周修考

(陽光學院)

云計算在區(qū)域教育資源共享中的應用*

周修考

(陽光學院)

通過對云計算技術的研究，針對教育信息化資源建設的合理規(guī)劃合理配置提出了架構區(qū)域教育資源共享的模型框架.通過對IaaS、PaaS以及SaaS等多種云計算的服務形式進行詳細的比較分析，同時，基于此對區(qū)域教育資源共享云計算平臺的網(wǎng)絡結構進行了設計，并具體闡述了該平臺的功能.

云計算; 教育資源; 區(qū)域教育; 資源共享

0 引言

隨著高校信息化進程的逐步推進，信息化資源愈加豐富，針對構建各類信息化數(shù)據(jù)資源的投入也逐步增大.因此，如今人們面臨的首要問題即為如何對高等教育信息化資源的構建進行合理規(guī)劃以及合理配置[1].資源共享是信息化建設進程的最終目的，為了達到這一目的，在一定的區(qū)域之內(nèi)就要求優(yōu)化配置教育資源、達到統(tǒng)一規(guī)劃數(shù)據(jù)資源，以達到實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫資源共享的目的.存儲空間、網(wǎng)絡服務以及數(shù)據(jù)存儲等一系列問題都通過云計算所實現(xiàn)的區(qū)域教育資源共享得到了解決，同時，使得提供給人機交互等方面的信息化服務更加多種多樣[2].云計算能夠給科研單位以及高校提供更為實際安全高效的應用平臺，利用網(wǎng)絡的手段，完成了區(qū)域內(nèi)教育資源共享的實現(xiàn)，使得教育資源的效益發(fā)揮到最大.

1 云計算應用在區(qū)域教育資源共享的意義

在區(qū)域教育資源共享中，云計算應用和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心相比優(yōu)勢明顯，云計算應用能夠使得資源共享的管理能力以及教育資源平臺的服務強度得以提高.

1.1計算能力強大覆蓋全面

云計算的規(guī)模強大，同時計算能力都特別強，云計算服務器在惠普以及微軟等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中通常多達數(shù)十萬甚至更多，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心的計算能力和云計算的這種超強計算能力是無法進行比較的.同時，云計算平臺這種通過各種終端能夠隨時隨地地對云數(shù)據(jù)中心進行訪問的特征，使得運用云計算技術構建的教育資源平臺中所包含的資源內(nèi)容更加豐富，覆蓋的面積更加廣泛，用戶使用數(shù)量也更加龐大.

1.2數(shù)據(jù)存儲安全可靠

所有信息系統(tǒng)中需要解決的首要為題即為安全問題，利用各個云服務企業(yè)所提供的大型數(shù)據(jù)處理服務器群可以實現(xiàn)云計算存儲的功能，上述的數(shù)據(jù)中心里有各種各樣的監(jiān)控監(jiān)測設備，這些設備能夠更加合理的根據(jù)不同用戶的不同要求來分配安排資源，同時，這些設備都有各專業(yè)的人員進行管理，以保證用戶的資源數(shù)據(jù)更加的可靠安全[3].針對教育資源這一部分，可以考慮根據(jù)具體的需求來把資源進行分級的存儲，以實現(xiàn)使用資源的過程中要按照共享的權限這一手段，由此而來更加全面的對數(shù)據(jù)資源的安全性和共享性進行保護.

1.3經(jīng)濟高效易擴展

通過對云計算平臺的運用，使得教育管理部門以及各學校的大規(guī)模的設備采購行為得以減少，同時，也使得各教育分支機構管理服務器的投入成本得以減少，通過對標準和接口進行統(tǒng)一的規(guī)范，能夠有效地減少成本的投入.更新速度快是信息化設備的一個主要特征，云數(shù)據(jù)中心的運用一方面能夠使得高規(guī)格的硬件集成資源得以使用，另一方面能夠有效的提供擴展，在用戶需要進行應用系統(tǒng)或者數(shù)據(jù)規(guī)模改變的過程中，能夠隨時隨地的按照用戶的需求做出調(diào)整，可以充分滿足參與單位調(diào)整變化、教育資源不斷更新等一系列需求[4].

