基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)研究

基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)研究

云計(jì)算平臺的使用ibm創(chuàng)始人托馬斯沃森（mattvo森）表示，未來世界只需要五臺計(jì)算機(jī)。近年來,在信息技術(shù)領(lǐng)域,云計(jì)算作為一種新的計(jì)算模型,引起越來越多人的重視,并逐步被使用,如Google、IBM、Amazon和Microsoft等IT公司建立自己的云計(jì)算平臺,并提供相關(guān)的云計(jì)算服務(wù),在很多領(lǐng)域產(chǎn)生了一定的影響。2009年2月,IBM為全球眾多大學(xué)構(gòu)建云計(jì)算環(huán)境,與全球6所大學(xué)合作云計(jì)算項(xiàng)目。隨著技術(shù)的成熟,云計(jì)算服務(wù)正邁進(jìn)學(xué)校的大門,開始為教育事業(yè)提供服務(wù)。1云計(jì)算總結(jié)1.1puting、網(wǎng)格計(jì)算云計(jì)算(CloudComputing)是由分布式計(jì)算(DistributedComputing)、并行處理(ParallelComputing)、網(wǎng)格計(jì)算(GridComputing)發(fā)展來的,是一種超級計(jì)算模式,在遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)服務(wù)中心里,大量的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器連成一片電腦云,它可以以服務(wù)的形式將計(jì)算、存儲(chǔ)和視頻等通過一定的手段如計(jì)算機(jī)、筆記本、手機(jī)等方式提供給用戶。其計(jì)算能力可以作為商品進(jìn)行流通,取用方便,價(jià)格便宜,好比是電廠集中供電的模式。從上述云計(jì)算的定義,我們可以得出云計(jì)算兩層含義,即構(gòu)建應(yīng)用程序的基礎(chǔ)設(shè)施和基于其之上的云計(jì)算應(yīng)用。1.2云計(jì)算的核心技術(shù)云計(jì)算涉及到許多技術(shù),關(guān)鍵技術(shù)是編程模型、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、虛擬化技術(shù)、云計(jì)算平臺管理技術(shù)。1.2.1云計(jì)算編程簡單MapReduce編程模型將大型任務(wù)分成若干細(xì)粒度的子任務(wù),將基于云計(jì)算的編程簡單化。其思想是將問題分成Map(映射)和Reduce(化簡)的兩種方式,首先利用Map程序?qū)?shù)據(jù)分解成不相關(guān)的數(shù)據(jù)塊,分配給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,并進(jìn)行分布式計(jì)算,結(jié)果通過Reduce程序輸出。1.2.2信息存儲(chǔ)及管理云計(jì)算系統(tǒng)采用分布式存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù),其特征是表示方式抽象、存儲(chǔ)資源統(tǒng)一管理,數(shù)據(jù)可靠性通過使用冗余存儲(chǔ)的方式來保證。目前,云計(jì)算系統(tǒng)中廣泛使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的是HDFS和Google的GFS。1.2.3高效管理數(shù)據(jù)由于云計(jì)算處理的數(shù)據(jù)是海量分布的,因此,數(shù)據(jù)管理技術(shù)必須能夠高效地管理大量數(shù)據(jù)。云計(jì)算系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理技術(shù)主要是Google的BT(BigTable)數(shù)據(jù)管理技術(shù)和Hadoop的開源數(shù)據(jù)管理模塊HBase。1.2.4基于主機(jī)的虛擬資源技術(shù)虛擬化技術(shù)替換了物理資源,呈現(xiàn)給用戶的虛擬資源是與物理資源有相同接口和功能的,通過虛擬化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)底層硬件與軟件應(yīng)用相隔離,用戶不需要知道底層的物理細(xì)節(jié)。1.2.5部署和開通,確保大規(guī)模系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)器協(xié)同工作是由云計(jì)算平臺的管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,可以進(jìn)行業(yè)務(wù)部署和開通,快速故障檢測和系統(tǒng)故障恢復(fù),并通過自動(dòng)化和智能化的手段保證大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。1.3云計(jì)算的基本結(jié)構(gòu)云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)很龐大,通過對現(xiàn)有的云計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行分析,可以將其看作是一組服務(wù)的集合。云計(jì)算的基本體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。