潘俊輝 王 輝 張 強(qiáng)

（東北石油大學(xué) 大慶 163318）

基于教育云的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)?

潘俊輝 王 輝 張 強(qiáng)

（東北石油大學(xué) 大慶 163318）

教育云平臺(tái)分為三個(gè)部分，教育云基礎(chǔ)平臺(tái)、教育云資源平臺(tái)和教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，目前教育云在前兩個(gè)方面的應(yīng)用都取得了不錯(cuò)的成果，但在應(yīng)用服務(wù)方面的研究仍處于初級(jí)階段，因此針對(duì)當(dāng)前的現(xiàn)狀，論文以大慶某高校的教育云中的應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為例，對(duì)教育云應(yīng)用服務(wù)做了進(jìn)一步研究，同時(shí)對(duì)身份認(rèn)證技術(shù)、動(dòng)態(tài)流程配置方法進(jìn)行分析研究，構(gòu)建并實(shí)現(xiàn)了一種基于教育云的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，并將該平臺(tái)應(yīng)用到大慶某高校，實(shí)驗(yàn)表明該平臺(tái)在資源整合率上得到了一定程度的提高。

教育云；平臺(tái)；服務(wù)；身份認(rèn)證；動(dòng)態(tài)流程

1 引言

國(guó)家在教育信息化十年（2011～2010）的發(fā)展規(guī)劃中指出：充分整合和利用各級(jí)各類教育機(jī)構(gòu)的信息基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)覆蓋全國(guó)、分布合理、開放開源的基礎(chǔ)云環(huán)境，支撐形成教育云基礎(chǔ)平臺(tái)、教育云資源平臺(tái)和教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的層級(jí)架構(gòu)［1］。在我國(guó)教育信息化五年計(jì)劃中也把教育云平臺(tái)的核心分成三個(gè)部分，一是建設(shè)教育云基礎(chǔ)平臺(tái)，用來提供教育云存儲(chǔ)以及云計(jì)算等基礎(chǔ)類服務(wù)；二是教育云資源平臺(tái)，將各個(gè)教育單位及機(jī)構(gòu)開發(fā)的教育資源匯集到教育云資源平臺(tái)上，為教育資源的共享提供途徑；三是建立一個(gè)教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，該平臺(tái)可以看作是一個(gè)服務(wù)管理中心，其作用是為教育機(jī)構(gòu)的資源提供管理功能，同時(shí)對(duì)這些單位提供云應(yīng)用服務(wù)［2］。以上的三種教育云平臺(tái)覆蓋了云服務(wù)中的三類模式，為國(guó)家的教育云提供了軟硬件應(yīng)用服務(wù)及平臺(tái)服務(wù)為一體的教育云平臺(tái)［3］。目前國(guó)家將較多的教育預(yù)算用在了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上，卻沒有帶來非常明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而少量的用在服務(wù)上的花費(fèi)卻幫助教育機(jī)構(gòu)贏得了一定的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)［4］，充分說明在現(xiàn)階段的教育信息化過程中，必須要加強(qiáng)頂層的設(shè)計(jì)，發(fā)揮出應(yīng)用服務(wù)的優(yōu)勢(shì)。

目前，教育云在教育數(shù)據(jù)服務(wù)方面的應(yīng)用取得了不錯(cuò)的成效，但在教育云的應(yīng)用服務(wù)方面，還處于初步階段，因此面對(duì)發(fā)展迅速的云應(yīng)用服務(wù)，設(shè)計(jì)好全面、標(biāo)準(zhǔn)而有效的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)是十分必要的，平臺(tái)設(shè)計(jì)將會(huì)影響到云應(yīng)用軟件的穩(wěn)定性、靈活性和友好性，對(duì)于教育云應(yīng)用服務(wù)的實(shí)施，解決應(yīng)用過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題具有重要意義。本文以教育云中的應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為例，對(duì)教育云應(yīng)用服務(wù)做進(jìn)一步研究，以大慶高校的教育云情況為例，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于教育云的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，該平臺(tái)具有一定的研究和現(xiàn)實(shí)意義。

