高校數(shù)字化教育資源云共享模式研究

王瑞娜

（三門峽職業(yè)技術(shù)學院信息傳媒學院，河南三門峽 472000）

高校數(shù)字化教育資源云共享模式研究

王瑞娜

（三門峽職業(yè)技術(shù)學院信息傳媒學院，河南三門峽 472000）

與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式比較，云計算的超大規(guī)模、虛擬化、高擴展性、高可靠性、按需服務(wù)等特點為資源共享的有效實現(xiàn)提供了一個新的技術(shù)選擇。本文對云環(huán)境下高校數(shù)字化資源共享模式進行了總體的設(shè)計與架構(gòu)，并進行功能分析，同時結(jié)合云共享模式的類型對共享模式進行詳細部署。

數(shù)字化教育；資源共享；架構(gòu)；共享模式

0 引言

將高校數(shù)字化教育資源共享的建設(shè)建立在云計算技術(shù)和服務(wù)的基礎(chǔ)上，可以將服務(wù)器、存儲設(shè)備等硬件的購置及共享平臺的建設(shè)、管理、安全等工作完全委托給云服務(wù)供應(yīng)商，參與云共享的高校只需提供基本的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和少量管理終端就可以了。對于客戶端的設(shè)備云計算技術(shù)要求很低，只要有能接入到互聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備用戶就可以通過訪問云端共享到所需的資源，而且客戶端也不需要任何的升級。此外，云服務(wù)供應(yīng)商還提供專業(yè)的維修團隊來解決日常的網(wǎng)絡(luò)維護工作。隨著國內(nèi)云計算技術(shù)研究的深入，很多專家和機構(gòu)也相繼提出了自己的技術(shù)方案，如基于CALIS的Nebula平臺，組成數(shù)字圖書館云服務(wù)中心，用友NCS.5一體化集團管控解決方案等。這些技術(shù)方案的形成及應(yīng)用能為高校實現(xiàn)資源云共享提供豐富的經(jīng)驗和技術(shù)支持。

1 高校云共享模式架構(gòu)及功能分析

1.1 總體架構(gòu)模型

本文設(shè)計了基于云計算的高校數(shù)字化教育資源共享的理論框架模型，如圖1所示，此模型由資源層、管理中間件層、共享服務(wù)層共3層組成，每層的具體構(gòu)成要素圖中都可以明確看出，下文會對每層的實現(xiàn)做詳細介紹。

1.2 資源層設(shè)計

資源層位于基于云計算環(huán)境的高校數(shù)字化教育資源共享框架模型的最底層，它由資源池層和物理資源層兩部分組成，是云共享系統(tǒng)平臺的基礎(chǔ)，為平臺的正常運行起到了支撐作用。其中物理資源層主要有高校用于數(shù)字資源共享的存儲設(shè)備、管理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等軟硬件資源[1]。該層不需要專門再投入資金去建設(shè)，原有的服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫等軟硬件設(shè)備可以繼續(xù)使用；資源池層就是將物理資源層中相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)或接近同構(gòu)的資源池，比如高校數(shù)字化教育資源存儲資源池、計算資源池、軟件資源池、數(shù)據(jù)資源池等。構(gòu)建資源池層其實就是對物理資源的管理和集成工作，在高校資源共享中該層的主要目的是通過虛擬技術(shù)將物理資源層中的服務(wù)器、存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等集成一個大的資源池，也就是把不同存儲位置的數(shù)字教育資源整合成一個大的資源池，通過云計算技術(shù)動態(tài)分配資源，同時提供統(tǒng)一的計算服務(wù)，提高資源的利用率。

1.3 管理中間件層設(shè)計

管理中間件層位于資源層和共享服務(wù)層之間，它是實現(xiàn)數(shù)字化教育資源共享的關(guān)鍵層，由圖1我們也可以看出中間件層處于云共享架構(gòu)中的核心位置。該層由用戶管理、任務(wù)管理、資源管理和安全管理四部分組成，它的主要任務(wù)是對云端資源進行智能管理和動態(tài)分配，并對不同類型的資源進行性能優(yōu)化和容錯處理，以保證資源共享能夠高效、安全的運用。其中，用戶管理部分包括賬號管理、用戶環(huán)境配置、用戶交互管理、使用計費模塊；任務(wù)管理部分包括映像部署和管理、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)執(zhí)行、生命周期管理模塊；資源管理部分包括負載均衡、故障檢測、故障恢復(fù)、監(jiān)視統(tǒng)計模塊；安全管理部分包括身份認證、訪問授權(quán)、綜合防護、安全審計模塊[2]。結(jié)合用戶的實際需求這些模塊不僅可以靈活部署，還可以在原系統(tǒng)不變的基礎(chǔ)上，插入新的系統(tǒng)，方便數(shù)據(jù)的遷移和共享，同時，也可以提供個性化的服務(wù)。比如，需要有償共享的數(shù)字化教育資源，可以設(shè)定監(jiān)視統(tǒng)計模塊和計費模塊，而對于完全免費開放的資源就不需要加入計費模塊。

