基于HDFS的高校教學實踐信息資源整合系統設計

黃麗娟 鄒文君 吳凡

摘 ?要： 傳統高校信息資源整合系統的針對性較差，且用戶在查找時花費時間長，為了解決這一問題，提出基于HDFS的高校教學實踐信息資源整合系統。系統硬件由采集器、處理器和存儲器構成，通過上述三個部分達到對高校信息資源進行創建、管理和維護的目的。對系統軟件部分進行重點設計，運用粗糙集理論對高校教學信息進行采集，為提高資源整合效率，根據采集結果篩選教學實踐信息資源，并對其進行整合，最終完成對教學實踐信息資源整合系統的設計。實驗結果表明，所設計的系統能夠將高校教學實踐信息進行有效整合，在很大程度上提高了用戶查找信息資源的效率，具有很高的應用價值。

關鍵詞： HDFS; 高校教學實踐; 信息資源整合; 高校信息; 系統設計; 粗糙集理論

中圖分類號： TN915?34; TP393 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 1004?373X（2019）19?0018?05

Abstract： In order to solve the problem of poor pertinence of traditional university information resource integration system and long time spent in searching， a university teaching practice information resource integration system based on HDFS is proposed in this paper. The hardware of the system is composed of collector， processor and memory. With the above three parts， the purpose of creating， managing and maintaining university information resource is achieved. The software part of the system is designed emphatically， and the rough set theory is used to collect university teaching information. In order to improve the efficiency of resource integration， according to the collection results， the teaching practice information resource is selected and integrated， and finally the design of the teaching practice information resource integration system is completed. The experimental results show that the designed system can effectively integrate the university teaching practice information， greatly improve the efficiency of information resource searching by users， and has high practical value.

Keywords： HDFS; university teaching practice; information resource integration; university information; system design; rough set theory

0 ?引 ?言

信息化發展已經成為當前的發展趨勢，全國各地都開展了推廣信息化發展的方案，數字信息平臺也在不斷推廣。高校作為國家培養人才的重要區域，推廣信息化十分重要。目前我國擁有的高校達上千所，包含著海量教學信息資源，教學實踐信息是所有教學信息中比較寶貴的資源，高校中的教學實踐信息集結著很多優秀教師的教學經驗，對于教師提高自身的教學水平，學校加強自身教學質量有著重要意義。但是目前教學實踐信息與其他信息一同整合，使用者在查找起來十分不易，需耗費較多的時間和精力，甚至很多用戶由于查找困難，放棄對教學實踐信息的查找與學習，對高校質量的整體提升造成了很大的影響[1]。因此，如何有效地將這些信息整合起來，已經成為目前亟待解決的問題之一。

HDFS全稱為Hadoop分布式文件系統，該系統適用于所有的通用硬件（Commodity Hardware）設備。雖然與其他分布式文件系統有著很多相似的地方，但是由于HDFS的容錯性（Fault?tolerant）很高，因此被更多的設備使用[2]。對于廉價（Low?cost）設備硬件來說，HDFS的出現大大提高了它們的運行效率。除此之外，HDFS還具備供高吞吐量（High Throughput）數據訪問的功能，與具備超大數據集（Large Data Set）的使用設備和應用程序完美結合。Hadoop分布式文件系統在POSIX約束上做了放寬處理，使系統能夠順利地以流式方式讀取文件數據。最初，Hadoop分布式文件系統僅是Apache Nutch搜索引擎項目基礎架構的一個組成部分，但是由于其性能的優越性，逐漸被各類設備使用[3]。

本文針對目前高校信息資源整合存在的問題，設計了一種新的高校教學實踐信息資源整合系統。將HDFS引入系統中，并針對硬件和軟件進行優化設計，該系統能夠將高校教學實踐信息均衡分布，降低運維成本，提高共享過程的安全性。本研究對于高校教育更好的實現有著一定的幫助。

1 ?高校教學實踐信息資源整合系統硬件設計

高校教學信息種類繁多，因此所設定的硬件系統必須要能夠同時完成創建、管理和維護工作[4]。將HDFS引入到本文設計的高校教學實踐信息資源整合系統中，得到的系統結構圖如圖1所示。

本文研究的系統硬件結構擁有清楚的業務邏輯：由移動終端發出訪問請求，處理器利用HDFS協議完成對信息的高效整合。下面針對硬件設備的采集器、處理器和存儲器進行設計[5]。

