基于云计算的区域高校教学资源共享*

陈 巧 ，袁 红 ，熊秋娥

（1．南通大学 现代教育技术中心，江苏 南通 226019；2．南通大学 法政与管理学院，江苏 南通 226019）

基于云计算的区域高校教学资源共享*

陈 巧1，袁 红2，熊秋娥1

（1．南通大学 现代教育技术中心，江苏 南通 226019；2．南通大学 法政与管理学院，江苏 南通 226019）

文章通过对当前高校教学资源共享服务现状的研究，结合云计算技术的特点，提出了区域高校基于软硬件资源共享的UTRS-Cloud，重点分析了UTRS-Cloud教学资源存储云的构建和通用资源管理平台的实现。

云计算；教学资源；教学资源库

一、研究背景

数字化教学资源是实现数字化教与学的基础，是整个学校教育信息化建设的核心内容之一。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确指出，在加快教育信息化进程中要“加强优质教育资源开发与应用；加强网络教学资源体系建设；引进国际优质数字化教学资源，开发网络学习课程，建立开放灵活的教育资源公共服务平台，促进优质教育资源普及共享”。为此很多单位和专家开展了资源共享模式的研究和建设。如在构建模式上采用“集中的书目系统和统一的利用平台”的集中式共享，或是采用“资源分布存储使用，资源目录统一集中”的分布式教育信息资源共享；或以教学联合体的形式、以区域共建共享等来实现网络教育资源共享；或从技术上采用Web2.0、Blog、数据挖掘或者网格技术来实现网络教育信息资源共享，这些共享模式与技术极大地促进了教育信息资源的共享和应用，为促进地方教育的发展提供了有力的支持和服务。[1]为实现共享资源的优质化、完善网络教学体系建设，一些学者从理论上进行了各种机制研究：政府调控机制、管理服务机制、规范标准机制和质量监控机制、表彰激励机制、项目管理机制等，这些理论研究完善了网络教育信息资源公共服务平台的构建理论，为促进资源的优质化提供了理论指导。[2][3]

然而目前各种网络教育信息资源的共享，无论是理论上的研究、技术上的实现模式，还是共享模式应用，都较少考虑到用于支撑资源共建的软硬件平台的共享以及专业维护技术人员的共享应用，因此各个单位都要承担巨大的软硬件投资。近年出现的以虚拟化技术和按需租用为核心的云计算(Cloud Computing)技术与理念，使单位不需要构建自己专用的数据中心就可以在云平台上运行各种各样的平台系统和教育信息资源，为基于区域的高校资源服务共享带来一个全新的思路和方法。

二、云计算概述

云计算是一种新兴的共享基础架构方法，由网格计算发展而来，通过虚拟技术将网络上大量可用的资源（如存储、带宽、计算能力等）集中起来构成一个虚拟资源池，并由软件实现自动管理，无需人为参与。这些可动态部署、动态调优、动态收回、自主管理的虚拟资源设备的管理和维护由提供云计算服务的企业负责，他们通过Internet向用户提供无限可随意扩展的计算力、存储空间及各种软件服务。[4]-[6]用户只需要像使用煤气、水电一样，以付费的方式在任何时间、任何地点，以任何方式连接至互联网的终端设备访问这些服务，而不需关心存储或计算发生在哪个硬件设备或是哪朵“云”上。

云概念一提出就受到各个领域的关注，亚马逊、IBM、英特尔、微软、雅虎、SUN、EMC、Google 等大型的 IT公司纷纷投入巨资建立云计算平台，提供相关的云计算服务。同时学术界也纷纷对云计算进行深层次的研究,例如谷歌同华盛顿大学以及清华大学合作,启动云计算学术合作计划(Academic Cloud Computing Initiative),推动云计算的普及,加紧对云计算的研究。卡内基梅隆大学等对数据密集型的超级计算(Data Intensive Super Computing,DISC)进行研究,本质上也是对云计算相关技术开展研究。

三、基于云计算的高校教学资源共享 （UTRSCloud）

各高校目前积累了相当数量的教学资源，这些资源来源于不同的提供商教学资源系统，有高校自主开发的教学资源，有存在于Internet上的泛在性教学资源等，为此各高校需提供支持服务的相应软件平台、网络设备、服务器和存储设备。随着资源数量几何级数增长、用户需求的提高，设备的日益老化，高校必将投入更大的财力、物力和人力用以维持师生教学资源服务的需求。