1.3.1基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層該層為高層提供計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通訊等資源,可以把該層看做對用戶提供的服務(wù),基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。它向用戶提供的服務(wù)包括虛擬化的計(jì)算資源、存儲(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。1.3.2云計(jì)算用戶體驗(yàn)指標(biāo)平臺層又被稱為平臺即服務(wù),是云計(jì)算基本體系結(jié)構(gòu)的核心層,主要包括并行程序的開發(fā)和開發(fā)環(huán)境、分布式海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的其他系統(tǒng)管理工具。平臺層主要是為應(yīng)用程序開發(fā)者設(shè)計(jì)的,它提供了應(yīng)用程序運(yùn)行和維護(hù)所需要的所有資源,因此開發(fā)者不必?fù)?dān)心運(yùn)行時(shí)所耗費(fèi)的資源。1.3.3應(yīng)用層應(yīng)用層又稱軟件即服務(wù),是面向用戶的,向用戶提供交互接口和簡單的軟件應(yīng)用服務(wù)等。2遠(yuǎn)程教育類學(xué)習(xí)資源近年來,中央電大的“電大在線”教學(xué)平臺有著豐富的網(wǎng)上教學(xué)資源,各地方電大也同時(shí)配套建設(shè)了一批網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源。這類學(xué)習(xí)資源是遠(yuǎn)程開放教育學(xué)習(xí)者的重要學(xué)習(xí)資源,它不受時(shí)域、空域和地域的限制,學(xué)習(xí)者可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí),在一定程度上體現(xiàn)了現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的鮮明特征。目前,越來越多的學(xué)校嘗試和探索著課程教學(xué)資源庫的建設(shè),也取得了一些效果,但仍然不能滿足實(shí)際教學(xué)的要求。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。2.1硬件設(shè)備更新周期短對于學(xué)校來說,建設(shè)課程資源庫需要一筆不小的開支來購買硬件設(shè)備。隨著技術(shù)的飛速發(fā)展,導(dǎo)致其硬件設(shè)備更新周期越來越短,這些設(shè)備在購置后不久就被淘汰,又需要更新?lián)Q代。這樣一來,循環(huán)往復(fù),學(xué)校的硬件設(shè)施投資成了無底洞。2.2課程資源庫建設(shè)現(xiàn)狀目前網(wǎng)絡(luò)信息資源數(shù)目種類繁多,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源豐富,但網(wǎng)絡(luò)信息資源的建設(shè)現(xiàn)狀不盡如人意,信息雖海量化,但魚龍混雜,良莠不齊,不乏污穢,共享程度低,目前的課程資源庫只能滿足部分用戶的使用。2.3課程資源庫的建設(shè)主體不明確,有效利用資源教師和學(xué)生的積極性不高,教師對課程資源庫建設(shè)的認(rèn)識不到位,由于各種原因,課程資源庫的建設(shè)參與范圍小,主要是以課程責(zé)任教師為主,而其他教師和學(xué)生的參與程度低,效率不高。3建設(shè)科學(xué)的、高質(zhì)量的課程資源庫針對目前網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)存在的問題,我們可以考慮引入云計(jì)算技術(shù)來建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程資源庫。資源庫建設(shè)是一項(xiàng)長期項(xiàng)目,現(xiàn)階段云計(jì)算還處于研究和實(shí)施的初級階段,在云計(jì)算應(yīng)用還未大規(guī)模普及的情況下,我們應(yīng)充分利用現(xiàn)有資源,整合優(yōu)秀的教學(xué)成果,根據(jù)云計(jì)算服務(wù)商提供的IT架構(gòu)思想和服務(wù),建設(shè)科學(xué)的、高質(zhì)量的、高效的和適用的課程資源庫。因此,可采取以下建設(shè)過程。3.1基于云計(jì)算的教育電腦化平臺的建設(shè)以云計(jì)算的基本體系結(jié)構(gòu)為依據(jù),構(gòu)建基于云計(jì)算的教育信息化平臺,該平臺的架構(gòu)可細(xì)化分為4層,如圖2所示。3.1.1物理硬件構(gòu)成基礎(chǔ)設(shè)施層細(xì)分為虛擬化子層和物理硬件子層。其中,物理硬件子層由真實(shí)的物理硬件構(gòu)成,包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)器和服務(wù)器等。物理硬件子層之上是虛擬化子層,虛擬化子層由各類虛擬機(jī)組成,底層硬件設(shè)備的管理通過使用虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn),并向上一層提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)通訊等虛擬資源。3.1.2應(yīng)用接口層應(yīng)用接口層是面向開發(fā)人員的,主要是為開發(fā)基于云計(jì)算的教育應(yīng)用軟件提供相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境、公用API和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。