基于移動云計算的校園服務平臺構建與實現研究

董啟標++汪穎+++楊葉

摘 要 在移動互聯網快速發展的背景下，移動智能終端在性能方面的劣勢阻礙了各類應用的產生與發展，云計算的出現與逐漸成熟為解決這個問題開辟了新的思路。首先對目前移動校園服務平臺存在的問題進行分析，接著探討基于移動云計算構建校園服務平臺的優勢，重點論述移動云計算環境下校園服務平臺的總體架構，在此基礎上介紹云服務端和客戶端的實現方法，以期為構建校園數字化平臺、推進系統整合與數據共享提供一定的指導。

關鍵詞 移動云計算；云服務；移動校園；數字化服務平臺；校園服務平臺

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A

文章編號：1671-489X（2014）08-0039-03

1 研究背景

隨著軟硬件技術、無線通訊技術以及移動計算技術的快速發展，移動互聯網的用戶數量、市場規模、應用水平與終端普及等均呈現迅猛增長態勢。從2012中國互聯網產業年會上獲悉，2012年我國智能終端出貨量達到2.24億部，已成為全球最大的智能手機生產國，移動互聯網與智能終端的快速發展為人們的學習和生活帶來極大的便利。而面向移動智能終端的校園服務平臺作為數字校園的擴展，能夠滿足用戶隨時隨地獲取信息的需求。因此，基于移動云計算構建校園服務平臺顯得非常的必要和有意義。

2 當前移動校園服務平臺存在的問題

建設完善的信息發布、管理服務與文化生活服務等數字化平臺是校園信息化建設的重要任務。然而，在各地如火如荼地開展校園服務平臺建設工作的過程中出現眾多問題，主要表現在以下三方面。

兼容性較差，用戶體驗不夠友好 由于市場上的移動智能終端種類各異，屏幕尺寸大小各不相同，分辨率高低有別，使得目前移動校園服務平臺普遍存在兼容性差、用戶體驗不夠友好的問題。當用戶使用不同的終端訪問相同的內容時，呈現效果經常不一致。有些終端需要不斷地進行縮放、拖拽，而有些終端甚至不能顯示完整的內容，這給用戶帶來極大的不便，最終會影響用戶使用的積極性。需要在新的終端環境下，打造優質的、完善的、能適應多種終端訪問的移動校園服務平臺。

功能較單一，缺少創新性的應用 目前移動校園服務平臺功能相對比較單一，大多數是將有線網內容原封不動地移植到移動平臺上，僅提供新聞查詢、黃頁查詢以及校園日歷等以信息簡單羅列為主的服務，遠遠不能滿足師生的需求。移動互聯網較傳統的有線網絡有著無可比擬的優勢，其最大的優勢就體現在“移動”二字上。要充分挖掘“移動”的內涵，開發出極具創新性的應用，如移動社區、移動支付、基于位置的服務等。

服務大眾化，無法滿足個性需求 移動校園服務平臺的用戶主要分為四大類：教師、學生、管理人員以及校外人員。用戶身份的不同、角色定位的不同，使得他們關心的信息和興趣點存在差異。學生較為關注考試日程、教室空座位等信息；教師較為關注課表安排、會議日程等信息；管理人員較為關注學生情況、后勤服務等信息。如果設計者能夠充分挖掘不同用戶的需求，根據用戶角色的不同有針對性地提供服務，將大大提升移動校園服務平臺的可用性與用戶粘合度。就目前而言，移動校園服務平臺提供的服務偏大眾化，還以傳統的被動服務模式為主，在個性化服務方面還有較大的提升空間。

3 基于移動云計算構建校園服務平臺的優勢

云計算的核心是海量數據的存儲和計算，利用計算機群對信息進行聚合和分布處理，并通過網絡對客戶提供服務，用戶只需使用智能手機、平板電腦等終端設備接入互聯網，便可獲取信息服務[2]。云計算為構建校園服務平臺提供了以下支持。

擴展移動智能終端的性能 雖然近年來由于半導體工藝和硬件新型材質的發展，移動智能終端的性能得到了極大的改善，但面對日益增長的信息服務需求仍然顯得捉襟見肘，如視頻解碼、語音識別等。云計算環境下，所有的數據存儲和處理都通過“云”端的計算機群進行，其強大的計算能力使它能完成很多個人計算機無法應付的數據處理任務[3]。由于所有的數據處理都在“云”端進行，本地的移動智能終端只需做環境檢測、少量的計算及顯示等工作。另外，用戶可將終端上存儲的數據上傳到云服務器，不僅可以備份數據防止丟失，同時還解決了終端間協同和數據同步的問題[4]。

