云計算架構的地市級電大教學資源共享研究

李彥武

(張家口廣播電視大學，河北 張家口 075000)

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云計算架構的地市級電大教學資源共享研究

李彥武

(張家口廣播電視大學，河北 張家口 075000)

地市級電大在教學資源共享方面存在許多問題。云計算具有低成本、安全穩定、按需使用等優勢，其服務模式分為IaaS、PaaS和SaaS，部署模式包括私有云、公有云和混合云。地市級電大構建云計算教學資源共享系統，可實現校內資源云共享，進而形成各地市級電大的云共享聯盟，共建共享工作應依靠省電大縱向督導與地市電大橫向協調的結合。

云計算；電大；教學資源；共享

一、引言

實現地市級電大之間教學資源共享，可以提高資源利用率，降低成本，減少浪費，避免資源孤島。云計算是繼互聯網之后信息技術的重大革新，具有虛擬化、高可靠性、易用性、按需服務等特點。地市級電大利用云計算技術部署和研發教學資源共享系統，可以充分利用現有軟件和硬件設施，有效整合各種優質教學資源，促進教學資源共享和教學服務變革，更好地實施現代遠程教育。

二、教學資源共享緣何選擇云計算

云計算是一種全新網絡服務方式，是分布式處理、并行處理和網格計算共同發展的結果。[1]云計算把大規模計算和存儲資源整合起來，將復雜的計算分布在很多分布式計算機上，通過互聯網實現按需供給用戶。對于地市級電大而言，校園網即可建構為校園“云”，從而使校園網用戶脫離技術與部署上的復雜性，從“云”中獲得教學應用與存儲，避免或減少在硬件、軟件、技術方面的大規模投入。用戶所需的應用軟件和教學資源不是運行在用戶電腦上，而是運行在“云”中。用戶數據也并不存儲在本地，而是存儲在“云”中。作為一種高效率的共享服務，云計算可以更好地勝任教學資源共享工作，與現有的傳統教學網絡相比，云計算具有以下優勢：

1．性能優良

云計算依靠計算機集群、大容量存儲設備、高速帶寬等硬件設備的支持，具有強大的計算能力和良好的容錯性，當網站遇到突發性大訪問量，云計算的服務器集群和虛擬化技術，可以應對因訪問量過大導致的訪問失敗或服務器崩潰，保證數量龐大的接入端穩定地共享數據，以應對電大系統大規模遠程在線學習的要求。

2．易于擴展

所有的教學資源存在云端的數據中心，虛擬化技術對云計算平臺資源進行統一管理，動態調整資源層以實現應用擴展，可以滿足電大教學資源庫不斷擴大和共享的要求。

3．成本低廉

云計算對用戶端的設備要求低，不需要高配置的電腦終端，用戶通過瀏覽器即可接入系統，通過訪問互聯網運行Web應用程序獲得所需要的教學資源。這一優勢決定了云計算可以為地市級電大節省大量的計算機等硬件設備的購買和維護成本。比如，使用廉價的云計算無盤工作站取代傳統網絡教室的學生電腦。

4．安全性高

云計算系統利用多種硬件和軟件機制，提供最可靠、最安全的數據存儲，用戶不用擔心數據丟失、病毒入侵，可提高教學資源的安全性。

三、地市級電大教學資源共享障礙分析

目前，各地市級電大教學資源共享存在重復建設嚴重、共享效率低、資源孤島現象以及缺乏相互協作等諸多問題，一些電大優質的自建教學資源,無法為更多兄弟電大提供服務；一些電大的計算機、服務器等設備，因配置過低無法使用而又無合理的共享策略，只能廢棄；一些電大內部同時運行著多個互不兼容的網絡學習平臺，提供著眾多無法共享的異構教學資源等。筆者認為，電大資源共享障礙大致可歸納為如下幾點：

1．引導缺位，觀念落后

省級電大在地市級電大教學資源共享方面，沒有充分起到統籌規劃和指導帶動作用，共建共享工作缺乏來自上級電大的“起飛推力”；地市級電大缺乏全局觀念和發展觀念，本位主義思想嚴重，只注重強化自身優勢，對共建共享帶來的利好缺乏長遠眼光。

2．各自為政，重復建設

各地市級電大受區域限制、利益分配的制約，各自為政, 條塊分割，重復建設嚴重，開發教學資源隨意性較強，相互之間缺乏協作，資源無法實現共享，導致資源的分散無序和人力財力的浪費。即使是在市電大內部，也往往是多個學習平臺不能互通信息，不能實現數據共享與遷移，不能實現數據資源和存儲空間的動態分配。

3．標準不一，無法兼容

缺乏統一的資源建設標準，資源異構情況普遍存在。操作系統、軟件開發技術路線、數據庫缺乏統一規范，所開發的教學資源相互之間很難實現數據的交流與互操作。

4．經費不足，影響建設

電大作為成人高校，受到地方政府關注較少，因而財政資金投入不足，辦學資源相對緊張。共建共享初期，因資源整合、硬件設備購置方面的需要，必然要進行大規模投資。況且資源共享建設并非一次性工程，后期還需要不斷更新和補充，才能做到健康持續發展。特別是在傳統網絡模式下，后期的更新維護更是需要大量資金投入。

