孟華鋒

網(wǎng)格已經(jīng)成為當前國際計算機技術(shù)研究的熱點和前沿領域,它代表了繼Internet和Web之后的第三次浪潮。隨著我國教育信息化的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡上的教育資源日漸增多。但目前絕大部分的教育資源分散在各個學?；蚓植康貐^(qū)的資源數(shù)據(jù)庫中。為了在最大限度利用已有教育資源(如課件、教案、論文、試題,素材等),避免重復開發(fā),達到資源共享,本文結(jié)合網(wǎng)格技術(shù),提出基于網(wǎng)格的教育資源共享系統(tǒng)的設計思想,有效地實現(xiàn)教育資源的共享。

1 網(wǎng)格概述

網(wǎng)格是借鑒電力網(wǎng)(electric power grid)的概念提出來的,它就是一個集成的計算與資源環(huán)境,或者說是一個計算資源池。簡單地講,網(wǎng)格能夠把整個互聯(lián)網(wǎng)集成為一臺巨大的超級計算機,實現(xiàn)全球范圍的計算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識資源、專家資源、設備資源甚至是人才等相關(guān)的廣泛分布的各種資源的全面共享。共享和協(xié)作是網(wǎng)格的基本理念。

2 基于網(wǎng)格的教育資源共享體系結(jié)構(gòu)

目前,在我國教育領域存在教育資源管理分散、資源重復開發(fā)購置,以及資源利用率不高和資源整合困難等問題。利用網(wǎng)格技術(shù),教育資源封裝成為網(wǎng)格服務,通過構(gòu)建開放性的學習環(huán)境和廣域的教育資源共享環(huán)境,可以實現(xiàn)教育資源的共享與協(xié)作,促進跨部門、跨行業(yè)的合作與交流,提高整體教學和科研水平。

“五層沙漏結(jié)構(gòu)”和開放網(wǎng)格服務體系結(jié)構(gòu)OGSA是2個比較重要的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系。在“五層沙漏結(jié)構(gòu)”和OGSA結(jié)構(gòu)的基礎上,提出基于網(wǎng)格的教育資源共享體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)模型自底向上分為5層,最底層是基礎設施層,提供基本的網(wǎng)絡支撐環(huán)境和各種需要被共享的邏輯資源和物理資源,基本面向服務體系結(jié)構(gòu)層提供SOA(simple object access protocol)的基本實現(xiàn)環(huán)境。

網(wǎng)格中間件層是網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的核心。網(wǎng)格中間件是網(wǎng)格基礎設施的關(guān)鍵部分,它屏蔽網(wǎng)絡計算資源的異構(gòu)性,支持網(wǎng)絡計算資源的統(tǒng)一管理、分布調(diào)度與安全控制。網(wǎng)絡中間件層包括基于SOA的中間件,它為共享與協(xié)作等網(wǎng)絡特性提供支持。消息中間件(MOM)、服務聚合、數(shù)據(jù)中介服務、網(wǎng)格信息服務和可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)仁欠站W(wǎng)格的核心中間件。

共享與協(xié)作是網(wǎng)格系統(tǒng)的的根本特征,跨組織廣域大范圍資源協(xié)調(diào)與問題解決是網(wǎng)格應用的主要目的。針對資源的分布性、存放的普適性以及完成大協(xié)作任務的多資源動態(tài)分配問題,需要在統(tǒng)一的調(diào)度框架下協(xié)調(diào)資源的使用以優(yōu)化系統(tǒng)整體性能。協(xié)作上下文管理為群組協(xié)同任務的解決提供上下文信息共享空間。在資源共享環(huán)境中,通過語義標注和語義查詢服務,借助消息中間件和服務聚合等中間件的支持,基于發(fā)布/訂閱通知機制以及概念檢索模型實現(xiàn)學習資源的推拉服務。

最上層是領域應用層,它面向特定的應用領域,如E-Learning、遠程教育等。

3 實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

實現(xiàn)基于網(wǎng)格的教育資源共享模型的關(guān)鍵技術(shù)是如何為用戶提供一個安全可靠的協(xié)同工作環(huán)境,負責管理與調(diào)度廣域異構(gòu)節(jié)點的計算能力與信息資源,為用戶提供單一映象的系統(tǒng),保證用戶透明地操作和訪問網(wǎng)絡資源,支持多編程環(huán)境的協(xié)同計算與應用服務。正如元計算專家L. Smarr和C. E. Catlett所認為的那樣:最終,除了一臺擺在桌面上的計算機外,用戶將察覺不到對其他計算機資源的使用,因為系統(tǒng)擁有通過網(wǎng)絡延伸并獲得任何所需計算資源的能力。

3.1 網(wǎng)格標準的制定正如TCP/IP協(xié)議是因特網(wǎng)的核心一樣,構(gòu)建網(wǎng)格計算也需要對標準協(xié)議和服務進行定義。我國在網(wǎng)格計算技術(shù)方面,迄今為止還沒有正式的標準,但在核心技術(shù)上,相關(guān)機構(gòu)與企業(yè)已達成一致——由美國Argonne國家實驗室與南加州大學信息科學學院(ISI)合作開發(fā)的Globus Toolkit軟件包已成為網(wǎng)格計算事實上的標準。

3.2 安全控制網(wǎng)格環(huán)境下數(shù)據(jù)安全保障尤為重要。網(wǎng)格應用的最大難題是系統(tǒng)的安全性。由于網(wǎng)格的節(jié)點位于不同地區(qū),節(jié)點間如何安全地共享數(shù)據(jù)資源,如何保證共享數(shù)據(jù)的完整性是要著重解決的問題。網(wǎng)格安全主要包括網(wǎng)格系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)傳輸安全、信息存儲安全等。在構(gòu)建完善的安全機制的同時,還要避免安全驗證耗費過多的系統(tǒng)資源。

4 結(jié)論

綜上所述,網(wǎng)格強調(diào)的是全面地共享資源,全面地應用服務,所以將網(wǎng)格技術(shù)應用到教育領域,對于構(gòu)建大規(guī)模教育資源共享平臺,避免重復建設,降低教育信息化的成本,推進教育信息化的發(fā)展,具有深遠的社會意義。

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