根據(jù)上述高校數(shù)字資源云共享框架模型中中間件的構(gòu)成及功能，本文對云資源服務(wù)管理的過

程做了詳細分析，如圖2所示。云計算資源的管理需要經(jīng)過資源注冊、資源請求、資源發(fā)現(xiàn)、資源調(diào)度、狀態(tài)監(jiān)控和資源注銷等過程。

云計算資源服務(wù)管理首先要將可用的云計算資源注冊為資源服務(wù)，這個任務(wù)可交由云計算資源管理器來完成。此外，云計算資源管理器還要

對云端的服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、資源計算及存儲能力等進行統(tǒng)一管理，并對資源的服務(wù)狀態(tài)進行實時監(jiān)控；云計算資源的發(fā)源地和集散地位于云計算資源服務(wù)管理中心，這里存儲著已注冊資源的服務(wù)信息以及資源服務(wù)目錄信息，它主要用于發(fā)布資源服務(wù)信息，同時管理資源服務(wù)狀態(tài)；資源請求/任務(wù)管理器的服務(wù)對象是云端用戶，它負責處理云端用戶發(fā)出的資源請求，提供檢索相應(yīng)資源的功能，通過把用戶的請求與云計算資源服務(wù)進行匹配和調(diào)度，以便用戶能夠及時、高效的訪問資源。

1.4 服務(wù)層設(shè)計

高校數(shù)字教育資源云共享框架模型最上一層是共享服務(wù)層，該層由資源共享應(yīng)用層和應(yīng)用接口層兩部分組成。資源共享應(yīng)用層是高校數(shù)字化教育資源云共享區(qū)別于其他云應(yīng)用的關(guān)鍵，該層由經(jīng)過擴展了的資源共享系統(tǒng)組成，包含了資源共享平臺、在線應(yīng)用程序、管理程序和中間件等功能。應(yīng)用接口層主要由公共API接口、Web服務(wù)、編程環(huán)境等內(nèi)容組成，它的任務(wù)就是為資源應(yīng)用層和中間件層提供鏈接接口[3]。

1.5 云計算資源服務(wù)實現(xiàn)方式的設(shè)計

根據(jù)各高校的實際情況，并結(jié)合該校的發(fā)展規(guī)劃，云服務(wù)需要為其提供適合自身發(fā)展的云共享服務(wù)解決方案。

1.5.1 中小規(guī)模的地方高校

對于規(guī)模較小的地方高校，其資金實力比較薄弱，數(shù)字化教育資源的擁有和需求相對也比較少。在傳統(tǒng)模式下，這類學校要建立資源共享平臺前期需要投入資金進行軟硬件設(shè)施的購置，后期還需要投入精力進行共享平臺的維護和管理，浪費了較多的人力、物力和財力，這樣一來，很多學校在數(shù)字化資源共享建設(shè)中就處于被動狀態(tài)。對此，在云服務(wù)模式下，中小院校完全可以利用云服務(wù)商提供的公有云來實現(xiàn)數(shù)字化教育資源的云共享。校方可以通過租賃，將數(shù)字化教育資源委托給實力強大的云計算服務(wù)提供商管理，同時還可以采用SaaS模式獲取云服務(wù)商提供的軟件資源。通過這種方式，高校只需要花費少量資金就可以從云端獲取所需的資源與服務(wù)，而且還有專業(yè)的技術(shù)團隊來負責共享平臺的正常運行。這樣就大大降低了中小院校數(shù)字化教育資源共享建設(shè)的資金投入及維護成本，有利于促進中小院校資源共享建設(shè)的積極性。但是這種方案是將資源交付給第三方進行管理的，高校自身不能主動控制，導(dǎo)致了資源的安全性相對較低。