3.1.3開發(fā)底層云計(jì)算的資源環(huán)境教育應(yīng)用層提供各類與教學(xué)相關(guān)的應(yīng)用軟件,如為學(xué)生提供的底層虛擬計(jì)算資源環(huán)境;基于云計(jì)算的虛擬實(shí)驗(yàn)室;用于開發(fā)教學(xué)資源的制作和演示軟件、文檔處理軟件等;用于教學(xué)管理的教學(xué)平臺、OA系統(tǒng)和作業(yè)提交系統(tǒng)等。3.1.4web技術(shù)接口電路設(shè)計(jì)用戶在云客戶端訪問教育云有傳統(tǒng)的圖形用戶接口GUI和基于Web的接口兩種方法。用戶如果使用基于Web的接口,那么只需要使用瀏覽器便可以訪問服務(wù);使用圖形用戶接口GUI,可以遠(yuǎn)程登錄教育云上的虛擬機(jī),從而能夠訪問底層的資源,其僅作為Web接口的輔助手段。3.2各學(xué)科“私有資源云”的連接教育機(jī)構(gòu)和學(xué)?？梢猿浞掷矛F(xiàn)有課程資源庫和云計(jì)算的思想,以基于云計(jì)算的教育信息化平臺架構(gòu)為基礎(chǔ),構(gòu)建自己學(xué)校的“私有資源云”并積極地連接外部的“公共資源云”。私有資源云由各個(gè)學(xué)校自行管理,它是依據(jù)并擴(kuò)充了學(xué)?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)信息中心而形成的。公共資源云則是依托現(xiàn)有的教育網(wǎng),由各個(gè)學(xué)校私有資源云整合互聯(lián)而成,每個(gè)公共資源云都有一個(gè)管理機(jī)構(gòu),管理公共資源云的資源。最后,各個(gè)公共資源云的互聯(lián)形成我國的教育云。如圖3所示。3.3云計(jì)算機(jī)設(shè)備課程資源庫建設(shè)者通過使用云計(jì)算環(huán)境中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù),能夠自主、方便地參與課程資源庫的建設(shè)和整理,利用云計(jì)算技術(shù)可以在線同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)、編輯和修改,節(jié)省所需要的時(shí)間,并且可以將結(jié)果直接存儲(chǔ)、發(fā)布在云中,從而解決了課程資源庫建設(shè)和維護(hù)中參與范圍小的問題。在云計(jì)算模式中各學(xué)校之間的信息共享變得更加密切,可以構(gòu)建一個(gè)共同的信息共享空間,進(jìn)一步有效整合教學(xué)資源。3.4明確課程資源庫建設(shè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)云計(jì)算使得未來的數(shù)據(jù)中心只需花費(fèi)較少的資金就能建設(shè)機(jī)房。云計(jì)算環(huán)境要求數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的通用性,可以最大程度地避免產(chǎn)生“數(shù)據(jù)孤島”。因此課程資源庫建設(shè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是需要統(tǒng)一和規(guī)范的。從4個(gè)方面規(guī)定:(1)從資源的技術(shù)開發(fā)層面考慮,提出最低的技術(shù)要求。(2)從用戶的角度考慮,為方便使用課程資源的素材,需標(biāo)注素材的相關(guān)屬性,規(guī)范其編寫類型和數(shù)據(jù)類型,并考慮其可操作性。(3)從資源評價(jià)者的角度考慮,提出資源建設(shè)的評價(jià)指標(biāo)和有關(guān)參數(shù),將其作為用戶篩選資源的重要依據(jù)。(4)從管理者的角度考慮,提出管理系統(tǒng)的體系架構(gòu)和系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能。4建設(shè)過程中存在的一些問題盡管云計(jì)算具有許多優(yōu)點(diǎn),但是目前云計(jì)算技術(shù)還處于初級應(yīng)用階段,在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程資源庫時(shí)仍然存在著隱私安全、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和成本等諸多問題。4.1數(shù)據(jù)隱私存放在云服務(wù)提供商的數(shù)據(jù)隱私是非常重要的,如需保證其不被非法盜取或利用,不僅需要提高現(xiàn)有的技術(shù),同樣需要進(jìn)一步完善現(xiàn)有的法律。4.2單位的生存和未來發(fā)展問題存放在云服務(wù)提供商的有些數(shù)據(jù)涉及到機(jī)密,這些數(shù)據(jù)關(guān)系到單位的生存和未來發(fā)展。云計(jì)算數(shù)據(jù)的安全性問題解決不了會(huì)阻礙云計(jì)算應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。云服務(wù)提供商如何來保證數(shù)據(jù)安全性的問題是用戶必須關(guān)注的。4.3云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性問題云計(jì)算的普及在很大程度上取決于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,因此,云計(jì)算廣泛使用的另一個(gè)重要前提就