論建設網格多媒體教學資源庫

摘 要:在計算機飛速發展的今天，計算機輔助教學已經成為很大的熱門，隨之而來的教學資源庫也得到了人們的更多關注。介紹了一種基于網格的多媒體教學資源庫，該系統能有效的提高教學資源庫的利用率和靈活性。

關鍵詞:多媒體;教學資源庫;網格

中圖分類號:TP

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)12-0286-03

1 多媒體資源庫的設計背景

以多媒體技術和網絡技術為代表的現代信息技術的飛速發展，給現代教育帶來了令人激動生機與活力。多媒體網絡教學則是現代信息技術在教育領域的一種具有代表性的典型應用如何利用現有的各種教學資源建設多媒體教學資源庫，是學校信息化建設急為迫切的任務。網絡技術的高速發展，為計算機網絡實現高速傳輸提供了切實可行的方案，為多媒體技術的網絡化應用提供了很好的技術支持。建設基于校園網的多媒體網絡教學方式正在各大高校中迅速發展，比如運用多媒體技術開展的網上精品課、網上虛擬實驗室、網上互動答疑平臺等，而支持多媒體網絡教學的重心是多媒體資源庫的配套建設。研究基于校園網的多媒體資源庫的建設正成為教育技術與網絡教學的首要任務。

2 多媒體教學資源庫的現狀

目前，我國高校和中學中都有不同程度的開展多媒體教學與網絡教學，在這個形式下也帶動了多媒體教學資源庫的發展，但我國的多媒體教學還處于初級階段，難免的使多媒體教學資源庫的發展也存在著很多問題。

2.1 多媒體教學資源庫等于多媒體資源庫

現有的比較常見的多媒體教學資源庫，其實本質上是一個多媒體資源庫，并沒有所謂的教學作用，它只是一個存放資源的地方，雖然多媒體教學資源庫的一個作用就是存放多媒體資源，但它卻有教學這個較為重要的作用存在。

2.2 多媒體資源的緊缺

多媒體教學資源庫能存放多媒體資源，但其內容卻實為很少，多數多媒體資源都是相對重復的。

2.3 投入不足

雖然學校領導已經認識到多媒體的重要性，但無論在人力、物力、資金的投入方面都相對不多。

3 教學資源庫

為了解決上述問題，本文構建了基于網格環境下的教學資源庫建設平臺，利用網格技術能將地理上異構分布的各種高性能計算機、數據服務器、大型檢索存儲系統等通過網絡連接集成，對所有資源統調配和使用，實現計算資源、數據資源和服務資源的有效聚合及共享，是提高高校網絡資源利用率，完善教學資源庫建設的有效方法。

目前主要的網格體系結構分為兩種:一種是八層沙漏結構，它的主要思想是以協議為中心，強調物理資源的共享。另一種是開放網格服務體系結構(Open Grid Services Ar-Chitecture)，在OGSA中，定義了“網格服務”(Grid Scrvice)概念，并將計算機資源、存儲資源、程序、數據庫等看作網格服務，服務提供了一組接口，這些接口將解決服務發現、動態服務創建、生命周期管理、通知等問題。用不同方式聚合起來的網格服務不僅可以滿足不同教學資源類型的分類管理與建設的需求，由于網格環境提供資源的統一管理有利于資源的整合與利用。

網格環境下的教學資源庫應用平臺基于OGSA架構的網格應用平臺，主要由分散在網格節點中的多媒體集群服務器組成。應用平臺為用戶提供統的Web訪問接口。網格系統中的資源調度服務器將負責，完成多媒體資源的查找、動態服務的創建、資源的調度、訪問資源的定位、生命周期管理等工作。最后用戶將根據此動態訪問實例對多媒體教學資源進行訪問。網格平臺可以充分利用網格中的各種現存網絡資源，分散訪問請求，避免網絡擁塞，提高服務質量，提高教學資源庫的利用率及靈活性。

3.1 教學資源庫平臺的架構設計

網格教學資源庫中的資源管理是整個校園網教學資源庫的基礎和關鍵的部分，它為網格的上層應用提供底層支持，其系統架構如圖1所示。

圖1 網格環境下的教學資源庫架構圖

網格環境下多媒體教學資源庫資源的調度過程:

(1)用戶經過身份論證，通過網格資源訪問接口向資源調度模塊發出一個訪問請求。

(2)請求被插入到用戶請求隊列中，此時用戶還沒有真正獲得網格資源的分配。

(3)資源調度模塊在完成一個資源調度分配周期后，將從隊列中接收新的訪問請求，并對其進行資源分配。在資源分配過程中主要有以下幾個環節。

(1)首先在資源目錄服務模塊中查找待分配資源的信息。如果查找成功，將進入下一步:如果失敗將返回錯誤信息給用戶并結束本次資源分配調度。

(2)由于在網格環境中，可能查詢到不只一個網格節點能對用戶的訪問提供服務，例如有多個網格節點能提供英文在線視頻服務。為了提高服務質量(QOS)，資源調度模塊將根據網格節點的服務連接數、網格節點的權值進行負載均衡。

