云计算架构的地市级电大教学资源共享研究

李彦武

(张家口广播电视大学，河北 张家口 075000)



云计算架构的地市级电大教学资源共享研究

李彦武

(张家口广播电视大学，河北 张家口 075000)

地市级电大在教学资源共享方面存在许多问题。云计算具有低成本、安全稳定、按需使用等优势，其服务模式分为IaaS、PaaS和SaaS，部署模式包括私有云、公有云和混合云。地市级电大构建云计算教学资源共享系统，可实现校内资源云共享，进而形成各地市级电大的云共享联盟，共建共享工作应依靠省电大纵向督导与地市电大横向协调的结合。

云计算；电大；教学资源；共享

一、引言

实现地市级电大之间教学资源共享，可以提高资源利用率，降低成本，减少浪费，避免资源孤岛。云计算是继互联网之后信息技术的重大革新，具有虚拟化、高可靠性、易用性、按需服务等特点。地市级电大利用云计算技术部署和研发教学资源共享系统，可以充分利用现有软件和硬件设施，有效整合各种优质教学资源，促进教学资源共享和教学服务变革，更好地实施现代远程教育。

二、教学资源共享缘何选择云计算

云计算是一种全新网络服务方式，是分布式处理、并行处理和网格计算共同发展的结果。[1]云计算把大规模计算和存储资源整合起来，将复杂的计算分布在很多分布式计算机上，通过互联网实现按需供给用户。对于地市级电大而言，校园网即可建构为校园“云”，从而使校园网用户脱离技术与部署上的复杂性，从“云”中获得教学应用与存储，避免或减少在硬件、软件、技术方面的大规模投入。用户所需的应用软件和教学资源不是运行在用户电脑上，而是运行在“云”中。用户数据也并不存储在本地，而是存储在“云”中。作为一种高效率的共享服务，云计算可以更好地胜任教学资源共享工作，与现有的传统教学网络相比，云计算具有以下优势：

1．性能优良

云计算依靠计算机集群、大容量存储设备、高速带宽等硬件设备的支持，具有强大的计算能力和良好的容错性，当网站遇到突发性大访问量，云计算的服务器集群和虚拟化技术，可以应对因访问量过大导致的访问失败或服务器崩溃，保证数量庞大的接入端稳定地共享数据，以应对电大系统大规模远程在线学习的要求。

2．易于扩展

所有的教学资源存在云端的数据中心，虚拟化技术对云计算平台资源进行统一管理，动态调整资源层以实现应用扩展，可以满足电大教学资源库不断扩大和共享的要求。

3．成本低廉

云计算对用户端的设备要求低，不需要高配置的电脑终端，用户通过浏览器即可接入系统，通过访问互联网运行Web应用程序获得所需要的教学资源。这一优势决定了云计算可以为地市级电大节省大量的计算机等硬件设备的购买和维护成本。比如，使用廉价的云计算无盘工作站取代传统网络教室的学生电脑。

4．安全性高

云计算系统利用多种硬件和软件机制，提供最可靠、最安全的数据存储，用户不用担心数据丢失、病毒入侵，可提高教学资源的安全性。

三、地市级电大教学资源共享障碍分析

目前，各地市级电大教学资源共享存在重复建设严重、共享效率低、资源孤岛现象以及缺乏相互协作等诸多问题，一些电大优质的自建教学资源,无法为更多兄弟电大提供服务；一些电大的计算机、服务器等设备，因配置过低无法使用而又无合理的共享策略，只能废弃；一些电大内部同时运行着多个互不兼容的网络学习平台，提供着众多无法共享的异构教学资源等。笔者认为，电大资源共享障碍大致可归纳为如下几点：

1．引导缺位，观念落后

省级电大在地市级电大教学资源共享方面，没有充分起到统筹规划和指导带动作用，共建共享工作缺乏来自上级电大的“起飞推力”；地市级电大缺乏全局观念和发展观念，本位主义思想严重，只注重强化自身优势，对共建共享带来的利好缺乏长远眼光。

2．各自为政，重复建设

各地市级电大受区域限制、利益分配的制约，各自为政, 条块分割，重复建设严重，开发教学资源随意性较强，相互之间缺乏协作，资源无法实现共享，导致资源的分散无序和人力财力的浪费。即使是在市电大内部，也往往是多个学习平台不能互通信息，不能实现数据共享与迁移，不能实现数据资源和存储空间的动态分配。

3．标准不一，无法兼容

缺乏统一的资源建设标准，资源异构情况普遍存在。操作系统、软件开发技术路线、数据库缺乏统一规范，所开发的教学资源相互之间很难实现数据的交流与互操作。

4．经费不足，影响建设

电大作为成人高校，受到地方政府关注较少，因而财政资金投入不足，办学资源相对紧张。共建共享初期，因资源整合、硬件设备购置方面的需要，必然要进行大规模投资。况且资源共享建设并非一次性工程，后期还需要不断更新和补充，才能做到健康持续发展。特别是在传统网络模式下，后期的更新维护更是需要大量资金投入。

