高校數字化教育資源云共享模式研究

王瑞娜

（三門峽職業技術學院信息傳媒學院，河南三門峽 472000）

高校數字化教育資源云共享模式研究

王瑞娜

（三門峽職業技術學院信息傳媒學院，河南三門峽 472000）

與傳統的網絡應用模式比較，云計算的超大規模、虛擬化、高擴展性、高可靠性、按需服務等特點為資源共享的有效實現提供了一個新的技術選擇。本文對云環境下高校數字化資源共享模式進行了總體的設計與架構，并進行功能分析，同時結合云共享模式的類型對共享模式進行詳細部署。

數字化教育；資源共享；架構；共享模式

0 引言

將高校數字化教育資源共享的建設建立在云計算技術和服務的基礎上，可以將服務器、存儲設備等硬件的購置及共享平臺的建設、管理、安全等工作完全委托給云服務供應商，參與云共享的高校只需提供基本的聯網設備和少量管理終端就可以了。對于客戶端的設備云計算技術要求很低，只要有能接入到互聯網的終端設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，云服務供應商還提供專業的維修團隊來解決日常的網絡維護工作。隨著國內云計算技術研究的深入，很多專家和機構也相繼提出了自己的技術方案，如基于CALIS的Nebula平臺，組成數字圖書館云服務中心，用友NCS.5一體化集團管控解決方案等。這些技術方案的形成及應用能為高校實現資源云共享提供豐富的經驗和技術支持。

1 高校云共享模式架構及功能分析

1.1 總體架構模型

本文設計了基于云計算的高校數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、共享服務層共3層組成，每層的具體構成要素圖中都可以明確看出，下文會對每層的實現做詳細介紹。

1.2 資源層設計

資源層位于基于云計算環境的高校數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，是云共享系統平臺的基礎，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字資源共享的存儲設備、管理服務器、網絡設備、數據庫等軟硬件資源[1]。該層不需要專門再投入資金去建設，原有的服務器、數據庫等軟硬件設備可以繼續使用；資源池層就是將物理資源層中相同類型的資源構成同構或接近同構的資源池，比如高校數字化教育資源存儲資源池、計算資源池、軟件資源池、數據資源池等。構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將物理資源層中的服務器、存儲設備、數據庫等集成一個大的資源池，也就是把不同存儲位置的數字教育資源整合成一個大的資源池，通過云計算技術動態分配資源，同時提供統一的計算服務，提高資源的利用率。

1.3 管理中間件層設計

管理中間件層位于資源層和共享服務層之間，它是實現數字化教育資源共享的關鍵層，由圖1我們也可以看出中間件層處于云共享架構中的核心位置。該層由用戶管理、任務管理、資源管理和安全管理四部分組成，它的主要任務是對云端資源進行智能管理和動態分配，并對不同類型的資源進行性能優化和容錯處理，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、用戶環境配置、用戶交互管理、使用計費模塊；任務管理部分包括映像部署和管理、任務調度、任務執行、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、監視統計模塊；安全管理部分包括身份認證、訪問授權、綜合防護、安全審計模塊[2]。結合用戶的實際需求這些模塊不僅可以靈活部署，還可以在原系統不變的基礎上，插入新的系統，方便數據的遷移和共享，同時，也可以提供個性化的服務。比如，需要有償共享的數字化教育資源，可以設定監視統計模塊和計費模塊，而對于完全免費開放的資源就不需要加入計費模塊。

根據上述高校數字資源云共享框架模型中中間件的構成及功能，本文對云資源服務管理的過

程做了詳細分析，如圖2所示。云計算資源的管理需要經過資源注冊、資源請求、資源發現、資源調度、狀態監控和資源注銷等過程。

云計算資源服務管理首先要將可用的云計算資源注冊為資源服務，這個任務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

對云端的服務器、數據庫、資源計算及存儲能力等進行統一管理，并對資源的服務狀態進行實時監控；云計算資源的發源地和集散地位于云計算資源服務管理中心，這里存儲著已注冊資源的服務信息以及資源服務目錄信息，它主要用于發布資源服務信息，同時管理資源服務狀態；資源請求/任務管理器的服務對象是云端用戶，它負責處理云端用戶發出的資源請求，提供檢索相應資源的功能，通過把用戶的請求與云計算資源服務進行匹配和調度，以便用戶能夠及時、高效的訪問資源。