1.5.2 較大規(guī)模的高校

對于國家級或綜合性等較大規(guī)模的高校，云計算的服務(wù)策略會相應(yīng)進行調(diào)整。這類高校實力雄厚，數(shù)字教育資源豐富，有充足的資金搭建專屬的數(shù)字化教育資源云共享平臺，借助Hadoop、VM?ware等云技術(shù)，高校可以根據(jù)自身特點及需求在校園網(wǎng)環(huán)境下構(gòu)建高校內(nèi)部數(shù)字化教育資源云，更好地滿足用戶的需求，但是這種服務(wù)方式數(shù)據(jù)安全性好，共享性差。

1.5.3 高校聯(lián)盟混合云

隨著高校信息化建設(shè)的快速發(fā)展和云計算技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來越多的高校加入到教育資源云共享的建設(shè)隊伍中來。高校聯(lián)盟混合云結(jié)合了公有云和私有云的優(yōu)勢，不但能解決公有云的數(shù)據(jù)安全問題，又能解決私有云共享性、擴展性差的問題。通過這種方式我們可以將應(yīng)用服務(wù)程序、開放性資源放置在公有云上，將各高校關(guān)鍵、敏感的數(shù)據(jù)放置在私有云上，同時也可以在公有云中為高校劃分私有云，或?qū)⒏咝Ｗ越ǖ乃接性茢U展到公有云中去，通過高校聯(lián)盟混合云實現(xiàn)高校之間資源的有效共享。

2 云共享模式分類

2.1 校內(nèi)云共享模式

目前，有能力提供云計算服務(wù)的公司特別少，而且主要是為商業(yè)活動服務(wù)。與教育項目相結(jié)合的云服務(wù)更是少數(shù)而且也僅限于使用云供應(yīng)商提供的計算資源。我國的教育信息化建設(shè)已經(jīng)開展多年，各高校的多媒體教室、實訓(xùn)實驗室、辦公室及學生宿舍等都可以連接到網(wǎng)絡(luò)，而且校內(nèi)各部門、各院系的辦公系統(tǒng)也都已聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)。由此可見，多數(shù)高校已經(jīng)建成了一定規(guī)模的校園網(wǎng)，擁有了一定的數(shù)字資源。在這種情況下，高校若直接使用第三方云服務(wù)供應(yīng)商提供的計算方案，肯定不需要太多的資金投入就可以輕松實現(xiàn)資源共享，但是高校原有資源如何順利完成移植？學校原有的計算能力又該如何處理？這些問題解決不好，必然造成巨大的資源浪費。如果忽略這些問題，高校就要投入大量的資金進行云共享平臺的初期建設(shè)，而且還要重新進行數(shù)字資源的建設(shè)，這些工作都會給校方帶來人力、物力及財力方面的巨大壓力，一般的中小規(guī)模院校很難承受得起，這必然會阻礙數(shù)字資源共享的推廣應(yīng)用。綜合分析，我們可以對高校現(xiàn)有的數(shù)字校園網(wǎng)架構(gòu)進行優(yōu)化升級，在對原有網(wǎng)絡(luò)軟硬件資源整合的基礎(chǔ)上進行云架構(gòu)改造，這將是構(gòu)建高校云環(huán)境的一個比較合適的選擇。改造前的校園網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖3所示，改造后的如圖4所示。、具體來說，就是利用虛擬化技術(shù)將物理位置分散的服務(wù)器、計算資源等設(shè)備進行集中后形成虛擬的資源池放于云端供用戶訪問，同時提供多樣化的終端接口，這樣，云環(huán)境下用戶就可以通過多種類型的終端設(shè)備接入到網(wǎng)絡(luò)，改變傳統(tǒng)模式下只能通過計算機連接網(wǎng)絡(luò)獲取資源的方式，使用戶能更靈活的訪

問資源[4]。

高校內(nèi)部資源共享模式的實現(xiàn)不僅能使師生隨時隨地的訪問校內(nèi)數(shù)字化教育資源，而且用戶還可以隨意選擇上網(wǎng)工具，手機、平板、電腦都可以。學校方面能減少網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)置維護、升級等資金投入，同時還有專業(yè)的技術(shù)服務(wù)團隊保證共享系統(tǒng)的安全。用戶方面只要擁有合法的登錄身份，就可以使用云服務(wù)提供的資源服務(wù)、運用程序及管理服務(wù)，如郵箱、云盤、數(shù)字圖書館等服務(wù)。