四、云计算系统架构及其部署模式

1．云计算系统架构

云计算架构分为三层，即基础设施层、开发环境层和应用软件层。其服务模式也相应的分为如下三种：

(1)设施即服务(IaaS)。将基础设施作为服务。把最基本的计算资源、存储资源、网络资源，用虚拟化的方法提供给用户。用户可以在此之上部署或运行各种软件，包括客户操作系统和应用业务。

(2)平台即服务(PaaS)。将软件研发环境作为一种服务提供给用户。用户可以在云平台开发环境下进行软件系统开发。

(3)软件即服务(SaaS)。将软件作为一种服务提供给用户。通过浏览器传给云中用户，向用户提供基于Web的应用软件，并计时收费。SaaS能按需提供可扩展的、弹性的服务。[2]

在云计算系统架构的地市级电大校园云中，学生、教师、管理人员、科研人员和开发人员均可以访问SaaS层的教学资源、应用软件，也可以访问IaaS层的各种虚拟软件资源和硬件资源等；开发人员则可以利用PaaS提供的开发环境，进行各种应用程序的开发，如图1所示。

图1 云计算系统架构

2．云计算部署模式

云计算部署模式包括私有云(Private cloud)、公有云(Public cloud)、混合云(Hybrid cloud)。私有云是构建云平台时最常见的部署模式。地市级电大可以根据自己的实际需求选择部署模式，也可以部署服务于各地市级电大的校园云联盟，实现各地市级电大之间的教学资源云共享。

(1)私有云。私有云是指仅供一个单位独自使用的云，一般部署在有众多分支机构的单位或组织，具有灵活性强、可控性强、以服务为基础、安全风险低等优点。如北京科技大学云计算平台、中国刑警学院校园云、兰州大学校园云等，即为私有云。地市级电大之间实现资源云共享和互访问操作，应当首先在各地市级电大内部建设私有云，即以“整合资源，按需使用”的思想来构建云计算校园网，整合学校全部可用的教学资源和网络资源，通过虚拟化手段进行统一管理和建设，最后实现按需使用。

(2)公有云。公有云指专门运营云服务的机构所提供的云。用户无需投资建设软硬件平台，用户所应用的程序、服务及相关数据都存放在公有云提供者那里。公有云是一种经济、有效的部署方案。目前，许多公司已经在网上提供免费或收费的公有云服务。

(3)混合云。混合云是私有云、公有云的组合体，其服务既可提供给外部客户使用，也可供本单位自己使用，混合云中的云实体各自独立运行，且可互操作。[3]

五、教学资源云共享的实现

1．教学资源云计算共享系统模型构建

虚拟化是实现云计算的关键技术。云平台利用软件来实现硬件资源的虚拟化管理、调度以及应用，隐藏了计算资源的底层属性，它既包括把单个物理资源划分成多个虚拟资源的裂分模式，也包括将多个物理资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。[4]虚拟化对象包括存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化和服务器虚拟化等。

从地市级电大教学资源共享的现实需求出发，设计基于虚拟化技术的五层结构云计算资源共享系统模型，如图2所示。

图2 云计算资源共享系统模型

图2中最上层是用户界面，用户通过该界面来利用“云”中各种服务和资源；第二层提供各种管理功能；第三层为开发人员提供各种功能；最下两层为系统的硬件资源和软件资源。该资源共享系统模型即为地市级电大校园私有云逻辑模型。该模型旨在实现市电大本部的校园私有云，从而满足校内用户对各种教学资源的云共享。

(1)客户服务层。它是信息资源共享的实现层。它由服务注册、教学资源共享、用户空间服务、资源查找、信息交流、在线学习等功能组成。该层主要功能是面向用户提供各种应用服务软件，使任何支持Web方式的客户端通过互联网络连接至该层架构。用户使用PC、手机等终端设备接入互联网即可接入教学资源云共享平台，访问云中学习平台、作业系统、课件点播系统、虚拟实验室、办公软件等应用服务。比如，学生用户可以根据自己的学习兴趣、学习能力、经济条件、作息时间安排等在该层选择适当的学习内容和学习时段，实现个性化学习。

(2)事务管理层。该层是对云计算资源应用进行有效管理调度，确保资源能够安全高效地提供服务。它由资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等工作内容组成。系统通过访问控制权限、注册账户及密码方式进行安全控制，控制用户可访问哪些共享资源，规定用户可访问的资源类型和数量等。