提高平臺的穩定性與可靠性 傳統的基于普通Web服務器的校園服務平臺，其數據都集中存儲在固定的服務器上，一旦發生故障，將不能為用戶提供正常的服務，甚至可能導致核心數據的丟失。為了解決這一問題，通常的做法是增加服務器作為備份，當主服務器出現問題停止工作時，備份服務器將自動運行接替主服務器的工作。這種做法的確能夠解決上述問題，但同時卻帶來服務器冗余的問題，大量的備份服務器經常處于閑置狀態，增加平臺的建設和運營成本。而云計算采用分布式存儲的方式，能夠依據策略自動分配計算節點，并在節點出現故障時將計算任務轉移，這保證了云計算具有良好的容錯能力和強大的故障恢復能力。此外，集中統一的管理與維護模式也使平臺的穩定性和可靠性得到提高[5]。

共享數字校園的資源與數據 數字校園是以網絡為基礎，利用先進的信息化手段和工具對學校與教學、教研、管理有關的所有信息資源進行全面的數字化，以擴展傳統校園的功能，提升傳統校園的運行效率[6]。許多高校為了最大限度地保護既有投資、減少開發成本、保證技術的先進性，都選擇了相對比較成熟的云計算技術。在云計算模式下，分布式存儲的資源與數據都制定了統一的標準與規范，為資源與數據的存儲、分配尤其是共享帶來了很大的便捷，從而避免了“數據孤島”的產生。基于云計算的移動校園服務平臺的資源與數據大部分都與數字校園重合，通過數字校園的標準數據接口可以進行有效共享，從而避免了資源重復性建設帶來的大量人力、財力和物力的浪費。

4 基于移動云計算的校園服務平臺構建

常見的移動云計算的服務模型包括“云”“管”“端”三個層面：“云”指的是提供基礎設施、平臺和應用服務的基礎設施中心；“管”指的是信息傳輸的網絡通道；“端”指的是用戶接入“云”的終端設備[7]。與移動云計算的服務模型相對應，基于移動云計算的校園服務平臺總體上也可劃分為三層結構：云服務端、通訊網絡和客戶端。

云服務端 云服務端是基于移動云計算的校園服務平臺的核心部分，也是整個平臺功能的最終執行模塊。它主要負責實現數據存儲、計算服務以及負載管理等功能。數據存儲主要實現用戶信息庫、服務資源庫等信息的儲存、更新和備份；計算服務主要通過任務拆分、分布式并行計算等方式為用戶完成視頻解碼、地理位置等一些數據量大、計算復雜、客戶端無法完成的數據處理請求；負載管理主要負責各種資源的管理與調度，提高數據的訪問速度以及確保應用系統的可用性和可靠性。此外，為了平臺的健壯性和穩定性，支持客戶端代碼操作的大部分數據模型、業務邏輯以及第三方服務集成也都托管在云服務端。

通訊網絡 通訊網絡是客戶端連接云服務端的橋梁，它的暢通是保證服務可用的關鍵。對于公共云、社區云和混合云主要是指電信運營商提供的通信網絡，對于私有云而言可能是電信運營商提供的通信網絡，也可能是學校內部搭建的通信網絡。但總體上而言，移動客戶端連接云服務端使用的網絡主要有2.5G、3G、Wi-Fi以及4G等幾種形式。4G網絡是第四代移動通信網絡的簡稱，它理論上傳輸速度達到20 Mb/秒，下載速度能達到100 Mb/秒，比撥號上網快2000倍，能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。但4G網絡目前還沒有大面積推廣。就目前來說，Wi-Fi是客戶端連接云服務端的首選，速度快、收費低，而且目前主流的移動智能終端都支持Wi-Fi上網。

客戶端 客戶端是指移動智能終端，如上網本、平板電腦、智能手機和PDA等。客戶端負責的任務是為用戶獲取、呈現云服務端的內容，另外還承擔少量的計算處理任務。客戶端訪問云服務端的形式分為兩種：瀏覽器和應用程序。前者只需打開移動智能終端自帶的瀏覽器輸入網址即可；后者是在線下載、安裝平臺提供的客戶端程序，安裝完成后就可以訪問平臺獲取服務。