基于云计算的高校教学资源共享UTRS-Cloud的核心思想是:利用云计算的虚拟化技术，将高校现有的硬件设备通过开源软件XEN进行虚拟化，并与公共服务区域上的其他软硬件资源结合形成资源池，将资源池的资源二次按需分配。资源池提供的大规模分布式存储系统为目前高校现有的教学资源、一些商业化机构提供的资源构建透明化的资源数据中心——教学资源存储云，同时UTRS-Cloud在由资源池提供的具有高效计算、高并发性等要求云计算平台上通过与教学资源存储云特有的接口互联，搭建了一个引入激励机制的通用资源管理平台，为各类用户提供一个参与各类教学资源共建、共享及统一管理的平台，促进教学资源的共享及优质化，如图1所示。

1.教学资源存储云

UTRS-Cloud通过对高校教学资源的数据组成、数据类型、存储分布、存储和交换需求进行分析，结合云存储的特点，将教育部门和高校提供资源服务的硬件服务器、存储设备等通过虚拟化技术进行整合，将教学资源存储至一个存储空间大小按需分配、灵活扩展的云上，形成教学资源存储云。教学资源存储云内部的架构是看不见的，各院校只需通过其提供的接口直接与存储云上的数据资源进行交互，进行各类资源的访问调用。根据教学资源的不同提供方式，把教学资源存储云划分为三种：公共存储云、私有存储云、第三方存储云，如图2所示。

公共存储云上的教学资源是一些开放式或是已达成可供限定区域共享协议的资源；私有存储云上的教学资源由于版权或者涉密的原因，一般情况下为特定单位内部的师生服务。第三方存储云上的资源一般是各家数据库厂商提供的如文献数据库、课件、视频等商业化教学资源，只允许付费单位或个人使用。

UTRS-Cloud在完成整合内部分布在各个存储点的教学资源数据后，私有存储云和第三方存储云上的资源，通过资源存储云提供的授权认证机制及云存储提供的注册接口，实现教学资源存储云数据流转与交换。随着后续资源的日益膨胀和用户性能要求的提高，UTRS-Cloud采用租用商业云资源或者区域高校硬件互享的模式实现高校间的教学资源存储云按需随时随地无限扩展，形成一个包含各学科的、可循环使用、不断更新的优质资源教学存储云。

2.资源数据库

面对教学资源存储云上不断增加的异构海量资源，UTRS-Cloud采用资源库和资源目录库共同联合备案的模式。各个现存的资源库以独立的第三方资源服务的形式注册到目录库中，通过云的扩展调用及目录库提供的接口，实现各个云上资源库之间的数据互联互通，为通用资源平台提供终端用户实时交互的数据来源。

资源库：记录资源的详细信息，如资源类型、名称、大小、作者、来源；保存授权认证信息，如是否收费、收费标准及授权范围、认证信息接口。

资源目录库：各个资源库的目录数据库，记录各个资源库的授权资料及资源库中各类资源的摘要信息，如资源名称、类型、作者、关联资源库名；也是通用资源管理平台的数据库，记录终端用户的个人基本资料、资源使用及需求情况，用户类型及各类权限等各类信息。

3.通用资源管理平台

架构在提供元数据联合编目服务和全局资源调度功能的公共云服务中心之上的UTRS-Cloud作为SaaS的服务支撑平台，构建提供统一身份服务、认证服务、访问控制服务、应用注册等共性服务的通用资源管理平台UTRS。UTRS底层与资源存储云中的目录库、资源库相连，通过授权认证机制为互联网用户提供一个可视化的Web Service页面，来获取各类资源云中的海量数字教学资源。从使用流程上看，UTRS可分为资源建设、资源评审入库和资源利用三个层次，如图3所示。

（1）资源建设

资源建设者主要由教师、各数据库厂商构成。通过UTRS平台上应用注册服务和资源提交模块，教师以个人身份提交包括教学课件、媒体视频、试卷、教学案例、文献资料等教学资源。各类数据库厂商的数据通过系统资源库的管理模块，实现批量资源的上载。

（2）资源评审入库

对用户提交上来的资源，根据UTRS的系统流程模块自由设定评审流程。流程用户包括资源审核员、分学科审核员、专家学者、主编，流程行为包括：初审、复审、专家送审、专家会审、主编终审等。对于以个人用户注册提交的资源，可以通过管理员设定流程或者采用UTRS的默认流程：由资源审核员进行分类初审，初审通过的资源由各学科的审核员进行复审，复审通过的资源再进行专家送审、评定星级。两星以下送审通过的资源直接入库进入资源利用中心供用户消费。对于专家送审评定等级三星及其以上的资源，安排专家会审定级或是定期资源遴选活动，进行资源入库及页面推荐。初审或是复审没有通过的资源，审核员给出反馈或是修改意见，通过系统短消息或者邮件的形式通知资源提供者。各数据库厂商提供的资源，在入库之前由专家进行会审，统一批量入库。

