数字化校园信息资源共享技术研究

2010-12-23魏建行韩铭祜

河北大学成人教育学院学报 2010年3期

关键词：校园网资源共享网格

钱玲,魏建行,韩铭祜

(1.河北大学教育学院;2.河北大学网络中心,河北保定 071002)

数字化校园信息资源共享技术研究

钱玲1,魏建行1,韩铭祜2

(1.河北大学教育学院;2.河北大学网络中心,河北保定 071002)

资源建设是数字化校园平台建设的重点内容,如何实现校园网信息资源的充分共享,是实现校园网效益最大化的关键问题。本文分析了目前数字化校园建设中实现信息资源共享的几种主流技术,为数字化校园信息资源共享提供参考。

数字化校园;信息资源;资源共享

一、引言

随着高校数字化校园建设的不断推进,校园网各类应用系统和信息资源日益丰富。面对日益庞大的信息资源,如何实现有效共享,从而减少网络基础设施压力,避免重复建设,已经越来越成为高校数字化校园建设必须面对的问题。因此,分析和总结现有的信息资源共享技术,对于开发建设适合本校实际情况的信息资源共享平台很有必要。本文介绍目前常见的资源共享技术,以期对数字化校园的建设提供一些参考。

二、常见资源共享技术

资源是存在于人类现实世界,能够被人们使用并且直接或间接为人类创造财富的物质、能量和信息的总称。广义的信息资源是可供利用并产生效益的与社会生产和生活有关的各种文字、数字、音像、图表、语言等一切信息的总称。本文所述信息资源概念是指以计算机及相关设备为载体,存在于网络上的各种形式的信息集合,如数据、软件、计算资源、带宽资源等。[1](P7)资源共享是指网络用户计算机上的驱动器、文件、信息资源等能够被网络上的用户访问,使计算机网络中的资源互通有无,分工协作,从而大大提高硬件和数据的利用率。

资源共享技术与计算机及网络技术的发展密切相关。资源共享必须以网络作为实现的基础平台,网络技术的发展又促进了资源共享技术的不断演进,使资源共享得以更快捷更充分的实现。从对网络技术应用的角度分析,主要的资源共享技术有以下几种:

(一)基于W eb2.0的校园信息资源共享技术

1.W eb2.0技术

W eb2.0是相对W eb1.0的新一代因特网应用的统称。W eb1.0技术的特点是用户通过浏览器获取信息。W eb2.0则更注重用户与系统的交互,用户既是网络信息内容的浏览者,也是网络信息的创造者。因特网上的用户不再只是因特网的读者,而是进一步成为因特网的作者;不再只是网上冲浪,同时也成为因特网浪潮的制造者;在系统模式上由原来的 “读”向 “写”以及 “共同建设”发展;由被动地接收因特网信息向主动创造因特网信息转变,从而更加人性化。[2]可见,W eb2.0是人们从在线协作和共享信息的万维网上可获得的第二代服务。相较于第一代服务(W eb1.0)而言,W eb 2.0提供给用户一种比传统的静态W eb页面更接近于桌面应用的体验。图 1列举了W eb1.0与W eb2.0典型应用的例子。[3]

图 1 W eb1.0与W eb2.0应用对比[4]

基于W eb2.0技术的信息资源共享技术针对目前高校校园网存在 “信息孤岛”的现状,利用W eb2.0技术“互动”和“共同建设”的特点,通过创建交互式网页应用,强化了校园网用户的参与度,提高了资源的共享率。

2.解决的关键问题

典型的校园网信息资源共享平台可分为四个功能模块:系统管理、院系 (部门)管理、前台管理和资源检索等。

图 2 校园网信息资源共享平台功能模块图

基于W eb2.0的信息资源共享技术采用分权限的用户管理手段,不同权限用户按照系统要求 (如文件大小、资源格式等)上传资源文件,并按照权限浏览和下载相应资源,体现了W eb2.0“互动”和“共同建设”的技术特点,提高了校园网信息资源的统一管理和共享水平。该技术需要解决的关键问题有:用户权限管理,W eb数据库技术的综合应用,针对资源利用率、用户热点、用户习惯等的数据挖掘。[5]

(二)基于W eb Service的信息资源共享技术

1.W eb Service

W eb Service是建立可互操作的分布式应用程序的新平台,它定义了应用程序如何在W eb上实现互操作性。为了实现互操作,W eb Service平台提供一套标准的类型系统,用于沟通不同平台、编程语言和组件模型中的不同类型系统。用户通过独立于平台和编程语言的远程过程调用协议 (RPC)实现对W eb Service的远程调用。