1.1 ?采集器設計

在實際工作中，采集信號如果不同，采集器肯定會出現電勢差，不可避免地存在網絡阻抗，因此，輸入較高的阻抗與集成運放極為重要。本文使用的采集器內部芯片為TYSA226采集芯片，其能夠采集大量信息[6]。

采集器內部結構如圖2所示。

觀察圖2可知，系統采用CAN總線通信技術，此技術是采集器的關鍵所在。為了提高系統可靠性，各個采集器與處理單元之間一般設計兩條CAN總線，并設有獨立通道，本系統的CAN控制器是一個獨立控制器，并嵌于MCU內部，當其中一條通道出現故障時，會切換到另一條通道，但是在正常運轉的情況下只需其中一條即可[7]。當總線通信接收發送設備正常運行時，這些計數值逐漸歸零。當錯誤的計數器值達到總線設置的最大上限時，總線會關閉，CAN控制器也會進入離線狀態，處理器接收到離線信號時，會得知通道通信故障，將其切換到另一個通道，即CAN通信通道，并自動切斷清空所有信號[8]。切換完畢后，如果再次出現中斷，則是總線故障，此時切回之前的CAN通信通道，切斷清空信號。這樣設計的目的主要是為了確保兩條CAN總線和兩條CAN通道同時出現故障時可以正常通信[9]。

1.2 ?處理器設計

處理器選用最新一代的ARM10處理器，該處理器在通信與雷達、電子對抗領域有著卓越的成就，應用范圍十分廣泛。近年來，FPGA技術高速發展，本文研究的處理器引入了這種新型技術，與傳統的處理器相比，該處理器內部包含并行信號，所以能很好地適應各種信號處理系統。本文研究的ARM10處理器采用多種寄存器并形成流水線結構，將多路數據同時輸入，相比傳統結構，在很大程度上提升了運算速度，降低了芯片資源的使用率[10]。

與傳統的讀寫方式相比，本文的處理器最大頻率更大，可以達到650 MHz，遠遠超過了傳統的186 MHz。當寄存器內的數據相繼移出時，其內會出現空白位，當引入二路或多路數據時首先會進行蝶算，然后將數據寄存在空白區域中，為下次的計算做好充分準備，這種類似“乒乓結構”會使蝶算數據源源不斷的輸入，從而達到高效率運算。傳統的處理器使用移位結構，因此不需要多塊RAM。RAM系統采用Linux操作，單獨構建的系統與其他系統不能兼容，大大限制了內部設備的發展，本文的處理器使用新的RAM系統，具有開放式的特點，并能與其他系統實現兼容移植，為未來的RAM系統提供了良好的發展方向。

3 ?驗證實驗

為了檢測本文研究的基于HDFS的高校教學實踐信息資源整合系統實際效果，與傳統整合系統進行對比，分析實驗結果。

3.1 ?實驗參數設置

設置實驗參數如表1所示。

3.2 ?實驗結果與分析

根據上述參數進行實驗，選用本文研究的基于HDFS研究的的高校教學實踐信息資源整合系統和傳統整合系統，同時對同一個高校資源的數據進行整合，記錄整合后用戶查找高校教學實踐信息資源的時間，根據結果對兩種系統的性能進行具體的分析。

得到的實驗結果如圖5所示。觀察圖5可知，隨著查找資源數量的增加，用戶花費的查找時間越來越長，但是使用本文系統查找的用戶花費時間遠遠低于傳統系統，具體見表2。

綜上所述，本文研究的查找系統針對性較好，大大提高了用戶的工作效率，具有更好的使用價值，值得推廣。

4 ?結 ?語

本文基于HDFS研究的高校教學實踐信息資源整合系統能夠通過互聯網對高校教學實踐信息資源進行集中調整，動態響應時間很短，用戶在使用過程中只需要利用現有的使用程序就可以查找到需要的信息。系統內部具備數據庫，并以云存儲的方式存儲信息，用戶不需要額外購買、安裝任何程序就可以使用。本文的研究具有很強的針對性，對于高校更好地整合信息資源，培養高素質信息化人才有著很大的幫助。

雖然本文研究的系統具備上述優點，但是對于智能技術的引進相對較少，仍然過于依賴人工操作，未來要在該方面進行重點研究，使本文設計的系統能夠在任何時間都能滿足任何類型高校的要求，更好地節約成本，提高效率。

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