基于Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)的教育資源管理優(yōu)化技術(shù)研究

劉少楠

摘? 要： 為了解決現(xiàn)有教育資源管理技術(shù)存在吞吐量差、存儲(chǔ)效率低等缺陷，設(shè)計(jì)Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)對(duì)教育資源管理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。采用Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)對(duì)教育資源進(jìn)行管理，得到教育資源云結(jié)構(gòu);在此基礎(chǔ)上，采用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建教育資源數(shù)據(jù)中心，以教育數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)，以Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)為平臺(tái)對(duì)教育資源進(jìn)行上傳與下載，實(shí)現(xiàn)了教育資源的管理與優(yōu)化。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與現(xiàn)有的教育資源管理技術(shù)相比較，提出的教育資源管理優(yōu)化技術(shù)極大地提升了教育資源的吞吐量與存儲(chǔ)效率，充分說(shuō)明提出的教育資源管理優(yōu)化技術(shù)具備更好的性能。

關(guān)鍵詞： Hadoop云存儲(chǔ); 教育資源管理; 教育資源優(yōu)化; 數(shù)據(jù)中心構(gòu)建; 教育資源上傳; 存儲(chǔ)效率提升

中圖分類號(hào)： TN915?34; F272? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2019）16?0136?04

0? 引? 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，教育水平也在不斷的提升，而教育資源作為支持教育活動(dòng)的基本條件與要素，對(duì)其進(jìn)行管理成為現(xiàn)今學(xué)者研究的重要課題之一[1]。教育資源管理技術(shù)是為了實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)，優(yōu)化教育活動(dòng)，提升教育品質(zhì)對(duì)教育資源進(jìn)行管理的一種技術(shù)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，教育資源管理主要是生成性資源與預(yù)設(shè)性資源的統(tǒng)一和諧;是影響性資源與構(gòu)成性資源的協(xié)同共生;是混合型資源與單一型資源的交叉重疊;是物性資源與人本資源的有效結(jié)合等。根據(jù)其定義可以看出，教育資源具有實(shí)踐性、時(shí)代性、開(kāi)放性、多樣性、協(xié)同性與可開(kāi)發(fā)性等特征。對(duì)于教育資源來(lái)說(shuō)，其形態(tài)多種多樣，主要分為三種類型，分別為生成性教育資源、靜顯性教育資源與潛隱性教育資源，每一種形態(tài)的教育資源對(duì)教育活動(dòng)均具有提升的作用，同等重要。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，教育資源也在不斷的更新，變得更加多元化。對(duì)于教育資源使用者來(lái)說(shuō)，其需要的資源也將分布在不同的資源類型中，在獲取教育資源時(shí)較為麻煩[2]。為了加強(qiáng)教育資源使用者獲取資源的便利性，需要加強(qiáng)對(duì)教育資源的管理優(yōu)化?，F(xiàn)有的教育資源管理優(yōu)化技術(shù)存在吞吐量低、存儲(chǔ)效率差等缺陷，無(wú)法滿足現(xiàn)在社會(huì)越來(lái)越多教育資源的需求，為了解決上述問(wèn)題，引入Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)對(duì)教育資源管理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)具有能夠高速運(yùn)算與及時(shí)存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)，其實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)，可以提高資源管理技術(shù)的吞吐量與存儲(chǔ)效率，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)教育資源管理技術(shù)的優(yōu)化效果進(jìn)行驗(yàn)證。

1? 教育資源管理優(yōu)化技術(shù)

教育資源管理優(yōu)化技術(shù)主要是采用Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)對(duì)教育資源進(jìn)行管理與優(yōu)化，具體的過(guò)程如下所示。

1.1? 基于Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)的教育資源云結(jié)構(gòu)

為了加強(qiáng)教育資源的管理力度，引入Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)對(duì)其進(jìn)行管理，Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)主要由三層結(jié)構(gòu)組成，分別為應(yīng)用層、平臺(tái)層與資源層[3?4]。