(3)应用接口层。应用接口层主要是面向开发者提供各类公用API接口、Web Services等。该层与事务管理层分离，有利于事务管理与应用开发的松散耦合。

(4)虚拟资源层。该层为上面的各个层次提供数据存储、计算等资源。该层通过虚拟化技术将物理资源层异构资源进行封装整合成为同构资源，形成计算资源池、存储资源池、软件资源池等，降低了资源管理复杂度，提高了资源利用率，为协同工作和资源共享提供便利。例如将异构平台的各类教学资源、教学素材、数据库等整合后提供给最终用户。该层由VMware等虚拟化软件实现。

(5)物理层。该层由服务器、存储设备、网络设备等资源构成。通过分布式技术和虚拟化技术，将硬件设备组成一个服务器集群用于云计算操作。除硬件资源之外，大量高质量的教学资源包括动画、音视频、CAI 课件、IP课件、教案、练习题、试卷等都存储在该层的数据库中。

2．地市级电大之间的资源共享

各地市级电大利用本校已有资源和云计算技术，在依上述模型实现“校园私有云”的前提下，由省级电大牵头，将多个“校园私有云”组合成为多所地市级电大的校园云“联盟”，实现各地市级电大教学资源的云共享，同时也可联合“公有云”加盟其中，以进一步降低共享成本，扩大应用范围，减少大型设备购买量，实现资源动态伸缩调整和超级计算性能，实现跨市共享教学资源。

六、教学资源云共享管理机制

实现地市级电大教学资源云共享必定是一个复杂的系统工程，需要一个长期的建设过程。目前各地市级电大在经济实力、教学资源占有等方面并不平衡，故而在共享建设中的力量投入、互利程度就会有所不同，因此要在共享建设中制定科学合理的共享机制，从根本上解决利益冲突，使资源共享逐步实现规范化、有序化和制度化，让各方均能合理受益。

笔者认为，地市级电大教学资源云计算共享的管理工作，应包括纵向和横向两个维度的调整。[5]纵向由省级电大负责，进行自上而下的督导；横向由地市级电大现教中心负责，在地市级电大之间进行协调。各地市级电大应在自愿、协作、多赢的原则下签署共享协议，积极筹措力量进行各方面投入，毫无保留地提供已有教学资源，共享不仅关注现有资源共享，也应考虑拟建资源的共享。

1．省级电大纵向调整

省级电大主要负责资源云计算共享的筹备规划和资源配置调度；制定资源共享制度，协调各地市级电大责权利关系；指导协调教学资源共享的具体实施；对信息资源共享进行绩效评估；授权地市级电大有关部门协调处理各类问题等。

2．地市级电大横向协调

在省级电大的统一安排调度下，地市级电大由现教中心负责与兄弟电大进行联络协调；制定本校各部门资源云共享方案和制度；落实省级电大有关资源共享的规划和决定；组织各市电大之间的教学资源开发建设、整合管理；负责校内各部门、各院系之间教学资源云计算共享的协调工作等。

七、结束语

本文通过对当前地市级电大教学资源共享现状分析，结合云计算技术的特点，提出了基于云计算的教学资源共享系统模型。该系统能将教学资源和网络设备进行优化整合，实现地市级电大以及各地市级电大之间的软硬件资源云共享，弥补传统网络的不足，提高资源利用率，降低应用复杂性，降低成本和风险。随着“云计算”的迅速发展，电大教学资源共享问题必将不可避免地卷入“云时代”。积极地面对这一挑战，能够更好地加强电大教学资源共建共享，有效推进电大远程教育现代化进程。

[1]王龙,万振凯.基于服务架构的云计算研究及其实现[J].计算机与数字工程,2009,(7).

[2]王鹏.云计算的关键技术与应用实例[M].北京:人民邮电出版社,2010．

[3]孙柏祥.云计算高校教育信息化建设和发展的新模式[J].中国电化教育,2010,(5).

[4]王金波,金滓,何乐,邹志乐.虚拟化与云计算[M].北京:电子工业出版社,2009.

[5]柳军,李彦武.高校数字化教学资源的校际间共建共享机制研究[J].中国教育信息化,2010,(5).

Study on the Sharing of Municipal RTVU Teaching Resources Based on Cloud Computing

LI Yanwu

(Zhangjiakou Radio & TV University, Zhangjiakou, Hebei 075000, China)

There are many serious problems in teaching resources sharing in municipal RTVUs. Cloud computing has many advantages: low cost, security and stability, and taking on demand. Cloud computing service mode is divided into IaaS, PaaS, and SaaS. Its deployment modes include private cloud, public cloud and hybrid clouds. Municipal RTVUs can realize the cloud sharing of resources on the school intranet by building teaching resources sharing system based on cloud computing, thus to achieve teaching resources cloud sharing alliance among municipal RTVUs. The co-building and sharing project should rely on the combination of vertical supervision of provincial RTVU and lateral coordination of municipal RTVUs.

cloud computing; RTVU; teaching resources; sharing

2012-12-21

李彦武(1973-)，男，河北张家口人，教育学硕士，实验师，主要从事教育信息化和职业教育研究。

G434

A

1008-469X(2013)02-0041-04