2 教育云平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外的教育云比國(guó)內(nèi)實(shí)施早一些，2007年，IBM和谷歌公司為高校打造了云服務(wù)計(jì)劃，開始在美國(guó)的一些高校試運(yùn)行；2009年，雅虎與美國(guó)的三所高校合作，共同對(duì)云計(jì)算進(jìn)行研究，這三所高校通過采用雅虎公司所提供的云計(jì)算集群開發(fā)出新的應(yīng)用程序；谷歌公司也和東非的一些學(xué)校共同合作，為這些高校的學(xué)生提供諸如Google日歷、Gmail、Google辦公軟件等多種云服務(wù)［5］。

最近幾年，教育云在國(guó)內(nèi)的發(fā)展也非常迅速，許多高校和一些云服務(wù)公司都相繼推出了各種教育云平臺(tái)。如廣州大學(xué)與戴爾公司聯(lián)合構(gòu)建出國(guó)內(nèi)首個(gè)高等教育行業(yè)云計(jì)算平臺(tái)，同時(shí)戴爾公司也和國(guó)內(nèi)許多高校合作，共同開發(fā)創(chuàng)建了教、學(xué)一體的“互聯(lián)校園”［6］；而華東師范大學(xué)同樣通過與企業(yè)的合作，對(duì)教育云的構(gòu)建和開發(fā)進(jìn)行了相關(guān)的研究，并且它還和上海華師京城共同合作研究出“綠色班班通”的云服務(wù)；相應(yīng)的企業(yè)方面，像上海的云未信息科技、廣東的國(guó)云科技也都相繼打造出教育云平臺(tái)，為用戶提供大量的教育資源和教育應(yīng)用程序［7］。

教育云實(shí)際上可以看作是以云計(jì)算技術(shù)作為基礎(chǔ)，深度整合各類應(yīng)用服務(wù)和教育資源，并將教育資源作為服務(wù)以租賃或者免費(fèi)的形式提供給用戶使用，以此滿足客戶在科研、教學(xué)以及日常辦公等多方面的需求。目前對(duì)于教育云的應(yīng)用服務(wù)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行管理，本文就此問題進(jìn)行研究，構(gòu)建出一種基于教育云的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，統(tǒng)一各類用戶的使用。

3 教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)

云服務(wù)按照其所處層次的不同分為三類：IaaS（基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)）、PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）和SaaS（軟件即服務(wù)），基礎(chǔ)設(shè)施在最下端，平臺(tái)在中間，軟件在頂端，而教育云應(yīng)用服務(wù)屬于教育云服務(wù)體系中的軟件即服務(wù)模式（SaaS），教育云應(yīng)用服務(wù)主要面向教育云中的三類用戶：提供商、請(qǐng)求者和管理者。其中云服務(wù)提供者為教育云平臺(tái)提供可以使用的各種應(yīng)用服務(wù)軟件，云服務(wù)請(qǐng)求者即要使用云服務(wù)的用戶，而云服務(wù)管理者主要對(duì)教育云服務(wù)的租用付費(fèi)過程、各個(gè)用戶以及各云服務(wù)軟件進(jìn)行全面的管理［8］。本文通過對(duì)現(xiàn)有的云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行分析，并結(jié)合教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的特殊需求，即一個(gè)完備的云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)應(yīng)該具備以下幾個(gè)特性：

1）開放性：實(shí)現(xiàn)教育資源的最大化利用、在一定程度上實(shí)現(xiàn)教育資源的共享。

2）使用便捷性：不同應(yīng)用系統(tǒng)間能夠進(jìn)行方便的切換。

3）多租戶性：云應(yīng)用服務(wù)必須支持多租戶，才能讓服務(wù)中的三方利益達(dá)到最大化。

4）可配置性：租戶可以根據(jù)自己的個(gè)性需求對(duì)服務(wù)中的功能進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置［9］。

