云平台下高校教学信息资源整合研究

王志方　曾凡亭

摘要：云计算给信息产业带来一场工业革命，各行各业依托云计算这样一种新型平台，对信息资源进行全面的整合，高校教学信息资源整合一直是教育信息化的重点，本文在结合当前高校教学信息资源整合现状基础上，通过对云计算定义及优势的分析，提出了云平台下整合高校教学信息资源的构想。

关键词：云计算；资源整合；信息教育

● 云计算定义及优势

美国国家标准与技术研究院（NIST）对云计算作出如下定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（包括网络、服务器、存储、应用软件和服务等），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。从纯技术角度来定义，云计算是一种分布式并行计算系统，由一组通过各种网络技术相互连接的虚拟化的计算资源组成，通过用户和服务商预先制定的服务协议，作为一个动态的计算资源实体来提供各种服务。[1]

由云计算定义可知，云计算给信息产业带来了一种高效的模式，它具有以下优势。

1.成本优势

节约硬件成本，云计算具有超强的计算和存储能力，它可以为用户省下昂贵的硬件费用，可以避免硬件更新造成的损失，还可以省下硬件维护费用等；节约软件成本，用户可以省下软件维护、软件二次开发和软件注册方面的费用；人工成本，用户可以省下软硬件日常维护的费用。

2.资源优势

云计算不仅具有超强的存储能力，而且具有协同工作和资源共享特性，极大地方便了用户访问资源，提高了协同工作解决问题的能力。

3.效率优势

云计算的集中化管理极大地提高了用户系统部署和维护效率。[2]

● 云平台下高校教学信息资源整合架构

云平台下高校教学信息资源整合架构如下图所示，由基础设施即服务（IaaS）层、平台即服务（PaaS）层、软件即服务层（SaaS）和云管理层组成。

1.基础设施即服务层

基础设施资源包括计算资源、存储资源、网络资源、操作系统和中间件等，IaaS将这些硬件和基础软件以服务的形式交付给用户，使用户可以在这个平台上安装部署各自的应用系统，主要平台包括单机虚拟化、多机虚拟化、高性能网络路由器、VPN、云操作系统和云中间件等。

2.平台即服务层

该层面向互联网应用开发者，把软件开发、测试、部署、运行环境通过互联网提供给用户，从而简化应用程序开发和部署工作，PaaS主要平台包括分布式数据库、应用服务器、开发部署工具、多租户架构、数据管理、工作流和SOA等。

3.软件即服务层

SaaS是一种以互联网为载体，以浏览器为交互方式，把服务器端的程序软件传给远程用户来提供软件服务的应用模式。[3]主要平台包括在线多模式教学系统、学生信息管理系统、教学资源云存储系统和教学信息云管理系统。

4.云管理层

该层负责云平台的管理，主要包括用户管理、监控系统、计费管理、安全管理、服务管理、资源管理、容灾管理、运维管理和客户支持等。

● 实现云平台下高校教学资源整合的关键技术

1.虚拟化技术

虚拟化为数据、计算能力、存储资源及其他资源提供了一个逻辑视图，而不是物理视图，为用户和应用程序提供便捷服务。云平台下高校教学资源整合需要使用单机虚拟化和多机虚拟化技术。Hypervisor技术是单机虚拟化的代表，是指能够让多个操作系统同时运行在同一个硬件主机系统上的技术，Hypervisor对客座操作系统执行控制和管理。最受关注的Hypervisor产品有基于Linux的KVM和Xen两种软件。多机虚拟化是云计算的根基，它的目标是统一管理虚拟化计算环境，一个云可以包含几个基于单机的多虚拟机到上千虚拟化单机。Hypervisor可以通过虚拟化技术把一个异构的系统变成一个同构的系统，即把不同的机器虚拟化为运行同一个OS版本的机器，便于多机虚拟化系统的管理及其他功能。多机虚拟化典型的产品是VMWare的vSphere4、微软Hyper-V及开源的oVir系统等。

2.海量数据存储

云平台下高校教学资源整合需要大量服务器同时为大量用户服务，因此采用分布式存储的方式存储数据，用冗余存储的方式保证数据的可靠性。典型的海量数据存储系统是Google文件系统GFS，它是一个可扩展的分布式文件系统，用于大型的、分布式的、对大量数据进行访问的应用。分布的、海量的数据需要进行处理、分析，因此数据管理技术必须能够高效地管理大量的数据，典型的数据处理模型是MapReduce，它是Google开源的大型数据的分布式处理模型，典型的数据管理技术是Google的BigTable，它把所有数据都作为对象来处理，形成一个巨大的表格，用来分布存储大规模结构化数据。Hadoop的核心技术是GFS、MapReduce和BigTable，它是Apache开源组织的一个具有高可靠性和良好扩展性的分布式系统。

3.云中间件

云中间件是实现云平台下高校教学资源整合承上启下的系统核心。云中间件包括消息传递软件、并行高性能文件系统中间件、负载均衡软件和任务调度软件组成。云中间件中比较流行的有Nimbus、Eucalyptus和OpenNebula等。[4]

4.云监测技术

云监测是云计算平台的一个重要技术。云平台用户可以运行云监测软件来监测其工作的进程，掌握设备的使用状况，同时可以获得相关的日志信息；服务器可以用云监测软件来监测设备的性能、发现故障；管理员可以使用云监测软件分析设备的使用情况，并对未来的需求做出预测和判断。典型的监测软件是Chukwa，它是建立在Hadoop上的数据收集系统，用以监测和分析大规模分布式系统。[5]

● 总结

云平台下整合高校教学信息资源虽然有很多优势，但是也有一定的缺点。这些缺点包括安全问题、网络带宽问题、用户接纳问题和教育资源管理问题等。[6]而能否克服这些缺点，是云计算能否应用到教育信息化中的关键因素。随着云计算的发展，国内外的开放大学和研究机构都在建设云平台，相信在未来云计算能够更合理地应用到教育信息化中。

参考文献：

[1]周洪波.云计算技术、应用、标准和商业模式[M].北京：电子工业出版社.2011.

[2]马涛.基于云计算的高校网络教育平台探究[D].吉林：长春师范大学.2012.

[3]雷万云，等.云计算技术、平台及应用案例[M].北京：清华大学出版社.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]刘鹏.云计算（第二版）[M].北京：电子工业出版社.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.