王志方　曾凡亭

摘要：云計算給信息產(chǎn)業(yè)帶來一場工業(yè)革命，各行各業(yè)依托云計算這樣一種新型平臺，對信息資源進行全面的整合，高校教學信息資源整合一直是教育信息化的重點，本文在結(jié)合當前高校教學信息資源整合現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，通過對云計算定義及優(yōu)勢的分析，提出了云平臺下整合高校教學信息資源的構(gòu)想。

關(guān)鍵詞：云計算；資源整合；信息教育

● 云計算定義及優(yōu)勢

美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）對云計算作出如下定義：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進入可配置的計算資源共享池（包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用軟件和服務(wù)等），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進行很少的交互。從純技術(shù)角度來定義，云計算是一種分布式并行計算系統(tǒng)，由一組通過各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互連接的虛擬化的計算資源組成，通過用戶和服務(wù)商預(yù)先制定的服務(wù)協(xié)議，作為一個動態(tài)的計算資源實體來提供各種服務(wù)。[1]

由云計算定義可知，云計算給信息產(chǎn)業(yè)帶來了一種高效的模式，它具有以下優(yōu)勢。

1.成本優(yōu)勢

節(jié)約硬件成本，云計算具有超強的計算和存儲能力，它可以為用戶省下昂貴的硬件費用，可以避免硬件更新造成的損失，還可以省下硬件維護費用等；節(jié)約軟件成本，用戶可以省下軟件維護、軟件二次開發(fā)和軟件注冊方面的費用；人工成本，用戶可以省下軟硬件日常維護的費用。

2.資源優(yōu)勢

云計算不僅具有超強的存儲能力，而且具有協(xié)同工作和資源共享特性，極大地方便了用戶訪問資源，提高了協(xié)同工作解決問題的能力。

3.效率優(yōu)勢

云計算的集中化管理極大地提高了用戶系統(tǒng)部署和維護效率。[2]

● 云平臺下高校教學信息資源整合架構(gòu)

云平臺下高校教學信息資源整合架構(gòu)如下圖所示，由基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）層、平臺即服務(wù)（PaaS）層、軟件即服務(wù)層（SaaS）和云管理層組成。

1.基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層

基礎(chǔ)設(shè)施資源包括計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源、操作系統(tǒng)和中間件等，IaaS將這些硬件和基礎(chǔ)軟件以服務(wù)的形式交付給用戶，使用戶可以在這個平臺上安裝部署各自的應(yīng)用系統(tǒng)，主要平臺包括單機虛擬化、多機虛擬化、高性能網(wǎng)絡(luò)路由器、VPN、云操作系統(tǒng)和云中間件等。

2.平臺即服務(wù)層

該層面向互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)者，把軟件開發(fā)、測試、部署、運行環(huán)境通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶，從而簡化應(yīng)用程序開發(fā)和部署工作，PaaS主要平臺包括分布式數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器、開發(fā)部署工具、多租戶架構(gòu)、數(shù)據(jù)管理、工作流和SOA等。

3.軟件即服務(wù)層

SaaS是一種以互聯(lián)網(wǎng)為載體，以瀏覽器為交互方式，把服務(wù)器端的程序軟件傳給遠程用戶來提供軟件服務(wù)的應(yīng)用模式。[3]主要平臺包括在線多模式教學系統(tǒng)、學生信息管理系統(tǒng)、教學資源云存儲系統(tǒng)和教學信息云管理系統(tǒng)。

4.云管理層

該層負責云平臺的管理，主要包括用戶管理、監(jiān)控系統(tǒng)、計費管理、安全管理、服務(wù)管理、資源管理、容災(zāi)管理、運維管理和客戶支持等。

● 實現(xiàn)云平臺下高校教學資源整合的關(guān)鍵技術(shù)

1.虛擬化技術(shù)

虛擬化為數(shù)據(jù)、計算能力、存儲資源及其他資源提供了一個邏輯視圖，而不是物理視圖，為用戶和應(yīng)用程序提供便捷服務(wù)。云平臺下高校教學資源整合需要使用單機虛擬化和多機虛擬化技術(shù)。Hypervisor技術(shù)是單機虛擬化的代表，是指能夠讓多個操作系統(tǒng)同時運行在同一個硬件主機系統(tǒng)上的技術(shù)，Hypervisor對客座操作系統(tǒng)執(zhí)行控制和管理。最受關(guān)注的Hypervisor產(chǎn)品有基于Linux的KVM和Xen兩種軟件。多機虛擬化是云計算的根基，它的目標是統(tǒng)一管理虛擬化計算環(huán)境，一個云可以包含幾個基于單機的多虛擬機到上千虛擬化單機。Hypervisor可以通過虛擬化技術(shù)把一個異構(gòu)的系統(tǒng)變成一個同構(gòu)的系統(tǒng)，即把不同的機器虛擬化為運行同一個OS版本的機器，便于多機虛擬化系統(tǒng)的管理及其他功能。多機虛擬化典型的產(chǎn)品是VMWare的vSphere4、微軟Hyper-V及開源的oVir系統(tǒng)等。