通過對(duì)云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)特性的分析，并針對(duì)大慶高校教育資源的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基于教育云的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)不僅能夠?qū)τ脩羲?gòu)買的各種應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行快速的部署，而且可以根據(jù)不同用戶的個(gè)性化需求靈活配置功能性需求，同時(shí)所要構(gòu)建教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)應(yīng)具有統(tǒng)一身份認(rèn)證的功能，以解決用戶在使用多個(gè)應(yīng)用服務(wù)時(shí)所存在的登錄不友好的問題，圖1給出了教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的功能模塊圖。

圖1 教育云應(yīng)用服務(wù)管理平臺(tái)功能模塊圖

該教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)由三大功能模塊組成：分別為統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)、業(yè)務(wù)流程動(dòng)態(tài)配置平臺(tái)、應(yīng)用服務(wù)管理平臺(tái)［10］，下面對(duì)每個(gè)平臺(tái)的具體構(gòu)建過程及采用的技術(shù)進(jìn)行介紹。

3.1 統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)

該認(rèn)證平臺(tái)主要負(fù)責(zé)對(duì)所有的應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行身份認(rèn)證，用戶在使用系統(tǒng)時(shí)僅需擁有一個(gè)應(yīng)用服務(wù)賬號(hào)，就可以對(duì)相互信任的其他應(yīng)用服務(wù)的共享資源進(jìn)行訪問，而不需要另外賬號(hào)再進(jìn)行注冊(cè)。本文通過對(duì)多種認(rèn)證方式的分析研究，并結(jié)合本教育云平臺(tái)的特點(diǎn)，提出了一種基于Cookie斷言的統(tǒng)一身份認(rèn)證方法，該身份認(rèn)證方法使用生成的斷言解決了Cookie跨域認(rèn)證的問題，其認(rèn)證流程如圖2所示。

圖2 基于Cookie斷言的統(tǒng)一身份認(rèn)證流程圖

3.2 業(yè)務(wù)流程動(dòng)態(tài)配置

教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)作為一種SaaS，其特點(diǎn)應(yīng)該是多用戶共同使用同一個(gè)應(yīng)用服務(wù)，在應(yīng)用服務(wù)的使用過程中，不同用戶或同一用戶在不同的情形下對(duì)于業(yè)務(wù)流程有不同的個(gè)性需求。因此滿足用戶對(duì)業(yè)務(wù)流程動(dòng)態(tài)化的需求是實(shí)現(xiàn)教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)中的一個(gè)關(guān)鍵部分。本文通過對(duì)各種工作流理論和動(dòng)態(tài)流程配置方法進(jìn)行深入的分析和研究，并針對(duì)教育云應(yīng)用服務(wù)業(yè)務(wù)流程分布在功能模塊的特點(diǎn)，提出動(dòng)態(tài)流程配置的工作流管理模型，從而滿足用戶對(duì)業(yè)務(wù)流程的動(dòng)態(tài)性需求，該模型圖如圖3所示。

3.3 應(yīng)用服務(wù)管理平臺(tái)

應(yīng)用服務(wù)管理平臺(tái)相當(dāng)于為應(yīng)用服務(wù)注冊(cè)中心，其主要功能是進(jìn)行設(shè)備信息和服務(wù)信息的管理、服務(wù)訂單管理、服務(wù)維護(hù)、服務(wù)發(fā)布以及租戶管理等。用戶可通過應(yīng)用服務(wù)管理平臺(tái)了解平臺(tái)上存在的教育應(yīng)用服務(wù)種類及服務(wù)功能，例如圖書管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化管理系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)等，然后完成服務(wù)的訂購(gòu)。

圖3 動(dòng)態(tài)流程配置模型圖

4 應(yīng)用實(shí)例

本文以東北石油大學(xué)為例，表1給出了該大學(xué)使用普通管理平臺(tái)和教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)時(shí)所需的成本和效率的對(duì)比。其中普通管理平臺(tái)所需的成本為最低報(bào)價(jià)，以萬元為單位。

表1 普通管理平臺(tái)和教育云服務(wù)平臺(tái)所需成本及整合率對(duì)比

由表1可見，學(xué)校若構(gòu)建普通管理平臺(tái)，首先應(yīng)考慮其成本組成，而使用教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，可在最大程度上降低學(xué)校信息化管理的成本，最重要的是資源整合率得到了一定程度的提高，由此使用教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，學(xué)校可以使用到更多、更全面的教育資源。

