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        基于云計算平臺的教學(xué)資源平臺的設(shè)計

        2017-08-16 18:27:08田進(jìn)華黃淮學(xué)院
        數(shù)碼世界 2017年8期
        關(guān)鍵詞:云端資源庫教學(xué)資源

        田進(jìn)華 黃淮學(xué)院

        基于云計算平臺的教學(xué)資源平臺的設(shè)計

        田進(jìn)華 黃淮學(xué)院

        近幾年來,隨著海量的教育數(shù)字信息資源爆炸性的增長,對數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)檢索等關(guān)鍵技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。云計算在海量數(shù)據(jù)存儲方面的強(qiáng)大優(yōu)勢,構(gòu)建基于云計算的教學(xué)資源庫可以實現(xiàn)對海量教學(xué)資源的存儲管理,使用者可以即選即用、資源彈性管理,能有效整合各項教育服務(wù),提供數(shù)字教學(xué)及學(xué)習(xí)環(huán)境,對提高教學(xué)資源的利用率和教育信息化進(jìn)程的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

        云計算 教學(xué)資源庫 教育信息化

        近年來,隨著因特網(wǎng)的快速發(fā)展、軟件與硬件的技術(shù)提升,許多用戶對于信息服務(wù)的需求越來越高。云計算的概念就是讓使用者無論何時、何地都能夠通過互聯(lián)網(wǎng)的接口,分享在云端科技中取得以信息科技為基礎(chǔ)的服務(wù),讓用戶不需要投入大量的信息成本,就可以使用到云端服務(wù)供貨商所提供的強(qiáng)大的處理效能。云計算平臺可以幫助教師構(gòu)建個性化的教學(xué)環(huán)境。信息技術(shù)成為自主學(xué)習(xí)的重要工具。學(xué)生通過信息技術(shù)獲取所需的知識,主動掌握知識的過程。因此,構(gòu)建一個基于云計算平臺的教學(xué)資源庫,可以便捷地共享教學(xué)資源。

        1 云計算與云服務(wù)

        云計算是在網(wǎng)絡(luò)上提供一個分享平臺來使用計算機(jī)資源,一個用戶付費(fèi)的模型,這樣的形態(tài)可以讓用戶運(yùn)用少量的管理資源就可以獲得便利與滿足網(wǎng)絡(luò)需求的模型。云計算的服務(wù)可以分為三種型態(tài),第一種為軟件式服務(wù)(Software-as-a-service,SAAS),服務(wù)供貨商可以在云端的基礎(chǔ)建設(shè)中提供軟件應(yīng)用程序,這些應(yīng)用程序是由軟件供貨商進(jìn)行維護(hù)與管理。用戶不需要擁有自我的程序,只需要依據(jù)需求付費(fèi)使用供應(yīng)商所提供的服務(wù)。第二種為平臺式服務(wù)(Platform-as-a-service,PAAS),PSSA是另一種取得應(yīng)用程序的模型,PSSA可以讓用戶使用程序語言或工具來運(yùn)用云端供貨商所提供的程序服務(wù)與云端設(shè)備,也就是使用者可以更該所需要服務(wù)的需求與程序代碼而不用承擔(dān)軟件與硬件的管理責(zé)任。第三種為(Infrastructure-as-a-service,IAAS),此服務(wù)是主要建立在虛擬機(jī)上,可以提供使用者所想要開發(fā)的環(huán)境,而不用花費(fèi)金錢購買軟件、硬件、服務(wù)器、數(shù)據(jù)儲存設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。用戶只需要花費(fèi)使用的成本就可以透過網(wǎng)絡(luò)使用云端的各種軟件及硬件資源來達(dá)到其需求。

        云計算應(yīng)用是非常廣泛的,只要具有適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)媒介與平臺,云計算系統(tǒng)可以達(dá)到任何個人計算機(jī)所可以執(zhí)行的作業(yè),應(yīng)用云計算可以實現(xiàn)在任何時間任何地點(diǎn)只要能夠連上因特網(wǎng)的地方,就能夠使用云服務(wù)。云計算系統(tǒng)可以擁有強(qiáng)大的處理效能,在云計算系統(tǒng)中的用戶可以鏈接許多客戶端及網(wǎng)格計算機(jī)的處理資源,提供強(qiáng)大的信息處理能力。云計算服務(wù)提供企業(yè)或使用者只需要付出所需要服務(wù)的費(fèi)用,成本將大大降低,云計算服務(wù)系統(tǒng)提供企業(yè)將他們私人的數(shù)據(jù)儲存在云端中其他的儲存媒體中,而企業(yè)本身的儲存媒體就可以更具自由性的發(fā)揮。云計算在教學(xué)平臺建設(shè)上的運(yùn)用蘊(yùn)含巨大的能量,能夠為教學(xué)方式方法的改革帶來不可估計的影響。

        2 云計算框架概述

        Hadoop是由Apache軟件基 會底下的開放原始碼計劃中的一個平臺,提供可靠性、可擴(kuò)充性、高容錯性、分散式運(yùn)算的框架,如圖1所示。它支持在一般商用硬體構(gòu)建的大型集群上運(yùn)行的應(yīng)用,其透明地為應(yīng)用提供可靠性和數(shù)據(jù)存取能力。主要目的為提供平行運(yùn)算以及巨量資料的分析。Hadoop還提供了分布式文件系統(tǒng)(HDFS),用以儲存所有計算節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),這為整個系統(tǒng)帶來了非常高的擴(kuò)充能力。MapReduce和分布式文件系統(tǒng)的設(shè)計,使得整個框架能夠處理節(jié)點(diǎn)故障。Hadoop可加入Apache基金會其他的相關(guān)開源組件,共同組成Hadoop體系,可用的相關(guān)組件如HBase、Hive、Pig、ZooKeeper、Mahout等,為分散式運(yùn)算的設(shè)計及資料庫的管理帶來更完善的解決方案。