（3）资源利用中心

资源利用中心是UTRS的核心功能模块，它包含用户管理、资源管理、电子商务管理、系统管理几大功能模块。消费者利用UTRS提供的注册、发布、查询服务，实现资源的阅读、下载、收藏、订阅及资源的评价、打分等，系统分析用户数据信息后，实现资源的自动分级、排序、统计。UTRS将消费者的评论信息自动反馈给资源建设用户，为资源建设者提供后续修改参考依据，资源建设者可对消费者的意见依据价值进行评分处理，UTRS对消费者的激励通过电子商务模块进行反馈。系统根据用户对资源提供的各类反馈信息，如评价、评分、浏览次数、下载次数、收藏量、推荐量及作者的修改反馈次数等通过内置公式作为资源建设者的奖励参考，激发建设者持续更新完善的热情，促进教学资源的优质化。UTRS根据用户的基本信息及使用情况的分析，形成用户的个人虚拟资源库，并为用户提供资源的主动推荐、推送服务。

用户管理：采用基于角色授权（注册用户、资源审核员、分类学科资源审核员、专家、管理员、超级管理员），将用户实体与其角色、权限属性相分离，无需重复设置人员权限属性。

资源管理：可按资源学科类别、资源类型、来源方式分组管理，进行单个或是批量资源的审核、添加、删除、修改。

电子商务管理：根据需要设定有偿资源的使用标准，通过网银、支付宝等形式购买资源点卡或者包月形式，也作为激励机制的奖励形式。

系统管理：采用基于模块化UTRS的系统参数设置。如各种角色的访问控制模块设定、资源库的管理、数据备份、各类日志的管理、各种资源数据及使用情况的统计管理、数据报表的生成等。

4.关键技术

（1）资源库的加载技术

UTRS-Cloud的资源库存储云资源来源复杂，资源具有异构性、动态性、格式多样性、跨组织性等特点。用户和管理员要完全遍历存储云上的资源时，不可能要求用户在使用每一个云资源之前都进行分次、分类登录、检索及各类管理操作。为实现复杂资源统一透明化，方便普通消费者和管理员的操作，UTRS-Cloud采用以独立资源库形式注册到资源目录库中，UTRS读取目录库提供授权表记录，通过授权表提供的接口、用户名、口令及授权级别信息，调用数据库连接代码函数转载定位至不同的资源库，即可实现单次统一检索获取云上各种资源数据及各种资源的管理操作。

（2）权限管理与控制技术

UTRS采用以PKI体系为基础的统一身份授权管理平台，实现基于角色的用户权限管理与控制，提供了各类用户和资源提供者间的安全通信基础。超级管理员事先依据角色对不同用户的层级对应地设置不同的资源层级访问权限，在用户请求服务时进行权限验证，严格控制不同角色登录进入后只能根据事先指派进行相应的权限操作，从而严格控制用户对资源的访问，以有效地保证数据与服务安全。

四、结束语

本文通过对当前高校教学资源共享服务模式现状分析，结合云计算的技术与特点，对高校教学资源存储和共享平台服务方式进行了重构，提出了UTRS-Cloud。它以现有的软硬件资源为基础，利用云计算的技术与理念构建高校联合的教育资源存储云及UTRS服务平台，有效地解决了数字化资源建设重复、分布不均，实现软硬件资源、教学资源和技术人员的共享，降低高校管理人员应用的难度和复杂性，从而达到降低管理成本，减少风险，提高整体效益和服务水平，发挥信息化的最大效益，并促进区域教学团体开展更大范围的协作，促成更大范围、更为全面的资源共享及优化。

[1]刘金玲.网络环境下信息资源共享的多层次模式研究[J].图书馆理论与实践,2010(2):4-6.

[2]胡小勇,刘琳,胡铁生.跨区域优质教育资源协同共建与有效应用的机制与途径[J].中国电化教育,2010(3):67-71.

[3]贺志强，张京彬.教育资源建设的项目绩效管理机制研究[J].中国电化教育,2009(11):74-79.

[4]陈全,邓倩妮.云计算及其关键技术[J].计算机应用,2009(9):2562-2567.

[5]Greg Boss,Padma Malladi,Dennis Quan,Linda Legregin,Harold Hall.IBM云计算白皮书[EB/OL].2007-10-8 http://wenku.baidu.com

[6]王鹏.走进云计算[M].北京:人民邮电出版社,2009.

（编辑：杨馥红）

G443

B

1673-8454(2011)15-0053-04

江苏省教育技术研究所2011年度立项课题(课题批准号:2011-R-19738）；南通大学2009年教学研究课题(课题批准号:2009B60）；江苏省教育科学“十一五”规划课题（课题批准号:D/2009/01/134）和江苏省教育技术研究所“十一五”规划2008滚动重点课题（课题批准号:8151）。