5 結(jié)語

針對(duì)當(dāng)前教育云在應(yīng)用服務(wù)方面還處于初步階段的現(xiàn)狀，本文提出并實(shí)現(xiàn)一種可行的教育云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，該平臺(tái)通過將部署在云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)上的資源以服務(wù)的形式提供給租戶定制使用，有利于將教育云應(yīng)用服務(wù)中的各種資源進(jìn)行高效的整合和使用。

［1］教育部.教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）（征求意見稿.第3.4稿rev1）［Z］.The Ministry of Education.Education informatization development plan for ten years（2011-2020）the 3.4 of draft.rev1［Z］.

［2］教育信息化建設(shè)與應(yīng)用研究課題組.我國(guó)教育信息化建設(shè)與應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)研與戰(zhàn)略研究報(bào)告［M］.北京：高等教育出版社，2010：10-20.Education informatization construction and application of research team.Education informatization construction in our country and application present situation investigation and strategy research report［M］.Beijing：Higher education press，2010：10-20.

［3］Sultan N.Cloud computing for education：A new dawn［J］.International Journal of Information Management，2010，30（2）：109-116.

［4］楊志和.教育資源云服務(wù)本體與技術(shù)規(guī)范［D］.上海：華東師范大學(xué)，2012：23-35.YANG Zhihe.Cloud service ontology of education resources and technical specifications［D］.Shanghai：East China normal university，2012：23-35.

［5］Benson V，Morgan S.Student experience and ubiquitous learning in higher education：impact of wireless and cloud applications［J］.Creative Education，2013，4（8）：1-5.

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Constructing and Implementation of Application Service Management Platform Based on Education Cloud

PAN JunhuiWANG HuiZHANG Qiang
（Department of Computer Science，Northeast Petroleum University，Daqing 163318）

The education cloud platform is divided into three parts：education cloud basic platform，education cloud resource platform and education cloud application service platform.The applications for the first two parts have achieved good results in education cloud，but in application services is still in the initial stage，in view of the current situation，the education cloud of a daqing college is used as an example and the application service of education cloud is researched in the paper，at the same time，identity authentication technology and dynamic workflow configuration methods are also researched.A kind of application service platform based on education cloud is build and implemented in the paper by using the application service system of daqing college education cloud，the experiments show that the platform on the resource integration freqency get a certain degree of improvement.

education cloud，platform，service，identity authentication，dynamic workflow

TP311

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.10.032

Class Number TP311

2017年4月11日，

2017年5月29日

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)：61402099）；黑龍江省教育廳科研專項(xiàng)——東北石油大學(xué)引導(dǎo)性創(chuàng)新基金項(xiàng)目（編號(hào)：2016YDL-12）資助。

潘俊輝，女，講師，碩士研究生，研究方向：云計(jì)算。

［7］商存慧.云計(jì)算在高校教育信息化中的應(yīng)用研究［J］.中國(guó)教育信息化，2011（4）：4-7.SHANG Cunhui.Cloud computing in the application research of the education informationization in colleges and universities［J］.China's education informationization，2011（4）：4-7.

［8］張亞琦.教育云平臺(tái)應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)建模與實(shí)現(xiàn)［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2014：30-42.ZHANG Yaqi.Education cloud application service architecture modeling and implementation［D］.Wuhan：Wuhan university of technology，2014：30-42.

［9］劉福強(qiáng)，劉嵩，李玉東.基于云計(jì)算的開放式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2011（10）：202-204.LIU Fuqiang，LIU Song，LI Yudong.Open experiment platform based on cloud computing design［J］.Computer and Digital Engineering，2011（10）：202-204.

［10］潘俊輝.基于云計(jì)算理念構(gòu)建大慶教育云平臺(tái)的研究［J］.價(jià)值工程，2016（8）：80-81.PAN Junhui.The Research of Constructing Daqing Education Cloud Platform Based on Cloud Computing［J］.Value Engineering，2016（8）：80-81.