2 云計算的服務形式在區(qū)域教育資源共享中的應用

2.1云計算的服務形式IaaS、PaaS、SaaS的特點

云計算服務無論是從軟件服務還是到硬件設備，服務形式都可以按照其各自的功能差異以及適用對象的不同分為IaaS、PaaS以及SaaS三種： IaaS、PaaS和SaaS三種服務分別從各不相同的技術層面給用戶提供了高性能以及可靠安全的服務[5].IaaS、PaaS以及SaaS三種服務形式的特點各不相同，表1對這三種服務形式的特點進行了比較，通過下表能夠清晰地看出它們之間存在的聯(lián)系和區(qū)別.

表1 IaaS、PaaS、SaaS的特點

(1)IaaS

IaaS(infrastructure as a service)，又名為基礎設施即服務，能夠提供硬件的基礎設施服務[6].如交換機、服務器等硬件資源設備通過信息自動化技術以及虛擬化技術來排列分配，進行資源的充分整合，之后再通過網(wǎng)絡傳輸?shù)男问綄τ脩粜枨蟮幕A施設完成了硬件服務的構建.在使用的過程中，用戶完成代碼編寫、數(shù)據(jù)上傳和系統(tǒng)環(huán)境建設等一系列操作.市面上目前主要是Santa Barbar公司研究開發(fā)的Eucalyptus以及亞馬遜公司研究開發(fā)的Amazon EC2等產(chǎn)品.

(2)PaaS

PaaS(platform as a service)，又名平臺即服務，擴展了基礎設施服務形式，同時也可以承載SaaS等一系列高級服務[7].處于PaaS層的用戶不需要考慮如網(wǎng)絡連接、存儲方式、操作系統(tǒng)等基礎問題，只需要考慮進行數(shù)據(jù)傳輸以及程序便攜.一般情況下，大多數(shù)數(shù)據(jù)量巨大的網(wǎng)絡平臺的服務都由PaaS層來提供，因此，PaaS層的主要技術即為處理及存儲海量數(shù)據(jù)的技術，通過運用Paas層的功能能夠?qū)崿F(xiàn)資源調(diào)度和海量數(shù)據(jù)管理的高效進行.市場上目前主要有微軟公司研究開發(fā)的Windows Azure，以及谷歌公司研究開發(fā)的Google App Engine等產(chǎn)品.

(3)SaaS

SaaS(software as a service)，又名軟件即服務，其中的服務和計算都是在完全虛擬的硬件上來完成進行的[8].云計算開發(fā)商在SaaS層主要提供了所有軟硬件運行平臺以及硬件基礎設施，同時包含了所有的維護實施等服務.用戶在使用的過程中，不需要考慮軟件建設、設備建設、服務器機房建設以及技術人員等一系列問題，只需進行所需要數(shù)據(jù)的傳輸.使用者的桌面應用在SaaS層將直接移植到Web，基于Web的軟件是直接由開發(fā)商來進行提供的，可以進行對應程序的直接訪問工作.市場上目前有IBM公司研究開發(fā)的IBM Cloud Labs、谷歌公司研究開發(fā)的Google App等產(chǎn)品.

2.2基于云計算的區(qū)域教育資源共享模型框架

在區(qū)域教育資源共享中，云計算所產(chǎn)生的作用巨大，云計算的應用能夠使得區(qū)域教育資源共享發(fā)展的定位發(fā)生改變.目前部分教育資源共享云服務模式的服務一般情況下只是局限于SaaS層[9].若想要在縣、市、省乃至全國范圍內(nèi)完成教育資源的共享，從長遠的發(fā)展角度來分析，在設施服務層次以及平臺服務層次的范疇內(nèi)進行完善和長足發(fā)展就十分的重要.要完成教育資源共享服務的發(fā)展實現(xiàn)由云計算服務的接受者到云計算的提供者這一方向，從而形成真正意義上的“教育資源云”.如圖1所示為區(qū)域教育資源共享云計算平臺模型框架的構想.