四、云計算系統架構及其部署模式

1．云計算系統架構

云計算架構分為三層，即基礎設施層、開發環境層和應用軟件層。其服務模式也相應的分為如下三種：

(1)設施即服務(IaaS)。將基礎設施作為服務。把最基本的計算資源、存儲資源、網絡資源，用虛擬化的方法提供給用戶。用戶可以在此之上部署或運行各種軟件，包括客戶操作系統和應用業務。

(2)平臺即服務(PaaS)。將軟件研發環境作為一種服務提供給用戶。用戶可以在云平臺開發環境下進行軟件系統開發。

(3)軟件即服務(SaaS)。將軟件作為一種服務提供給用戶。通過瀏覽器傳給云中用戶，向用戶提供基于Web的應用軟件，并計時收費。SaaS能按需提供可擴展的、彈性的服務。[2]

在云計算系統架構的地市級電大校園云中，學生、教師、管理人員、科研人員和開發人員均可以訪問SaaS層的教學資源、應用軟件，也可以訪問IaaS層的各種虛擬軟件資源和硬件資源等；開發人員則可以利用PaaS提供的開發環境，進行各種應用程序的開發，如圖1所示。

圖1 云計算系統架構

2．云計算部署模式

云計算部署模式包括私有云(Private cloud)、公有云(Public cloud)、混合云(Hybrid cloud)。私有云是構建云平臺時最常見的部署模式。地市級電大可以根據自己的實際需求選擇部署模式，也可以部署服務于各地市級電大的校園云聯盟，實現各地市級電大之間的教學資源云共享。

(1)私有云。私有云是指僅供一個單位獨自使用的云，一般部署在有眾多分支機構的單位或組織，具有靈活性強、可控性強、以服務為基礎、安全風險低等優點。如北京科技大學云計算平臺、中國刑警學院校園云、蘭州大學校園云等，即為私有云。地市級電大之間實現資源云共享和互訪問操作，應當首先在各地市級電大內部建設私有云，即以“整合資源，按需使用”的思想來構建云計算校園網，整合學校全部可用的教學資源和網絡資源，通過虛擬化手段進行統一管理和建設，最后實現按需使用。

(2)公有云。公有云指專門運營云服務的機構所提供的云。用戶無需投資建設軟硬件平臺，用戶所應用的程序、服務及相關數據都存放在公有云提供者那里。公有云是一種經濟、有效的部署方案。目前，許多公司已經在網上提供免費或收費的公有云服務。

(3)混合云。混合云是私有云、公有云的組合體，其服務既可提供給外部客戶使用，也可供本單位自己使用，混合云中的云實體各自獨立運行，且可互操作。[3]

五、教學資源云共享的實現

1．教學資源云計算共享系統模型構建

虛擬化是實現云計算的關鍵技術。云平臺利用軟件來實現硬件資源的虛擬化管理、調度以及應用，隱藏了計算資源的底層屬性，它既包括把單個物理資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式，也包括將多個物理資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。[4]虛擬化對象包括存儲虛擬化、計算虛擬化、網絡虛擬化和服務器虛擬化等。

從地市級電大教學資源共享的現實需求出發，設計基于虛擬化技術的五層結構云計算資源共享系統模型，如圖2所示。

圖2 云計算資源共享系統模型

圖2中最上層是用戶界面，用戶通過該界面來利用“云”中各種服務和資源；第二層提供各種管理功能；第三層為開發人員提供各種功能；最下兩層為系統的硬件資源和軟件資源。該資源共享系統模型即為地市級電大校園私有云邏輯模型。該模型旨在實現市電大本部的校園私有云，從而滿足校內用戶對各種教學資源的云共享。

(1)客戶服務層。它是信息資源共享的實現層。它由服務注冊、教學資源共享、用戶空間服務、資源查找、信息交流、在線學習等功能組成。該層主要功能是面向用戶提供各種應用服務軟件，使任何支持Web方式的客戶端通過互聯網絡連接至該層架構。用戶使用PC、手機等終端設備接入互聯網即可接入教學資源云共享平臺，訪問云中學習平臺、作業系統、課件點播系統、虛擬實驗室、辦公軟件等應用服務。比如，學生用戶可以根據自己的學習興趣、學習能力、經濟條件、作息時間安排等在該層選擇適當的學習內容和學習時段，實現個性化學習。

(2)事務管理層。該層是對云計算資源應用進行有效管理調度，確保資源能夠安全高效地提供服務。它由資源管理、任務管理、用戶管理和安全管理等工作內容組成。系統通過訪問控制權限、注冊賬戶及密碼方式進行安全控制，控制用戶可訪問哪些共享資源，規定用戶可訪問的資源類型和數量等。