(3)經過負載均衡處理后的訪問將被定位到一個具體的網格節點。資源配置模塊將進一步完成動態資源訪問請求中涉及到的其它相關配置，如生命周期的確定、服務器URL參數的確定等工作。最后成一個針對具體服務節點的訪問請求實例，并將其插入到訪問實例請求隊列中，完成此次資源的分配流程。

(4)用戶將根據資源訪問實例中的信息通過校園網對資源進行訪問。

3.2 資源目錄組織結構

從圖1中可以看出，資源目錄服務是多媒體教學資源庫應用平臺的重要組成部分，它主要負責管理網格環境下節點資源的注冊、發現、查找、更新等服務，它為信息的查詢與任務的分配提供支持擇資源目錄樹的方式來對多媒體資源進行組織和管理。

為此構建資源樹中的網格節點數據結構:

Typedefstruct Grid_re_Node

{

StringNode_Resource_tpye ;//表示節點中教學資源類型//如英語多媒體視頻資源、數學多媒體視頻資源等

IntNode_Resource_weight;//節點資源的權值，表示當前//網格節點的服務能力

UnsignedResource_ IP;//資源節點的IP地址

StructGrid_R_node*Node_first_child，*Node_nextsib-ling;//指向該節點中第一個孩子的節點和后繼

IntNode_parent;//節點的雙親

lnt Node_OS_type;//節點操作系統信息

StringNode_Computer_name;//節點計算機名

IntGlobe_Computer_ resourceID;//節點的全局惟一資源編號

} G_re_Node，*G_new_Node

網格資源的注冊函數:

VoidGrid_re_ Register(G_re_ Node*T_root node，G_ re_ NodeR)

{

G_re_Node * G_T_node;

G_T_node = T_root_node->Node_ first_ child;

DO{

If(G_T_node -> Node_Resource_tpye = = R .Node_Re–source_tpye)break;

Else G_T_node = G_T_node->Node_nextsibling;

}

whrle (G_T_node! = 1);

New_Node_insert(Grid_temp_node，R);

}

VoidNew_node_insert(G_re_Node*Tree_node，G_re_NodeR){

…

//已到達教學資源信息樹的葉子節點

If(Insert_node = = 1){

While(Insert_node-> Node_nextsibling! = 1)

Insert_node = Insert_node->Node_nextsibling;

G_new_Node =( Grid_re_Node)malloc( sixeof(G_re_Node));

G_new_Node -> Node_Resource_tpye = R .Node_Resource_tpye;

G_new_Node -> Node_Resource_weight=R .Node_ Resource_weight;

G_new_Node -> Resource_IP = R .Resource_IP;

G_new_Node -> Nod->parent = R .Nod->parent;

G_new_Node -> Nod_OS_type = R .Nod_OS_type;

G_new_Node -> Globe_Computer_resourceID = R .Globe_Computer_ resourceID;

G_new_Node -> Node_Computer_ name = R .Node_Computer_name;

G_new_Node -> Node_nextsibling = 1;

Insert node -> Node_nextsibling = G_new_Node;

…

}

3.3 資源調度

網格環境下多媒體教學資源庫資源的調度與負載均衡也是直接影響網格服務質量的重要因索。在實際運用中，設計了一種基于最小連接數的加權輪叫調度算法。該算法基于服務器最小連接數與網格節點的權值(根據服務器的服務能力設置相應的權值，叫設為1，2，3，其中1表示服務能力最強)進行綜合調度。它不僅考慮到服務器權值對服務器性能的影響，還將同一權值下的服務器的最小連接數作為調度的影響因素。多媒體視頻網格資源調度模塊將維護一張當前各個網格節點上服務器連接數的表格。在進行資源定位時，調度算法將查詢這張表格。并從候選節點中選擇出當前連接數最小的服務器為用戶提供服務，從而實現資源調度的負載均衡。

w(Si)為服務器Si的權值，gw表示當前調度的權值，g_max(S)表示網格節點服務器集合N中最大權值，gcd(N)表示集合N中所有權值的最大公約數。變量i初始化為-1，gw初始化為零。集合S = {S0，S1，…，Sn-1}表示權值相同但在線連接數不同的待選服務器集群。調度算法如下所示:

while(true){

I =(i+1)modn;

if(i = = 0){

gw = gw – gcd(S);

if(gw <= 0){

gw = g_max(S);

if(gw = = 0)

return NULL;

}

}

if(w (Si)>= gw){

for(k=l;k

if(C(Si)<=C(Sk))

m=i;??

}

return Sm;

}

}

4 結論

在校園教學資源庫系統中，目錄的組織，資源的調度是應系統的基礎和核心，通過對他們的合理組織與安排可以有效的解決教學資源庫建設中出現的內容龐雜凌亂，缺乏兼容性和系統性，資源分類不規范，不利于規劃、管理和使用等現象。利用網格的共享特性更能實現不同類教學資源的整合，提高開放性與交互性。網格環境下的負載均衡與QOS也使網絡訪問更為流暢，使教學資源庫成為高校開展教學科研的重要平臺。

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