基于HDFS的高校教学实践信息资源整合系统设计

黄丽娟 邹文君 吴凡

摘  要： 传统高校信息资源整合系统的针对性较差，且用户在查找时花费时间长，为了解决这一问题，提出基于HDFS的高校教学实践信息资源整合系统。系统硬件由采集器、处理器和存储器构成，通过上述三个部分达到对高校信息资源进行创建、管理和维护的目的。对系统软件部分进行重点设计，运用粗糙集理论对高校教学信息进行采集，为提高资源整合效率，根据采集结果筛选教学实践信息资源，并对其进行整合，最终完成对教学实践信息资源整合系统的设计。实验结果表明，所设计的系统能够将高校教学实践信息进行有效整合，在很大程度上提高了用户查找信息资源的效率，具有很高的应用价值。

关键词： HDFS; 高校教学实践; 信息资源整合; 高校信息; 系统设计; 粗糙集理论

中图分类号： TN915?34; TP393                    文献标识码： A                     文章編号： 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

信息化发展已经成为当前的发展趋势，全国各地都开展了推广信息化发展的方案，数字信息平台也在不断推广。高校作为国家培养人才的重要区域，推广信息化十分重要。目前我国拥有的高校达上千所，包含着海量教学信息资源，教学实践信息是所有教学信息中比较宝贵的资源，高校中的教学实践信息集结着很多优秀教师的教学经验，对于教师提高自身的教学水平，学校加强自身教学质量有着重要意义。但是目前教学实践信息与其他信息一同整合，使用者在查找起来十分不易，需耗费较多的时间和精力，甚至很多用户由于查找困难，放弃对教学实践信息的查找与学习，对高校质量的整体提升造成了很大的影响[1]。因此，如何有效地将这些信息整合起来，已经成为目前亟待解决的问题之一。

HDFS全称为Hadoop分布式文件系统，该系统适用于所有的通用硬件（Commodity Hardware）设备。虽然与其他分布式文件系统有着很多相似的地方，但是由于HDFS的容错性（Fault?tolerant）很高，因此被更多的设备使用[2]。对于廉价（Low?cost）设备硬件来说，HDFS的出现大大提高了它们的运行效率。除此之外，HDFS还具备供高吞吐量（High Throughput）数据访问的功能，与具备超大数据集（Large Data Set）的使用设备和应用程序完美结合。Hadoop分布式文件系统在POSIX约束上做了放宽处理，使系统能够顺利地以流式方式读取文件数据。最初，Hadoop分布式文件系统仅是Apache Nutch搜索引擎项目基础架构的一个组成部分，但是由于其性能的优越性，逐渐被各类设备使用[3]。

本文针对目前高校信息资源整合存在的问题，设计了一种新的高校教学实践信息资源整合系统。将HDFS引入系统中，并针对硬件和软件进行优化设计，该系统能够将高校教学实践信息均衡分布，降低运维成本，提高共享过程的安全性。本研究对于高校教育更好的实现有着一定的帮助。

1  高校教学实践信息资源整合系统硬件设计

高校教学信息种类繁多，因此所设定的硬件系统必须要能够同时完成创建、管理和维护工作[4]。将HDFS引入到本文设计的高校教学实践信息资源整合系统中，得到的系统结构图如图1所示。

本文研究的系统硬件结构拥有清楚的业务逻辑：由移动终端发出访问请求，处理器利用HDFS协议完成对信息的高效整合。下面针对硬件设备的采集器、处理器和存储器进行设计[5]。

1.1  采集器设计

在實际工作中，采集信号如果不同，采集器肯定会出现电势差，不可避免地存在网络阻抗，因此，输入较高的阻抗与集成运放极为重要。本文使用的采集器内部芯片为TYSA226采集芯片，其能够采集大量信息[6]。

采集器内部结构如图2所示。

观察图2可知，系统采用CAN总线通信技术，此技术是采集器的关键所在。为了提高系统可靠性，各个采集器与处理单元之间一般设计两条CAN总线，并设有独立通道，本系统的CAN控制器是一个独立控制器，并嵌于MCU内部，当其中一条通道出现故障时，会切换到另一条通道，但是在正常运转的情况下只需其中一条即可[7]。当总线通信接收发送设备正常运行时，这些计数值逐渐归零。当错误的计数器值达到总线设置的最大上限时，总线会关闭，CAN控制器也会进入离线状态，处理器接收到离线信号时，会得知通道通信故障，将其切换到另一个通道，即CAN通信通道，并自动切断清空所有信号[8]。切换完毕后，如果再次出现中断，则是总线故障，此时切回之前的CAN通信通道，切断清空信号。这样设计的目的主要是为了确保两条CAN总线和两条CAN通道同时出现故障时可以正常通信[9]。

1.2  处理器设计

处理器选用最新一代的ARM10处理器，该处理器在通信与雷达、电子对抗领域有着卓越的成就，应用范围十分广泛。近年来，FPGA技术高速发展，本文研究的处理器引入了这种新型技术，与传统的处理器相比，该处理器内部包含并行信号，所以能很好地适应各种信号处理系统。本文研究的ARM10处理器采用多种寄存器并形成流水线结构，将多路数据同时输入，相比传统结构，在很大程度上提升了运算速度，降低了芯片资源的使用率[10]。

与传统的读写方式相比，本文的处理器最大频率更大，可以达到650 MHz，远远超过了传统的186 MHz。当寄存器内的数据相继移出时，其内会出现空白位，当引入二路或多路数据时首先会进行蝶算，然后将数据寄存在空白区域中，为下次的计算做好充分准备，这种类似“乒乓结构”会使蝶算数据源源不断的输入，从而达到高效率运算。传统的处理器使用移位结构，因此不需要多块RAM。RAM系统采用Linux操作，单独构建的系统与其他系统不能兼容，大大限制了内部设备的发展，本文的处理器使用新的RAM系统，具有开放式的特点，并能与其他系统实现兼容移植，为未来的RAM系统提供了良好的发展方向。

3  验证实验

为了检测本文研究的基于HDFS的高校教学实践信息资源整合系统实际效果，与传统整合系统进行对比，分析实验结果。

3.1  实验参数设置

设置实验参数如表1所示。

3.2  实验结果与分析

根据上述参数进行实验，选用本文研究的基于HDFS研究的的高校教学实践信息资源整合系统和传统整合系统，同时对同一个高校资源的数据进行整合，记录整合后用户查找高校教学实践信息资源的时间，根据结果对两种系统的性能进行具体的分析。

得到的实验结果如图5所示。观察图5可知，随着查找资源数量的增加，用户花费的查找时间越来越长，但是使用本文系统查找的用户花费时间远远低于传统系统，具体见表2。

综上所述，本文研究的查找系统针对性较好，大大提高了用户的工作效率，具有更好的使用价值，值得推广。

4  结  语

本文基于HDFS研究的高校教学实践信息资源整合系统能够通过互联网对高校教学实践信息资源进行集中调整，动态响应时间很短，用户在使用过程中只需要利用现有的使用程序就可以查找到需要的信息。系统内部具备数据库，并以云存储的方式存储信息，用户不需要额外购买、安装任何程序就可以使用。本文的研究具有很强的针对性，对于高校更好地整合信息资源，培养高素质信息化人才有着很大的帮助。

虽然本文研究的系统具备上述优点，但是对于智能技术的引进相对较少，仍然过于依赖人工操作，未来要在该方面进行重点研究，使本文设计的系统能够在任何时间都能满足任何类型高校的要求，更好地节约成本，提高效率。

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