W eb Service平台由三个关键技术组成:

(1)XML和 XSD。可扩展的标记语言 (XML)是W eb Service平台中表示数据的基本格式。除了易于建立和易于分析外,XML主要的优点在于它既是平台无关的,又是厂商无关的。

XML解决了数据表示的问题,但它没有定义一套标准的数据类型和数据类型扩展,这些细节对实现互操作性至关重要。为此,W 3C制定了 XML Schem a(XSD)标准以解决这个问题。它定义了一套标准的数据类型,并给出了一种语言来扩展这套数据类型。W eb Service平台就是以 XSD作为其数据类型系统的。

(2)SOAP。简单对象访问协议 (SOAP)提供了标准的 RPC方法来调用 W eb Service。SOAP规范定义了SOAP消息的格式,以及怎样通过 HTTP协议来使用SOAP。SOAP也是基于 XML和 XSD的,并以 XML作为数据编码方式。

(3)W SDL。W eb Service描述语言 (W SDL)是一个基于 XML的语言,用于描述W eb Service及其函数、参数和返回值。由于是基于 XML规范的,因而W SDL对机器和人同时具备可阅读性。标准化的开发工具既能根据要调用的W eb Service生成W SDL文档,又能导入W SDL文档,生成调用相应W eb Service的代码。

与传统的分布式技术 (如 DCOM、CORBA、JavaRM I等)相比,W eb service技术有较多优点,如数据格式和协议简单、完好的封装性、与客户端的联系松散、可集成能力强等。[5]

2.异构数据源集成的体系结构

基于W eb Service的资源共享系统,采用一系列中间件模块,完成对异构数据库的透明访问,从而解决了校园网上异构数据库的集成问题。[6]基于W eb Service的资源共享系统体系结构见图 3。

图 3 基于W eb Service的资源共享系统体系结构

(三)基于网格技术的信息资源共享

1.网格技术

网格是通过因特网把分布于不同地域范围的各种资源(包括计算资源、存储资源、带宽资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等)构造为一个逻辑整体,就像一台超级计算机一样,为用户提供一体化的信息和应用服务 (计算、存储、访问等),最终实现虚拟环境下的资源共享和协同工作,彻底消除“资源孤岛”,实现最充分资源共享。网格具有三个本质特征:在分布式的环境中协同分配资源;使用标准的、开放的和通用的协议和接口;提供非平凡的服务。中国科学院计算所所长李国杰院士认为,网格实际上是继传统因特网、W eb之后的第三代因特网应用。[7]

网格具有以下优势:

(1)资源共享,消除信息孤岛:网格能够提供资源共享,从而消除信息孤岛、实现应用程序的互连互通。网格与计算机网络最本质的不同在于,计算机网络仅仅实现硬件层面的连通,而网格能实现应用层面的连通。

(2)协同工作:多个网格结点可以共同处理一个项目。

(3)通用开放标准,非集中控制,非平凡服务质量:这是 Ian Foster最近提出的网格检验标准。区别于许多行业、部门或者公司推出的自成体系软件产品,网格是开放的技术标准。

(4)动态服务功能,高度可扩展性:网格可以提供动态的服务,可以自动适应网络环境的变化。同时网格的非限制性特征,有助于实现服务体系的可扩展性。

2.网格的体系结构 OGSA和 Globus项目

(1)OGSA (Open Grid ServicesA rchitecture)。它是在“五层沙漏结构”的基础上,结合W eb Service技术提出的新一代网格体系结构。OGSA包括两个关键技术,即网格技术和W eb Service技术。

在OGSA框架中,将一切都抽象为服务,包括计算机、程序、数据、仪器设备等。这种观念,有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。OGSA在原来 W eb Service服务概念的基础上,提出了 “网格服务 (Grid Service)”的概念,用于解决服务发现、动态服务创建、服务生命周期管理等与临时服务有关的问题。

OGSA将整个网格定义为“网格服务”的集合。网格服务通过定义接口来完成不同的功能,服务数据是关于网格服务实例的信息,因此网格服务可以简单地表示为“网格服务 =接口 +服务数据”。

(2)Globus项目。美国的 Globus是一个用于构建计算网格的开放体系结构和开放标准的研究项目。Globus Toolkit工具包来源于 Globus项目,是一个开放源码的网格基础平台,基于开放结构、开放服务资源和软件库,并支持网格和网格应用,目的是提供中间件服务和程序库以构建网格应用。Globus Too lkit具有统一的国际标准,有利于实现资源整合和升级维护。[8]