圖1 區(qū)域教育資源共享云計算平臺模型框架

針對教育資源共享，云計算平臺中所提供的SaaS層服務滿足了對教育信息系統(tǒng)的應用、遠程教育視頻點播以及教育資源數(shù)據(jù)共享等眾多領域的需求，十分的適合如地、縣級等小型區(qū)域教育資源共享的應用.針對教育資源共享，云計算平臺中所提供的PaaS層服務滿足了對教育信息化標準服務、云計算平臺管理、云計算數(shù)據(jù)存儲等領域的需求，非常適合如市級等中型區(qū)域的教育資源共享的應用[10].針對教育資源共享，云計算平臺中所提供的IaaS層服務滿足了對信息系統(tǒng)處理、教育云數(shù)據(jù)存儲、虛擬化操作系統(tǒng)、區(qū)域教育網(wǎng)絡等眾多領域的需求，適合如省級、國家級等大型區(qū)域教育資源共享的應用.無論共享應用屬于哪一種區(qū)域，都是通過教育網(wǎng)或者城域網(wǎng)來作為計算機互聯(lián)網(wǎng)絡完成其主要功能的.當處于這樣的網(wǎng)絡環(huán)境中時，可以讓資源需求者，如科研人員、教師以及學生等在相對獨立安全的網(wǎng)絡環(huán)境下完成其科研以及學習工作，從而有效地提高了科研水平、教育教學以及學習的質(zhì)量.

3 區(qū)域教育資源共享云計算平臺網(wǎng)絡架構

3.1區(qū)域教育資源共享云計算平臺的功能

只有先進的技術才能支撐區(qū)域教育資源共享的發(fā)展，但是信息孤島情況在現(xiàn)有的科研機構以及高校等所構建的教育資源庫中存在的現(xiàn)象十分嚴重，同時，重復建設的情況也非常嚴重.云計算技術使得教育信息化未來的發(fā)展發(fā)生了巨大的改變，云計算技術還為教育資源的共享提供了強大的技術平臺，以及發(fā)展所需要的全部硬件設備，基于此，一個針對區(qū)域教育資源共享的實用的技術資源空間得以架構.針對區(qū)域教育資源共享所構建的云計算平臺中包含了基于云計算的教育以及其相應的輔助教學內(nèi)容，主要包含的技術有存儲技術、虛擬化技術、數(shù)據(jù)安全技術、海量數(shù)據(jù)處理技術、云視頻等相關技術.

(1)云計算輔助教學

云計算輔助教學，簡稱CCAI(Cloud Computing Assisted In-structions)，即教育者在對學生進行教學活動的過程中，可以利用云計算平臺中所提供的各種各樣的信息化輔助方法[11].其中，云計算輔助教學所提到的教學活動一般包括了正式的面授式學習以及各累非正式的學習活動，云計算輔助教學不僅使得原有的傳統(tǒng)課堂教學的方式更加豐富多彩，同時也使得學生學習的方式更加的靈活多變，即只要有網(wǎng)絡就可以學習，而且還能夠根據(jù)學生自己的需求選擇學習資源，定制適合自己實際情況的學習內(nèi)容.上述優(yōu)點正是利用了云計算平臺為用戶的教學共享平臺所提供的自由的空間以及海量的資源.通過云計算平臺所提供的資源共享，一方面從很大程度上使得學校對自身網(wǎng)絡服務器以及校園網(wǎng)存儲設備的采購成本得以減少，另一方面也使得學生的自主學習能力得以提升，同時，使得學生的思維能力以及學習興趣的培養(yǎng)得以加強.

(2)基于云計算的教育

基于云計算的教育，簡稱CCBE(Clouds Computing Based Education)，即教育者的教育活動通過對云計算平臺提供的各種各樣的信息化輔助手段的利用來進行.基于云計算的教育方式和云計算輔助教學的主要區(qū)別在于前者的外延更加的廣泛，基于云計算的教育中包含了學歷學位教育、各種技術培訓、成人教育、終身教育、特殊教育等，換言之，即能夠在教育的各個領域中都可以利用云計算技術來使得學習者的技能和只是得以增進.基于云計算的教育這一概念是計算機科學與教育科學的完美結合，從一定程度上等同于基于云計算的各類教育活動的總和，其中甚至包含了教育資源的設計以及管理的過程.