2.海量數(shù)據(jù)存儲

云平臺下高校教學資源整合需要大量服務(wù)器同時為大量用戶服務(wù)，因此采用分布式存儲的方式存儲數(shù)據(jù)，用冗余存儲的方式保證數(shù)據(jù)的可靠性。典型的海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)是Google文件系統(tǒng)GFS，它是一個可擴展的分布式文件系統(tǒng)，用于大型的、分布式的、對大量數(shù)據(jù)進行訪問的應(yīng)用。分布的、海量的數(shù)據(jù)需要進行處理、分析，因此數(shù)據(jù)管理技術(shù)必須能夠高效地管理大量的數(shù)據(jù)，典型的數(shù)據(jù)處理模型是MapReduce，它是Google開源的大型數(shù)據(jù)的分布式處理模型，典型的數(shù)據(jù)管理技術(shù)是Google的BigTable，它把所有數(shù)據(jù)都作為對象來處理，形成一個巨大的表格，用來分布存儲大規(guī)模結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。Hadoop的核心技術(shù)是GFS、MapReduce和BigTable，它是Apache開源組織的一個具有高可靠性和良好擴展性的分布式系統(tǒng)。

3.云中間件

云中間件是實現(xiàn)云平臺下高校教學資源整合承上啟下的系統(tǒng)核心。云中間件包括消息傳遞軟件、并行高性能文件系統(tǒng)中間件、負載均衡軟件和任務(wù)調(diào)度軟件組成。云中間件中比較流行的有Nimbus、Eucalyptus和OpenNebula等。[4]

4.云監(jiān)測技術(shù)

云監(jiān)測是云計算平臺的一個重要技術(shù)。云平臺用戶可以運行云監(jiān)測軟件來監(jiān)測其工作的進程，掌握設(shè)備的使用狀況，同時可以獲得相關(guān)的日志信息；服務(wù)器可以用云監(jiān)測軟件來監(jiān)測設(shè)備的性能、發(fā)現(xiàn)故障；管理員可以使用云監(jiān)測軟件分析設(shè)備的使用情況，并對未來的需求做出預(yù)測和判斷。典型的監(jiān)測軟件是Chukwa，它是建立在Hadoop上的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，用以監(jiān)測和分析大規(guī)模分布式系統(tǒng)。[5]

● 總結(jié)

云平臺下整合高校教學信息資源雖然有很多優(yōu)勢，但是也有一定的缺點。這些缺點包括安全問題、網(wǎng)絡(luò)帶寬問題、用戶接納問題和教育資源管理問題等。[6]而能否克服這些缺點，是云計算能否應(yīng)用到教育信息化中的關(guān)鍵因素。隨著云計算的發(fā)展，國內(nèi)外的開放大學和研究機構(gòu)都在建設(shè)云平臺，相信在未來云計算能夠更合理地應(yīng)用到教育信息化中。

參考文獻：

[1]周洪波.云計算技術(shù)、應(yīng)用、標準和商業(yè)模式[M].北京：電子工業(yè)出版社.2011.

[2]馬濤.基于云計算的高校網(wǎng)絡(luò)教育平臺探究[D].吉林：長春師范大學.2012.

[3]雷萬云，等.云計算技術(shù)、平臺及應(yīng)用案例[M].北京：清華大學出版社.2011.

[4]Amrani， Chaker El， et al. A Compartive Study of Cloud Computing middleware[J]. Proceedings of the 2012 12th IEEE/ACM International Symposium on Cluster， Cloud and Grid Computing （ccgrid 2012）. IEEE Computer Society， 2012.

[5]劉鵬.云計算（第二版）[M].北京：電子工業(yè)出版社.2011.

[6]Mokhtar， Shamsul Anuar， et al. Cloud computing in academic institutions[J].Proceedings of the 7th International Conference on Ubiquitous Information Management and Communication. ACM， 2013.