劉海龍 王 妍

（河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 保定 071000）

云計算在高校教學(xué)資源共享平臺的應(yīng)用

劉海龍 王 妍

（河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 保定 071000）

高校教學(xué)資源共享是通過網(wǎng)絡(luò)建立一個教學(xué)資源共享和交流的場所。利用這個平臺，我們可以方便快捷地訪問豐富的教學(xué)資源和信息。近年來，國內(nèi)許多高校都陸續(xù)建成了一些資源共享平臺，這為教師教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)都提供了很大幫助。但是教學(xué)資源共享的范疇限于學(xué)校內(nèi)部資源開發(fā)與調(diào)用。云計算技術(shù)的出現(xiàn)，為高校教育提供了一個新的具有集成、開放、虛擬和自治特征的服務(wù)平臺，可以有效的解決當(dāng)前教育領(lǐng)域面臨的資源共享與協(xié)作難題。

云計算；教學(xué)資源共享；Hadoop

一、引言

隨著我國教育體制改革的不斷深入以及經(jīng)濟社會發(fā)展對人才質(zhì)量內(nèi)涵提出的新要求，學(xué)校內(nèi)部單一教學(xué)資源平臺己經(jīng)不能應(yīng)對更加復(fù)雜的需求，出現(xiàn)了學(xué)校內(nèi)部教學(xué)資源與外部教學(xué)資源的集成應(yīng)用需求。為解決擴展性教學(xué)資源集成，急需研究和建立開放教學(xué)資源平臺體系結(jié)構(gòu)，支持學(xué)校間教學(xué)資源平臺協(xié)同開發(fā)，透明地獲取所需資源，實現(xiàn)學(xué)校間的松耦合協(xié)作和面向任務(wù)的資源動態(tài)重構(gòu)。云計算技術(shù)的出現(xiàn)，為高校教育提供了一個新的具有集成、開放、虛擬和自治特征的服務(wù)平臺，可以有效的解決當(dāng)前教育領(lǐng)域面臨的資源共享與協(xié)作難題。

二、云計算在國外教育資源共享的應(yīng)用

美國肯塔基州就將云計算應(yīng)用到擁有10200名學(xué)生的該學(xué)區(qū)中。通過云服務(wù)平臺，將原來過時廢棄在倉庫中的1400臺計算機轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蚱鹱饔玫奶摂M機。正因為云服務(wù)不需要本地計算機有硬盤，這種轉(zhuǎn)換才成為可能。云計算在英國的院校中也有一席之地。很多英國高等教育機構(gòu)，均利用了谷歌的程序。學(xué)生的應(yīng)用需求和削減支出是主要的推動因素。同樣非洲也歡迎云計算。已經(jīng)有很多非洲的教育機構(gòu)選擇了云計算服務(wù)，選擇云計算的主要動力來自于不完備的IT基礎(chǔ)設(shè)備和沒有資金去更新軟硬件設(shè)備。谷歌已經(jīng)與很多東非教育機構(gòu)達成合作關(guān)系，為這些學(xué)校提供谷歌的云計算服務(wù)。

三、云計算在高校教學(xué)資源共享平臺中的實施方案

（一）資源共享平臺系統(tǒng)架構(gòu)

為了更好的對云計算中的教育資源進行管理，首先需要了解其宏觀的資源管理架構(gòu)。架構(gòu)通?？梢苑譃槲锢砑軜?gòu)和邏輯架構(gòu)。物理架構(gòu)是指計算機、服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的物理連接結(jié)構(gòu)；而邏輯架構(gòu)則是從各個元素所發(fā)揮的功能角度來區(qū)分它們的角色并描述了它們之間的關(guān)系。物理架構(gòu)和邏輯架構(gòu)是可以相互進行映射的。

系統(tǒng)架構(gòu)是建立云計算環(huán)境首先需要考慮的關(guān)鍵問題。調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)通常與數(shù)據(jù)中心架構(gòu)密切相關(guān)，目前在有管理需求的大規(guī)模分布式環(huán)境下多是考慮的多級分布式體系結(jié)構(gòu)。

（二）云計算框架Hadoop

在目前許多開源的云計算框架之中，Hadoop是其中最為著名的一個。很多大型企業(yè)都對Hadoop進行了應(yīng)用，并結(jié)合企業(yè)的具體業(yè)務(wù)進行了大量的改進工作。Hadoop由許多模塊組成，其包括 Hadoop Common,HDFS,Mapreduce和 Zookeeper等等。Hadoop框架允許用戶在大規(guī)模集群設(shè)備上使用簡單的并行編程語言泛型對海量數(shù)據(jù)集合進行分布式地處理。在Hadoop集群系統(tǒng)中可能擁有成百上千個獨立的物理設(shè)備。每個物理設(shè)備都有其各自的計算與存儲能力。不像其它傳統(tǒng)方案依靠硬件設(shè)備來提供高可靠性，Hadoop本身就被設(shè)計為在應(yīng)用軟件層可以隨時檢測并處理節(jié)點失效問題。

（三）如何消除HDFS性能瓶頸

教育資源共享平臺在設(shè)計過程中就不應(yīng)對所有數(shù)據(jù)都一視同仁，而需要根據(jù)實際需求區(qū)別對待，例如更為有價值的數(shù)據(jù)理應(yīng)得到更多的重視，并為其分配更多的存儲資源，即建立更多的副本以應(yīng)對高并發(fā)訪問，降低訪問延遲，同時還可以提高數(shù)據(jù)的安全性與穩(wěn)定性。因此可以在HDFS的基礎(chǔ)上進行改進，在名字節(jié)點之上增加了一個系統(tǒng)控制器。

在HDFS的原型設(shè)計中，其通過文件數(shù)據(jù)塊(Block)副本的方式解決其并行讀取的問題。副本的數(shù)目在整個集群運行之前被存儲，并且在整個系統(tǒng)運行中是統(tǒng)一且固定的(系統(tǒng)管理員可以通過配置文件進行重新配置，但更改的也是全局配置)。所有的數(shù)據(jù)節(jié)點都會采用這個配置，即數(shù)據(jù)節(jié)點上的所有文件塊都會有相同的副本數(shù)目。

因此在此場景下文件副本的差異化配置就顯得十分必要了。但數(shù)據(jù)節(jié)點以及云計算運營商難以知曉哪一個或哪一些文件會在較長時間內(nèi)被高頻率訪問從而成為熱點文件。如果采用固定的配置方法，則系統(tǒng)配置難以跟上用戶需求的快速變化。基于Hadoop分布式開源架構(gòu)的云計算本身就擁有簡單的副本機制，包括副本的創(chuàng)建、故障節(jié)點檢測與處理等等功能。但是該架構(gòu)缺乏對副本的動態(tài)調(diào)整功能，無法靈活應(yīng)對用戶需求的快速變化。

四、結(jié)論

綜上所述文件數(shù)據(jù)塊副本數(shù)目的動態(tài)調(diào)整成為最好的選擇。云計算存儲資源動態(tài)調(diào)度機制（Cloud computing Storage resource Dynamically Scheduling scheme，CSDS)能夠解決上述問題。

[1]羅軍舟,金嘉暉,宋愛波,東方.云計算：體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù).通信學(xué)報，2011.

G64

A

1005-5312（2014）02-0247-01

2013年保定市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展指導(dǎo)計劃項目“基于云計算的高校教學(xué)資源共享平臺研究”（13ZG014）。