3.2區(qū)域教育資源共享云計算平臺的網(wǎng)絡結構設計

區(qū)域教育資源共享云計算平臺主要為其所屬的區(qū)域內(nèi)的科研機構、教育主管政府機構、高等教育科研院校以及中小學、圖書館和職業(yè)技術學校等各類機構和部門提供了一個可共享的全覆蓋的綜合性教育服務平臺.該平臺所要構建的綜合資源共建共享服務體系必須要遵循管理統(tǒng)一、標準統(tǒng)一、服務統(tǒng)一、運行維護統(tǒng)一等一系列原則.該體系的主要架構為系統(tǒng)托管的平臺以及云計算的平臺，通過各縣、區(qū)等城市教育城域網(wǎng)來完成所有的科研單位、教學、管理等機構的連接，通過各縣、區(qū)等城市的統(tǒng)一管理平臺，將各個信息孤島進行有效的連接，從而使得教育的隔離狀態(tài)得以改變.如圖2所示為區(qū)域教育資源共享云計算平臺網(wǎng)絡結構的主要設計架構.

圖 2 區(qū)域教育資源共享云計算平臺網(wǎng)絡結構

4 結論

通過構建的區(qū)域教育資源共享云計算平臺，使得現(xiàn)有的科研機構、教育主管政府機構、高等教育科研院校以及中小學、圖書館和職業(yè)技術學校等各類機構和部門的信息資源得到了全面完善升級和整合，解決了各個學術單位和部門之間長久以來所存在的信息隔離的現(xiàn)狀，將各個信息孤島進行有效的連接.一方面實現(xiàn)了個縣、區(qū)等城之間的信息化資源的均衡發(fā)展，另一方面在信息化資源建設中，使得科研機構、教育教學單位所投入的管理和設備方面的成本大大降低，因此，在整合區(qū)域教育資源的過程中，云計算成為了其的最佳選擇.

[1] 李賀華,武春嶺,王全喜.面向區(qū)域職業(yè)教育的云計算服務平臺建設研究[J].職業(yè)技術教育,2014,35(5):72-75.

[2] 王琨,趙群,樊石,唐文軍.教育云計算安全管理系統(tǒng)解決方案探索[J].自動化技術與應用,2016,35(3):20-22.

[3] 張秀琦,田皓月.基于云計算的數(shù)字化教育資源共享平臺的研究[J].電子設計工程,2017(05):29-32.

[4] 劉建華,羅惜靜.孫昱.基于云計算的“微課”教學資源共享平臺建設[J].中國職業(yè)技術教育,2015(11):70-73.

[5] 羅軍舟,金嘉暉,宋愛波,等.云計算:體系架構與關鍵技術[J].通信學報,2011(7):3-21.

[6] 鄭嘉鑫,宋紹成.區(qū)域教育資源共享發(fā)展現(xiàn)狀及共享云平臺探究[J].教育與職業(yè),2014(9):163-164.

[7] 劉雍潛,楊現(xiàn)民.大數(shù)據(jù)時代區(qū)域教育均衡發(fā)展新思路[J].電化教育研究,2014(5):11-14.

[8] 上超望,吳圓圓.劉清堂.云環(huán)境下區(qū)域教育資源共享的分層框架設計研究[J].中國電化教育,2016(12):67-72．

[9] 趙麟,馮華.區(qū)域性高校教育資源云平臺共享模式的構建[J].中國成人教育,2015(14):151-153.

[10] 陳晶,趙杰.基于云計算的數(shù)字教育資源共享平臺的研究[J].繼續(xù)教育研究,2015(4):34-35.

[11] 張京妹,李英俊,蘇廣文,等.嵌入式云計算系統(tǒng)的資源實時共享方法研究[J].西北工業(yè)大學學報,2016,34(3):393-398.

Abstract:In this article,reasonable allocation and planning the construction of education information resource problem are presented，and the model framework using cloud computing technology framework of regional education resources sharing is proposed． Through the analysis and comparison of IaaS，PaaS and SaaS，the regional education resources sharing cloud computing platform network structure is designed，and the functions of the platform are described．

Keywords:Cloud computing; Education resources; Regional education; Resource sharing

(責任編輯：季春陽)

ApplicationofCloudComputingintheRegionalEducationResourcesSharing

Zhou Xiukao

(Yanguang University)

TM417

A

1000-5617(2017)02-0066-05

2017-03-22

*福建省高校教育信息化學會項目“基于云技術的跨校虛擬經(jīng)管實驗平臺建設研究”(2014FC008)