2.2 高校之間的云共享模式

通過上述分析我們得知中小規(guī)模的高校利用公有云可以較輕松的實現(xiàn)數(shù)字化教育資源的共享，另外此類院校也可以與實力雄厚、資源豐富的院校合作組建校際聯(lián)盟，共建共享數(shù)字化教育資源。各高校在數(shù)字化教育資源的建設(shè)中都有自己的特色，比如優(yōu)秀的專業(yè)建設(shè)，優(yōu)質(zhì)的課程教育資源等，如果各高校之間能建立聯(lián)盟，打破校際界限取長補短、共建共贏、互惠互利，就可以更有效的提高資源的利用率，實現(xiàn)資源共享的最大化。同時，各高校的共同建設(shè)也可以降低學校獨自建設(shè)面臨的資金、人力等壓力。高校聯(lián)盟共享云服務(wù)模式可由各高校共同建設(shè)，共同享用。由圖5可知，校內(nèi)、校外用戶可以通過高校聯(lián)盟統(tǒng)一資源共享門戶統(tǒng)一驗證身份并使用統(tǒng)一訪問接口來訪問云端資源，簡化了訪問障礙。

2.3 校社云共享模式

隨著社會的快速發(fā)展，人們終身學習的意識越來越強，對數(shù)字資源的需求也越來越多，尤其是高校的優(yōu)質(zhì)教育教學資源更是受到很多人的青睞。以前我國的遠程網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)確實給需要進一步學習的人們提供了不少資源，但是這種教育方式有一個比較嚴重的弊端，學員只能在相應(yīng)的時間段內(nèi)獲取遠程教育資源，課程學習結(jié)束后就無法再登錄遠程教育系統(tǒng)獲取資源，導(dǎo)致學員無法自主學習或終身學習。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，我們有能力進一步提高數(shù)字教育資源的利用率，使教育資源不再局限于校園內(nèi)部或高校之間，而是將其共享范圍延伸到社會，將高校的教學資源尤其是有實用價值的資源轉(zhuǎn)化為社會資源的一部分，通過提高資源共享的開放程度來提高辦學效益。如圖5所示，通過校社云共享模式，社會學員也可以通過申請注冊賬號，以合法的身份訪問高校內(nèi)部的云共享平臺來獲取所需的數(shù)字資源。數(shù)字化教育資源云是各高校共建共享的，為激發(fā)資源開發(fā)的積極性，可以在大部分資源免費與社會人員共享的基礎(chǔ)上，為云共享模式添加計費模塊，提供一部分需要付費的資源，使學員可以按需使用數(shù)字資源。校社云共享模式的使用不是簡單地將教育資源面向社會開放，而是在將教育理念帶給社會的同時取得良好的社會效益。

3 結(jié)束語

隨著云計算技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，我們可以把

一個地區(qū)甚至全國高校的數(shù)字教育資源整合成“教育資源簇”進行統(tǒng)一管理，促進數(shù)字化教育資源的整合、節(jié)約共享的成本，促使信息的高效傳播，實現(xiàn)高等院校數(shù)字化教育資源共享效果最優(yōu)化。同時也可使人們隨時、隨地獲取“云端”的學習信息、存儲學習資源，進行開放式學習，有利于增強人們自主學習的技能，極大地推動教育信息化的進程。但目前高校數(shù)字化教育資源云共享的建設(shè)過程還存在一定的難點，需要對其進行不斷地研究與實踐，以便更加優(yōu)化云共享模式。

[1]張莉，王鳳領(lǐng).基于云計算的高校數(shù)字化教育資源共享模式與機制研究[J].長春教育學院學報，2014（4）：35-37.

[2]宋俊鋒.高校數(shù)字化資源云共享模式研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015(6):50-52.

[3]黃琳娜.基于云計算的數(shù)字化教育資源共享模式探究[J].邢臺學院學報，2013(2):80-82.

[4]宋瀟瀟.基于云計算的電子政務(wù)信息資源共享系統(tǒng)建設(shè)[J].通信電源技術(shù)，2014(6):77-78.

（責任編輯：王彥永）

TP393.18

A

1673-2928（2015）06-0124-05

2015-06-15

王瑞娜（1984-），女，河南靈寶人，三門峽職業(yè)技術(shù)學院講師，碩士，研究方向：計算機應(yīng)用。