        圖1 hadoop系統(tǒng)

        3 教學(xué)資源庫的設(shè)計

        3.1 設(shè)計原則

        基于云平臺的教學(xué)資源庫的建設(shè)要遵循兼容共享原則,一是要充分利用、整合、吸收已有的教育資源,避免資源的重復(fù)建設(shè),二是要不斷地連續(xù)增加新的教育資源,是不斷創(chuàng)新資源,實現(xiàn)共享資源。教學(xué)資源庫的建設(shè)還要遵守開放、可擴(kuò)展性原則,基于云平臺的教學(xué)資源庫是一個開放信息倉庫,能夠容納各種文件格式和各種類型的教育資源。技術(shù)克服了硬件上擴(kuò)展的難題,因此資源平臺需要有開放的、可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)格式。根據(jù)不同的應(yīng)用需求,按照通用的數(shù)據(jù)格式提供一個開放的接口,通過接口訪問進(jìn)行資源訪問以及二次開發(fā)。

        3.2 教學(xué)資源平臺的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

        教學(xué)源資庫平臺的設(shè)計是基于云計算平臺設(shè)計的,平臺的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        圖2 云計算教學(xué)資源平臺框架

        教學(xué)資源平臺由HDFS文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)訪問系統(tǒng)、WEB控制系統(tǒng)組成。所有的教學(xué)資源都存儲HDFS文件系統(tǒng)上,由于用戶所需要的教學(xué)資源不是存儲在本地,都存儲在的大規(guī)模集群中。因此教學(xué)資源文件數(shù)據(jù)讀取與存儲的模塊,負(fù)責(zé)對將教學(xué)資源數(shù)據(jù)寫入和讀出平臺的分布式文件系統(tǒng),由教學(xué)資源數(shù)據(jù)寫入功能的教學(xué)資源存儲模塊接口和教學(xué)資源從平臺文件系統(tǒng)中讀取功能資源數(shù)據(jù)接口兩個部分組成。WEB控制系統(tǒng)在開發(fā)框架中,作為視圖層。

        3.3 教學(xué)資源平臺數(shù)據(jù)模塊實現(xiàn)

        為滿足學(xué)生進(jìn)行知識的構(gòu)建的要求,教學(xué)資源的結(jié)構(gòu)設(shè)計按專業(yè)分類,構(gòu)建體系化的課程資源平臺,在體系化的資源平臺中按照專業(yè)代碼進(jìn)行建設(shè)和管理,能夠滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需求,實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí),從而提高學(xué)習(xí)的效率。

        3.4 資源存儲設(shè)計

        云平臺資源存儲訪問模塊基于的實現(xiàn),整個教學(xué)資源平臺資源存儲訪問的架構(gòu)如圖3所示。在云教學(xué)資源平臺中,應(yīng)用程序?qū)⒃诿恳粋€運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)上安裝,將配置為系統(tǒng)的負(fù)載均衡中介,統(tǒng)一調(diào)度組成的應(yīng)用集群。集群提供對外的域名服務(wù),由此可以對集群存儲的資源進(jìn)行訪問??蛻敉ㄟ^集群自帶的均衡負(fù)載能力進(jìn)行獲取到資源所在節(jié)點(diǎn),這樣既進(jìn)行了有效的均衡負(fù)載,同時控制了每個資源節(jié)點(diǎn)并發(fā)的訪問量控制,保證了資源的訪問速度。

        圖3 教學(xué)資源平臺資源存儲訪問的架構(gòu)

        3.5 基于云計算的資源共享平臺的體系結(jié)構(gòu)訪問流程

        教學(xué)資源平臺的展示模塊需要從數(shù)據(jù)訪問層中提供的統(tǒng)一對外接口讀取教學(xué)資源,從這些接口中讀出的資源通過瀏覽器或者其他客戶端對外進(jìn)行顯示。資源數(shù)據(jù)的讀取包含兩種類型:數(shù)據(jù)列表讀取和實體數(shù)據(jù)讀取。整個資源的訪問流程如圖4所示。在圖4中顯示了教學(xué)資源平臺進(jìn)行教學(xué)資源數(shù)據(jù)讀取的處理流程,分為資源列表請求和資源數(shù)據(jù)請求的兩類流程。

        圖4 教學(xué)資源請求流程

        4 基于云計算的資源共享平臺的教學(xué)設(shè)計應(yīng)用

        基于云計算的《大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)》資源共享平臺的教學(xué)設(shè)計應(yīng)用,是以數(shù)據(jù)查詢功能的教學(xué)內(nèi)容為例,開展信息化教學(xué)設(shè)計,設(shè)計的基本思想如圖所示,基于云計算的共享學(xué)習(xí)中,教師和學(xué)習(xí)者通過課堂和優(yōu)質(zhì)資源共享平臺進(jìn)行交互,師生借助平臺開展信息的發(fā)布、信息的加工、信息的共享與反饋,在基于云計算的優(yōu)質(zhì)資源共享平臺的輔助下,結(jié)合課堂交流思維方法,最終完成整個教學(xué)任務(wù)。

        [1]王艷紅.高校教學(xué)資源庫的構(gòu)建與管理[J].遼寧師專學(xué)報(自然科學(xué)版).2009(02)

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        田進(jìn)華(1982—),男,河南泌陽人,碩士,實驗師。研究方向:計算機(jī)應(yīng)用。

        河南省教育廳2016年度河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項目(編號16B120002):基于云平臺的校園教學(xué)資源庫的設(shè)計與開發(fā)。

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