1.4 服務層設計

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

1.5 云計算資源服務實現方式的設計

根據各高校的實際情況，并結合該校的發展規劃，云服務需要為其提供適合自身發展的云共享服務解決方案。

1.5.1 中小規模的地方高校

對于規模較小的地方高校，其資金實力比較薄弱，數字化教育資源的擁有和需求相對也比較少。在傳統模式下，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，很多學校在數字化資源共享建設中就處于被動狀態。對此，在云服務模式下，中小院校完全可以利用云服務商提供的公有云來實現數字化教育資源的云共享。校方可以通過租賃，將數字化教育資源委托給實力強大的云計算服務提供商管理，同時還可以采用SaaS模式獲取云服務商提供的軟件資源。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，而且還有專業的技術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字化教育資源共享建設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，導致了資源的安全性相對較低。

1.5.2 較大規模的高校

對于國家級或綜合性等較大規模的高校，云計算的服務策略會相應進行調整。這類高校實力雄厚，數字教育資源豐富，有充足的資金搭建專屬的數字化教育資源云共享平臺，借助Hadoop、VM?ware等云技術，高校可以根據自身特點及需求在校園網環境下構建高校內部數字化教育資源云，更好地滿足用戶的需求，但是這種服務方式數據安全性好，共享性差。

1.5.3 高校聯盟混合云

隨著高校信息化建設的快速發展和云計算技術的廣泛應用，越來越多的高校加入到教育資源云共享的建設隊伍中來。高校聯盟混合云結合了公有云和私有云的優勢，不但能解決公有云的數據安全問題，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用服務程序、開放性資源放置在公有云上，將各高校關鍵、敏感的數據放置在私有云上，同時也可以在公有云中為高校劃分私有云，或將高校自建的私有云擴展到公有云中去，通過高校聯盟混合云實現高校之間資源的有效共享。

2 云共享模式分類

2.1 校內云共享模式

目前，有能力提供云計算服務的公司特別少，而且主要是為商業活動服務。與教育項目相結合的云服務更是少數而且也僅限于使用云供應商提供的計算資源。我國的教育信息化建設已經開展多年，各高校的多媒體教室、實訓實驗室、辦公室及學生宿舍等都可以連接到網絡，而且校內各部門、各院系的辦公系統也都已聯入網絡。由此可見，多數高校已經建成了一定規模的校園網，擁有了一定的數字資源。在這種情況下，高校若直接使用第三方云服務供應商提供的計算方案，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，而且還要重新進行數字資源的建設，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，一般的中小規模院校很難承受得起，這必然會阻礙數字資源共享的推廣應用。綜合分析，我們可以對高校現有的數字校園網架構進行優化升級，在對原有網絡軟硬件資源整合的基礎上進行云架構改造，這將是構建高校云環境的一個比較合適的選擇。改造前的校園網絡拓撲圖如圖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將物理位置分散的服務器、計算資源等設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，云環境下用戶就可以通過多種類型的終端設備接入到網絡，改變傳統模式下只能通過計算機連接網絡獲取資源的方式，使用戶能更靈活的訪

問資源[4]。

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

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模的高校利用公有云可以較輕松的實現數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盟，共建共享數字化教育資源。各高校在數字化教育資源的建設中都有自己的特色，比如優秀的專業建設，優質的課程教育資源等，如果各高校之間能建立聯盟，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，實現資源共享的最大化。同時，各高校的共同建設也可以降低學校獨自建設面臨的資金、人力等壓力。高校聯盟共享云服務模式可由各高校共同建設，共同享用。由圖5可知，校內、校外用戶可以通過高校聯盟統一資源共享門戶統一驗證身份并使用統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

隨著社會的快速發展，人們終身學習的意識越來越強，對數字資源的需求也越來越多，尤其是高校的優質教育教學資源更是受到很多人的青睞。以前我國的遠程網絡教育系統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，學員只能在相應的時間段內獲取遠程教育資源，課程學習結束后就無法再登錄遠程教育系統獲取資源，導致學員無法自主學習或終身學習。隨著網絡技術的快速發展，我們有能力進一步提高數字教育資源的利用率，使教育資源不再局限于校園內部或高校之間，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部的云共享平臺來獲取所需的數字資源。數字化教育資源云是各高校共建共享的，為激發資源開發的積極性，可以在大部分資源免費與社會人員共享的基礎上，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 結束語

隨著云計算技術的出現和發展，我們可以把

一個地區甚至全國高校的數字教育資源整合成“教育資源簇”進行統一管理，促進數字化教育資源的整合、節約共享的成本，促使信息的高效傳播，實現高等院校數字化教育資源共享效果最優化。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。但目前高校數字化教育資源云共享的建設過程還存在一定的難點，需要對其進行不斷地研究與實踐，以便更加優化云共享模式。

[1]張莉，王鳳領.基于云計算的高校數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.高校數字化資源云共享模式研究[J].數字技術與應用，2015(6):50-52.

[3]黃琳娜.基于云計算的數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信息資源共享系統建設[J].通信電源技術，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，三門峽職業技術學院講師，碩士，研究方向：計算機應用。