3.资源共享的实现

基于网格技术的资源共享系统采用 OGSA体系结构,在保留原有资源服务的基础上,应用 Globus Toolkit 3.0(GT3)开发工具包,建立校园网格平台,实现资源管理、信息服务和数据管理功能,如图 4所示。[9]

图 4 校园网格框架结构

(四)云计算技术

1.云计算

云计算 (C loud Computing)是网格计算 (Grid Computing)、分布式计算 (D istributed Computing)、并行计算(ParallelComputing)、效用计算 (U tility Computing)、网络存储 (Network Storage Techno logies)、虚拟化 (V irtualization)、负载均衡 (Load Balance)等计算机技术和网络技术发展相互融合的产物。云计算利用网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的集成系统,并借助 SaaS(软件即服务)、PaaS(平台即服务)、IaaS(基础设施即服务)、M SP(管理服务提供商)等商业模式把强大的计算能力分布到终端用户手中。云计算技术的核心理念之一就是通过不断提高“云”的处理能力,同时减少用户终端的处理负担,最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备,并能按需享受“云”的强大计算处理能力。

2.云计算解决的关键问题

云计算具有一些突出优点,如节省用户电脑的部分资源,从而降低用户电脑的成本需求;减少 IT基础设施投资同时减少维护成本;减少用户软件开支;增加数据的安全性;降低对操作系统兼容性要求;改善文档格式的兼容性;数据获取更加便捷等等。这些优点可以有针对性地解决目前高校数字化校园建设中面临的资源管理与共享问题。

云计算技术需解决的关键技术问题有:高可靠性的分布式数据存储技术、高效的数据管理技术和简洁的编程模型技术。[10]

目前,云计算还处于发展阶段,主要应用也集中在商业领域。其在数字校园资源管理中的应用还处于研究与试验中,但云计算的提出为我们找到新的的网络信息资源共享方式提供了全新的思路。把云计算的思想与技术应用于高校校园网络信息资源共享平台的建设中,不但可以提高信息资源的共享水平和利用效率,从而提高教学水平,而且势必将为云计算探索出新的应用领域。[11]

三、结束语

随着数字化校园建设的不断深入和各类信息资源的日益丰富,如何进一步提高信息资源的共享水平已经成为制约数字化校园效益最大化的关键因素。河北大学数字化校园信息资源建设目前存在的问题主要有:信息资源分散、共享程度不够、校园网缺乏公共资源共享平台、重复建设等。本文分析的几种信息资源共享技术,各自应用了 IT领域不同阶段的较新技术与思想,充分发挥不同技术的优势,从不同的侧重点对校园网资源进行了整合,提高了资源的共享水平。进一步的研究应该在已有资源和平台的基础上,探索以较小的经济成本、技术代价和管理代价,实现更充分的信息资源共享,使用户获得最大的共享收益。

[1]王任.面向校园网的信息资源共享方案的研究[D].长沙:湖南大学,2006.

[2]郑卫兵,赵呈领,刘志英.协作学习 2.0:基于W eb2.0的协作学习新范式 [J].现代教育技术,2009(1):17-20.

[3]Tim O’Reilly.W hat IsW eb 2.0[EB/OL].http://oreilly.com/web2/archive/what-is-web-20.htm l.

[4]王晓静,冉从林,梅龙宝.基于W eb2.0的校园信息资源共享平台的设计与实现 [J].现代教育技术,2009(3):111-114.

[5]百度百科.W eb Service[EB/OL]. http://baike.baidu.com/view/67105.h tm?fr=ala0_1_1.

[6]杨典华,王树德.基于W eb Services的校园教学资源共享系统研究与实现 [J].首都师范大学学报 (自然科学版),2008(6):19-23.

[7]网格技术可实现计算资源共享. [EB/OL].http://www.chinagrid.net/show.aspx?id=2744&cid=57.

[8]赵生慧,陈桂林.基于网格技术的校园网资源共享探讨 [J].安徽大学学报 (自然科学版),2008(4):23-27.

[9]朱超平,林吉海.基于网格技术的校园网资源共享平台 [J].重庆工商大学学报 (自然科学版),2008(5):525-528.

[10]陈全,邓倩妮.云计算及其关键技术 [J].高性能计算发展与应用,2009(1):2562-2567.

[11]钱文静,邓仲华.云计算与信息资源共享管理[J].图书与情报,2009(4):47-52.

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