(jù)整合、可視化分析以及數(shù)據(jù)處理等。云服務(wù)教學(xué)平臺的大數(shù)據(jù)處理流程由四部分組成，其中包含數(shù)據(jù)來源收集、選擇和存儲、分析和展示，主要功能為應(yīng)用恰當(dāng)?shù)墓ぞ邔χT多易構(gòu)數(shù)據(jù)源選擇，把結(jié)果依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行統(tǒng)一存儲，結(jié)合不一樣類型的數(shù)據(jù)應(yīng)用不一樣的數(shù)據(jù)分析手段，系統(tǒng)分析存儲數(shù)據(jù)，從其中找到具有較強應(yīng)用價值的內(nèi)容，并應(yīng)用可視化的方法把結(jié)果推送到終端[6]。

其一，數(shù)據(jù)來源。主要負(fù)責(zé)利用云服務(wù)教學(xué)平臺把和學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的行為進行收集與整理，其中包含獲獎信息、學(xué)習(xí)成績信息、生活信息、競賽信息、社團信息以及電子閱讀信息等。

其二，數(shù)據(jù)抽取與存儲。主要負(fù)責(zé)結(jié)合不一樣的數(shù)據(jù)來源，應(yīng)用不一樣的數(shù)據(jù)選擇手段，對應(yīng)結(jié)構(gòu)較好的信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用常規(guī)工具把數(shù)據(jù)納入數(shù)據(jù)資源庫中，對于視頻和網(wǎng)頁等非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，一般索引數(shù)據(jù)以后再將其存入到資源數(shù)據(jù)庫之中，構(gòu)成分布式的數(shù)據(jù)庫。

其三，數(shù)據(jù)分析。主要負(fù)責(zé)統(tǒng)計分析與學(xué)生學(xué)習(xí)行為有關(guān)的數(shù)據(jù)。在分析學(xué)生學(xué)習(xí)行為能力時，首先應(yīng)做到協(xié)作篩選，通過對數(shù)據(jù)庫內(nèi)已分類學(xué)生的參與的社團活動、成績、重視的行業(yè)等，明確學(xué)生間的相似程度，給較為相似的敘述提供行之有效的學(xué)習(xí)計劃。其次進行聚類，從不同維度分析不一樣類別的學(xué)生，在其中找到相似之處，再對比有關(guān)屬性，第一時間對不一樣類型的學(xué)生提供針對性建議，便于在后期的學(xué)習(xí)與生活中加以完善[7]。

其四，數(shù)據(jù)展示。主要負(fù)責(zé)應(yīng)用可視化技術(shù)顯示數(shù)據(jù)結(jié)果，促進立足于云計算的大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺的部署：第一，構(gòu)建虛擬化資源池，建立集網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器以及存儲等為一體的虛擬化系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中構(gòu)建集群展開部署工作，構(gòu)建以云計算為中心的大數(shù)據(jù)教學(xué)環(huán)境，分別運行在獨立的JVM上，利用心跳信號展開信息交互。立足于云計算的大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺主要利用高密度刀片服務(wù)器，快速調(diào)度與部署虛擬機。第二，在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的前提下，采用HIVE、HDFS等大數(shù)據(jù)分布式存儲組件，給Gluster分布式存儲系統(tǒng)提供有力支持。第三，立足于云計算的大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺包含統(tǒng)一認(rèn)證服務(wù)、云計算教學(xué)、互動交流平臺、云計算實驗平臺、云計算資源平臺等。利用基礎(chǔ)平臺可以建立多元化的培訓(xùn)系統(tǒng)。云計算科研平臺由科研管理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)并行計算系統(tǒng)等多個方面組成；在線預(yù)約實驗系統(tǒng)由在線交流社區(qū)、實驗預(yù)約系統(tǒng)等多個方面組成。第四，支持云終端桌面，能夠?qū)⒁酝腜C 電腦替代掉。不但可以滿足藝術(shù)設(shè)計教學(xué)要求，還能實現(xiàn)專業(yè)傳送，可視化展示分析結(jié)果，通過有機結(jié)合數(shù)據(jù)和圖表，來使師生對數(shù)據(jù)分析結(jié)果有一個充分且直觀的認(rèn)識[8]。

3.大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺的指導(dǎo)思想有數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)分析、終端服務(wù)，給高校各學(xué)區(qū)之間提供統(tǒng)一且高效的終端云服務(wù)

利用平臺向?qū)W校各個部門提供培訓(xùn)活動所需要的分析數(shù)據(jù)，實現(xiàn)共享所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運用系統(tǒng)所需要的開發(fā)數(shù)據(jù)。設(shè)計等個性化操作課程，云終端給學(xué)生提供了多元化的培訓(xùn)體系，學(xué)生通過運用移動終端和PC機瀏覽器能直接訪問所需的應(yīng)用服務(wù)。

三、結(jié)語

云計算和大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的誕生為教育發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)與機遇，隨著高校信息化教學(xué)的不斷推進，應(yīng)用云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)建立教學(xué)實訓(xùn)平臺，可以促進資源共享、教學(xué)方式創(chuàng)新等，給師生提供更加高效的云服務(wù)，運用前景十分廣闊。但依舊有諸多工作有待完善，比如在人才培養(yǎng)、科研以及教育等全面收集過程數(shù)據(jù)，構(gòu)建系統(tǒng)的收集、存儲以及分析等體系。另外，大數(shù)據(jù)在具體運用中還有些許不足，其中包含數(shù)據(jù)集成難、分析方法陳舊、安全問題等，這均是未來云計算和大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺設(shè)計的主攻方向。