基于网格技术的远程教育平台的构建

□齐 悦

( 太原广播电视大学，山西 太原 030002)

随着计算机水平不断的提高和信息大爆炸时代的到来，当我们揭开世界新计算面纱的时候，出现在我们面前的是一种新型的计算方法，我们称之为“网格计算”(Grid Computing)或者“云计算”(Cloud Computing)。世界范围内的网格计算科学涉及到一个网格内可能有无限数量的计算机的实际相互连接，而且可以最简单地看作一个具有巨大能量的“效用”网格。网格计算对大多数人来说仍然是一个崭新的概念，然而我们相信它很快就会到来，并对我们的生活产生巨大的影响。

一、电大教育发展背景

网络教育、终身教育已经成为时代的旋律，各个远程教学系统平台上各具特色的教学资源成为大家学习的主要方式。身为太原广播电视大学一名教师，笔者深深地体会到远程教育的特殊作用。因此，笔者针对远程教育的问题进行了系统的研究。目前，在众多的网络学院中，每所学校都有自己的教育特色，有自己的优质资源和精品课程，有自己相对独立的远程教学平台,但这些资源的使用仅能供本校内部使用。同样，在电大系统也存在这样的问题，分布在各级平台上的资源是非常丰富，各个地区都有着自己独特的优秀资源，但由于无法相互共享交流，使得很多资源重复建设。这些数量庞大且纷繁复杂的内容占用了大量的存储、计算资源，造成了人力物力的浪费。

二、资源整合技术

网格技术就是将地理上分布、异构的多种计算资源通过高速网络连接起来共同完成计算问题。其核心思想是：“整个因特网就是一台计算机！”，每台参与计算的计算机就是一个“节点”，成千上万的节点组合起来，成为一张“网格”。因而，资源共享是网格的根本特征，消除资源孤岛是网格的奋斗目标。此技术一经提出，立即引起世界上许多国家和科研组织的广泛关注与重视，成为当前计算机技术研究中的一个热点问题。人们普遍认为，网格研究的蓬勃发展，正在产生继因特网和万维网之后的第三个信息技术大浪潮，网格计算环境将成为21世纪国家信息技术的战略性基础设施。

本文的研究内容是利用网格技术，以太原广播电视大学现有的软硬件资源为基础，构建了一个CTORG模型，整合物理上分布的各个教学资源，建立一个虚拟环境，来更好地为电大教学服务。

三、CTORG的体系结构与信息资源管理

(一)CTORG总体设计

我们构建的CTORG系统，是基于开放网系统结构的理论，通过使用Globus Toolkit 4.0.2平台及相关开发工具包来建构系统框架，并用Java作为编程开发语言，再结合该系统的模型设计、系统模型架构设计和系统模型功能设计三部分要求来实现各级电大远程教学平台信息与资源的统一描述和发布。这其中包括对各级电大教学平台上网络教学资源进行动态管理、调度及资源数据的传输等，从而创建一个虚拟的、网络化的教学资源分布应用环境平台。

(二)CTORG层次模型设计

CTORG分为四层结构，由高到低如图1所示：

图1 CTORG的分层模型

1.应用层：本层面对的对象是全体学生和教师用户，他们通过CTORG系统的各种应用程序完成对学习资源的共享和使用。在此层中数据的传输、查询、浏览都可以得到很好的界面服务支持。

2.网络服务层：它工作的对象是被抽象成服务的教育资源，通过对各种服务的管理来实现资源的交流传输、策略的管理以及安全的检测。

3.WEB服务层：这一层的功能是通过利用web service技术将已有的教学资源服务化，为各级电大系统的教师和学生提供各种资源接口。这些服务包括服务的创建、服务的注册、生命周期的管理、服务的状态的查询。

4.资源层：本层要提供的就是地方各级电大的基础性资源，构建CTORG就是要利用现有的这些各种分布式资源，并对这些资源进行有效的组织，将他们统一在一个逻辑系统中，供大家使用。

(三)CTORG的系统模型设计

从图2中可以看出各地的学生、教师和教学管理人员，通过互联网访问现有的资源管理中心接口，对已有的资源进行查询服务；接口中的资源来自中央电大网格系统，本系统利用网格资源管理分配GRAM对CTORG系统提出的各种任务要求进行统一的指挥调度，通过监控与服务发现MDS来查询各个任务所需要的资源。同时，MDS则不断为资源目录表中更新新的资源信息，配合协调各种系统完成需要的各种任务；然后通过网格传输系统GridFTP将各种需要的资源信息或者需要使用的文件传输到各级电大系统平台中去，或传输到需求使用的客户中，从而达到各种信息资源同步共享的功能；各地方电大及中央电大通过统一的资源描述服务XML，将现有资源通过WSDL描述为可请求的服务，这些服务由MDS统一管理提供给学生或教师使用。

(四)CTORG的系统架构设计

CTORG系统想要将各级电大系统的资源整合在一个具有统一管理方式的资源服务体系中，这个系统必须具有如图3所示的几个部分：开放网格资源接口Portal、开放网格系统数据库DB(DataBase)、全局命名服务器GNS(Global Name Server)、认证服务中心CAS(Certificate Authority Service)、开放网格资源服务代理SA(Service Agent)和资源传输客户端等。

在整个系统执行的过程中有两个系统的执行至关重要： 首先是系统数据的同步，数据库系统将已有的资源信息和文件与CTORG主系统同步(步骤0)。只有不断的更新数据库中的内容，客户才能用到真正有用的，可用的信息；其次是用户访问资源的流程:用户先访问系统的入口Portal接口(步骤1)，再利用Portal接口访问CAS，取得认证(步骤2)，当通过认证后，再利用Portal接口访问GNS获得可用的资源信息(步骤5)，继而依据取得的资源信息，利用Portal接口访问SA(步骤4)，最后由SA给用户提供访问资源的服务(步骤5)。

图2 CTORG系统模型图

图3 开放资源网格CTORG系统架构

(五)CTORG的系统功能模型设计

CTORG功能具体如图4所示。

图4 开放资源网格CTORG系统功能模块

总结：通过以上分析，我构建了一种CTORG模型，并对模型中的每个模块进行详细的设计，来实现广播电视大学网格建设。相信通过这种模型的应用，能够起到资源整合的作用，来更好地为教学服务。

参考文献：

[1]Ian Foster and Carl Kesselman. Globus:A Meta-computing Infrastructure Toolkit. International Journal of Supercomputer Applications, 1997.

[2]lan Foster, Carl Kesselman, The Globus Project: A Status Report, Proceedings of the Seventh Heterogeneous Computing Workshop, J.K. Antonio, Editor, I E E E, Computer Soc Press, Los Alamitos, 1998.

[3]赖英旭.信任度模型在远程开放教育网格中的应用研究[J].微计算机信息,2006,(5).

[4]马常霞.校园网格环境构建的关键技术研究[J].计算机技术与发展,2006,(1).