5 基于移動云計算的校園服務平臺實現

對于移動云計算環境如何搭建、如何配置，在這里不做過多贅述，下面將圍繞移動云計算環境下的應用程序與傳統的B/S架構、C/S架構的應用程序開發的不同點，重點介紹云服務端和客戶端實現的方法。

云服務端的實現

1）云服務器語言。傳統的動態服務器端語言有Python、JSP、PHP等，客戶端的編程語言有Html、Java- Script、CSS等，由于服務器端語言和客戶端不同，開發者經常需要在多種語言之間切換，極大地影響了開發效率。近年來，隨著一些高質量的開發工具和應用程序平臺的推出，使得JavaScript作為服務器端開發語言成為可能，并逐漸演變為一種趨勢[8]。服務器端使用JavaScript可以帶來幾大優勢：一是客戶端和服務器端代碼使用同一種語言，大大地簡化開發工作；二是在客戶端對Ajax的需求日益攀升的情況下，可以輕松地通過JSON數據格式實現信息傳遞，省去了格式轉換的工作。

2）云數據庫實現。云數據庫是云服務提供的關鍵服務之一，它為用戶在遠程創建一個數據存儲空間，具有可靠性、可擴展性、低維護性等優點。云數據庫中的數據存儲可以使用傳統的數據庫（如MySQL、Oracle、DB2等），但由于它們缺少對JSON的支持，導致在使用JavaScript讀取、存儲數據時比較復雜。本研究使用新型的數據庫MongoDB，MongoDB是一種基于分布式文件存儲、無架構的數據庫，可以接受高負荷的數據讀、寫操作，并支持JSON作為其標準的數據輸入和輸出格式，是構建基于云服務的應用程序最好的選擇[8]。MongoDB在使用時不需要預先定義表和列，可直接向MongoDB發送JSON格式文檔，系統將自動保存；當獲取數據時，只要根據JSON文檔的屬性搜索即可。

客戶端的實現

1）跨平臺開發框架。由于基于云計算的移動校園服務平臺是面向移動智能終端的，而移動智能終端的操作系統存在差異，如果為不同操作系統分別定制和開發客戶端將消耗巨大的人力、物力和財力。為了解決這個問題，將引入跨平臺開發框架來進行開發。跨平臺開發框架的工作原理是使用一種標準化語言進行開發，開發完成后針對不同的操作系統由代碼編譯器分別進行編譯，生成有針對性的可執行程序[9]。常見的跨平臺開發框架有PhoneGap、Titanium、AppCan等，它們都有其各自的特點和優勢，開發者可根據功能需求和對開發語言的熟悉程度來進行合理選擇。

2）客戶端界面實現。對于普通用戶來說，業務邏輯、數據結構等都是不可見的，大多數用戶也甚少關心這些問題。但界面視圖則不同，它是用戶與平臺直接交互的媒介，對用戶體驗有著重要的影響。目前客戶端界面面臨的主要問題就是兼容性的問題，即如何在眾多屏幕大小不同、分辨率高低各異的移動智能終端上獲得一致性的呈現效果。在這里，筆者使用一個專門用來構建移動應用程序界面的框架——jQuery Mobile。jQuery Mobile能夠根據終端屏幕尺寸、分辨率等參數生成自適應布局，從而為用戶提供一致性的用戶體驗。此外，jQuery Mobile還支持“滑動”“彈出”“卷起”等轉換效果，讓交互變得更豐富、更動態化。

6 結束語

在移動互聯網與移動智能終端快速發展的背景下，移動云計算的出現為構建校園服務平臺開辟了新的思路。移動云計算與移動智能終端的結合符合時代發展的潮流，它能夠滿足信息化社會隨時隨地、自由化和個性化的信息服務需求。盡管目前需要解決的問題還有很多，如校園服務平臺與數字校園功能合理分配與整合問題、移動云服務環境下校園服務平臺數據安全問題等，但隨著移動云計算技術的日漸成熟和有關研究的不斷深入，移動云計算技術支持的校園服務平臺將在保障校園系統高效運行、提高校園服務質量方面發揮非常重要的作用，對如何構建校園數字化平臺、推進系統整合與數據共享也具有一定的指導意義。

參考文獻

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[DB/OL].http：//www.moe.gov.cn/ewebeditor/uploadfile/2012/

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