(3)應用接口層。應用接口層主要是面向開發者提供各類公用API接口、Web Services等。該層與事務管理層分離，有利于事務管理與應用開發的松散耦合。

(4)虛擬資源層。該層為上面的各個層次提供數據存儲、計算等資源。該層通過虛擬化技術將物理資源層異構資源進行封裝整合成為同構資源，形成計算資源池、存儲資源池、軟件資源池等，降低了資源管理復雜度，提高了資源利用率，為協同工作和資源共享提供便利。例如將異構平臺的各類教學資源、教學素材、數據庫等整合后提供給最終用戶。該層由VMware等虛擬化軟件實現。

(5)物理層。該層由服務器、存儲設備、網絡設備等資源構成。通過分布式技術和虛擬化技術，將硬件設備組成一個服務器集群用于云計算操作。除硬件資源之外，大量高質量的教學資源包括動畫、音視頻、CAI 課件、IP課件、教案、練習題、試卷等都存儲在該層的數據庫中。

2．地市級電大之間的資源共享

各地市級電大利用本校已有資源和云計算技術，在依上述模型實現“校園私有云”的前提下，由省級電大牽頭，將多個“校園私有云”組合成為多所地市級電大的校園云“聯盟”，實現各地市級電大教學資源的云共享，同時也可聯合“公有云”加盟其中，以進一步降低共享成本，擴大應用范圍，減少大型設備購買量，實現資源動態伸縮調整和超級計算性能，實現跨市共享教學資源。

六、教學資源云共享管理機制

實現地市級電大教學資源云共享必定是一個復雜的系統工程，需要一個長期的建設過程。目前各地市級電大在經濟實力、教學資源占有等方面并不平衡，故而在共享建設中的力量投入、互利程度就會有所不同，因此要在共享建設中制定科學合理的共享機制，從根本上解決利益沖突，使資源共享逐步實現規范化、有序化和制度化，讓各方均能合理受益。

筆者認為，地市級電大教學資源云計算共享的管理工作，應包括縱向和橫向兩個維度的調整。[5]縱向由省級電大負責，進行自上而下的督導；橫向由地市級電大現教中心負責，在地市級電大之間進行協調。各地市級電大應在自愿、協作、多贏的原則下簽署共享協議，積極籌措力量進行各方面投入，毫無保留地提供已有教學資源，共享不僅關注現有資源共享，也應考慮擬建資源的共享。

1．省級電大縱向調整

省級電大主要負責資源云計算共享的籌備規劃和資源配置調度；制定資源共享制度，協調各地市級電大責權利關系；指導協調教學資源共享的具體實施；對信息資源共享進行績效評估；授權地市級電大有關部門協調處理各類問題等。

2．地市級電大橫向協調

在省級電大的統一安排調度下，地市級電大由現教中心負責與兄弟電大進行聯絡協調；制定本校各部門資源云共享方案和制度；落實省級電大有關資源共享的規劃和決定；組織各市電大之間的教學資源開發建設、整合管理；負責校內各部門、各院系之間教學資源云計算共享的協調工作等。

七、結束語

本文通過對當前地市級電大教學資源共享現狀分析，結合云計算技術的特點，提出了基于云計算的教學資源共享系統模型。該系統能將教學資源和網絡設備進行優化整合，實現地市級電大以及各地市級電大之間的軟硬件資源云共享，彌補傳統網絡的不足，提高資源利用率，降低應用復雜性，降低成本和風險。隨著“云計算”的迅速發展，電大教學資源共享問題必將不可避免地卷入“云時代”。積極地面對這一挑戰，能夠更好地加強電大教學資源共建共享，有效推進電大遠程教育現代化進程。

[1]王龍,萬振凱.基于服務架構的云計算研究及其實現[J].計算機與數字工程,2009,(7).

[2]王鵬.云計算的關鍵技術與應用實例[M].北京:人民郵電出版社,2010．

[3]孫柏祥.云計算高校教育信息化建設和發展的新模式[J].中國電化教育,2010,(5).

[4]王金波,金滓,何樂,鄒志樂.虛擬化與云計算[M].北京:電子工業出版社,2009.

[5]柳軍,李彥武.高校數字化教學資源的校際間共建共享機制研究[J].中國教育信息化,2010,(5).

Study on the Sharing of Municipal RTVU Teaching Resources Based on Cloud Computing

LI Yanwu

(Zhangjiakou Radio & TV University, Zhangjiakou, Hebei 075000, China)

There are many serious problems in teaching resources sharing in municipal RTVUs. Cloud computing has many advantages: low cost, security and stability, and taking on demand. Cloud computing service mode is divided into IaaS, PaaS, and SaaS. Its deployment modes include private cloud, public cloud and hybrid clouds. Municipal RTVUs can realize the cloud sharing of resources on the school intranet by building teaching resources sharing system based on cloud computing, thus to achieve teaching resources cloud sharing alliance among municipal RTVUs. The co-building and sharing project should rely on the combination of vertical supervision of provincial RTVU and lateral coordination of municipal RTVUs.

cloud computing; RTVU; teaching resources; sharing

2012-12-21

李彥武(1973-)，男，河北張家口人，教育學碩士，實驗師，主要從事教育信息化和職業教育研究。

G434

A

1008-469X(2013)02-0041-04