應(yīng)用層主要是對(duì)教育資源使用者提供軟件服務(wù)，平臺(tái)層主要是對(duì)資源層服務(wù)進(jìn)行封裝，這樣可以使教育資源使用者得到更加高級(jí)的服務(wù)，建立屬于自己的個(gè)性化應(yīng)用[5]。資源層主要提供的是云計(jì)算服務(wù)，主要是將Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)的功能提供給教育資源使用者，使用者可以基于功能對(duì)自己的應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的搭建。Hadoop云存儲(chǔ)架構(gòu)可以提供虛擬化的教育資源，因此可以對(duì)教育資源的復(fù)雜性進(jìn)行隱藏[6]。教育資源云結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.2? 教育資源數(shù)據(jù)中心構(gòu)建

教育資源數(shù)據(jù)中心是教育資源管理優(yōu)化技術(shù)中的關(guān)鍵部分，主要是因?yàn)榻逃Y源存儲(chǔ)是管理優(yōu)化的核心功能。教育資源數(shù)據(jù)中心硬件設(shè)施主要包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及存儲(chǔ)器等，軟件部分應(yīng)用虛擬技術(shù)。以上述構(gòu)建的教育資源以云結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，應(yīng)用微軟云計(jì)算產(chǎn)品對(duì)教育資源數(shù)據(jù)中心進(jìn)行構(gòu)建[7]。教育資源數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2中，教育資源數(shù)據(jù)中心主要功能為身份權(quán)限管理、系統(tǒng)監(jiān)控管理、虛擬化服務(wù)器管理、變更管理、數(shù)據(jù)容災(zāi)管理、網(wǎng)絡(luò)管理與存儲(chǔ)管理。因此，該中心可以實(shí)現(xiàn)教育資源的管理與存儲(chǔ)[8]。

采用虛擬化技術(shù)對(duì)教育資源存儲(chǔ)過(guò)程進(jìn)行虛擬化處理，將存儲(chǔ)與教育資源的管理、應(yīng)用、服務(wù)等進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)教育資源存儲(chǔ)與應(yīng)用的獨(dú)立管理。其過(guò)程如下：存儲(chǔ)虛擬化主要是將教育資源虛擬為一個(gè)“存儲(chǔ)池”，其可以將零散的教育資源進(jìn)行整合，提高教育資源的利用率，同時(shí)降低教育資源管理的難度與成本。另外，存儲(chǔ)虛擬化還可以提升教育資源存儲(chǔ)環(huán)境的整體水平，主要是因?yàn)閷⒋鎯?chǔ)進(jìn)行虛擬化后，教育資源將在同一控制界面對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理與存儲(chǔ)[9]。

通過(guò)上述過(guò)程完成了教育資源數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建，并采用虛擬化方法將教育資源存儲(chǔ)進(jìn)行虛擬化，提升教育資源的存儲(chǔ)效率，并為教育資源的管理優(yōu)化做準(zhǔn)備。

1.3? 實(shí)現(xiàn)教育資源數(shù)據(jù)的上傳與下載

以上述構(gòu)建的教育資源數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)，選擇適合的云計(jì)算平臺(tái)對(duì)教育資源數(shù)據(jù)進(jìn)行管理優(yōu)化[10]。

教育資源的管理優(yōu)化實(shí)質(zhì)上是對(duì)教育資源的上傳與下載進(jìn)行優(yōu)化，以此來(lái)方便教育資源使用者的使用。

首先對(duì)Hadoop平臺(tái)進(jìn)行搭建，其主要分為5步：第1步選擇網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使用Cent 5.0作為操作系統(tǒng)，該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下主要包含兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行連接，可以進(jìn)行相互的溝通;第2步配置SSH無(wú)密碼驗(yàn)證，Hadoop平臺(tái)需要采用SSH無(wú)密碼協(xié)議進(jìn)行登錄并啟動(dòng)，這樣才能對(duì)教育資源進(jìn)行合理的管理與優(yōu)化并對(duì)其安全性進(jìn)行保障;第3步配置環(huán)境變量，部分代碼為：

#set java environmrnt

export java_home="/usr/java/jdk.5.0_26/jre"

Exportpath=$java_home/bin：$jre_home/ bin：$path

[root@hadoop0～]#source/etc/profile

第4步為配置集群，主要是對(duì)Hadoop的配置文件進(jìn)行相應(yīng)的配置，以此來(lái)保障教育資源管理的質(zhì)量;第5步為啟動(dòng)Hadoop集群，其啟動(dòng)順序?yàn)镹ameNode→DataNode，啟動(dòng)后生成相應(yīng)的文件夾，同時(shí)還可以對(duì)Hadoop集群進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，了解教育資源管理優(yōu)化的情況。至此實(shí)現(xiàn)Hadoop平臺(tái)的搭建。

以搭建的Hadoop平臺(tái)為依據(jù)，教育資源使用者可以從該平臺(tái)獲取需要的教育資源，同時(shí)也可以將自己具有的教育資源進(jìn)行上傳。

教育資源上傳過(guò)程表示為：

[Rupload=i=1nrin?γ] （1）

式中：[ri]表示待第i個(gè)上傳的教育資源;[n]表示教育資源的數(shù)量;[γ]表示常數(shù)項(xiàng)。

教育資源下載過(guò)程表示為：

[Rdownload=1mrm?ζdm] （2）

式中：[rm]表示第m個(gè)待下載的教育資源;[ζ]表示下載參數(shù)。

通過(guò)上述過(guò)程實(shí)現(xiàn)了教育資源的管理優(yōu)化，為教育資源使用者提供了便利，加強(qiáng)了教育資源的共享與使用。

2? 仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)

上述過(guò)程完成了教育資源管理優(yōu)化技術(shù)的設(shè)計(jì)，并間接證明了教育資源管理優(yōu)化技術(shù)的可行性，但是對(duì)其性能還一無(wú)所知。因此，為了驗(yàn)證提出教育資源管理優(yōu)化技術(shù)的性能，設(shè)計(jì)仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)。主要采用現(xiàn)有的教育資源管理優(yōu)化技術(shù)與提出的教育資源管理優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1? 吞吐量對(duì)比分析

教育資源管理優(yōu)化技術(shù)性能的好壞與教育資源數(shù)據(jù)中心的吞吐量有直接關(guān)系，其吞吐量主要指教育資源上傳與下載的次數(shù)，吞吐量越大則表示教育資源管理優(yōu)化技術(shù)的性能越好。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到，在50 min與100 min時(shí)，兩種技術(shù)的吞吐量對(duì)比情況如圖3與圖4所示。

由圖3、圖4知，所提技術(shù)的吞吐量均高于現(xiàn)有技術(shù)，并且隨著時(shí)間的增加，所提技術(shù)的吞吐量也在不斷上升，說(shuō)明所提技術(shù)的性能要好于現(xiàn)有技術(shù)。

2.2? 存儲(chǔ)效率對(duì)比分析

教育資源管理優(yōu)化技術(shù)的存儲(chǔ)效率決定其管理的效率，對(duì)其性能有決定性的作用，存儲(chǔ)效率越高，則教育資源管理優(yōu)化性能就越好。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到兩種技術(shù)存儲(chǔ)效率對(duì)比情況如表1所示。

由表1可得，所提技術(shù)的存儲(chǔ)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于現(xiàn)有技術(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)所提技術(shù)存儲(chǔ)效率平均值高出現(xiàn)有技術(shù)35.7%。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，提出的教育資源管理優(yōu)化技術(shù)極大地提升了吞吐量與存儲(chǔ)效率，充分說(shuō)明所提技術(shù)具備更好的性能。

3? 結(jié)? 語(yǔ)

本文提出的教育資源管理優(yōu)化技術(shù)極大地提升了吞吐量與存儲(chǔ)效率，可以為教育資源使用者提供便利，并加強(qiáng)教育資源的共享與使用。但是由于實(shí)驗(yàn)采用的是仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)，忽略了實(shí)際環(huán)境中存在的影響因素，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在一定的偏差，因此，需要對(duì)提出的教育資源管理優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化與研究。

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