OpenStack开源云在泛在学习环境中的应用

庾 邦

（广西经济管理干部学院，广西 南宁 530007）

1 引言

随着信息技术的飞速发展，现代社会中，人们的学习方式及获取知识的途径日益多样，学习者可通过计算机、手机或其它便携式智能设备随时随地学习、获取和分享信息资源。基于此，一种新的学习形式即泛在学习(Ubiquitous Learning)产生了。泛在学习是指任何人可以在任何地方、任何时刻获取所需的任何信息的方式，是提供学习者一个可以在任何地方、随时使用手边可以取得的科技工具来进行学习活动的3A (Anywhere，Anytime，Any device)学习[1]。

泛在学习已成为近年来教育领域广泛关注和研究的热点问题，各国大量专家学者纷纷投入到泛在学习的研究和探讨，而云计算近年来也受到了人们的广泛关注，它的蓬勃发展为教育技术注入了新的活力，本文就如何基于云计算来构建泛在学习环境，以促进学习型社会的构建和达到终身学习的目的，做了初浅的分析和探讨，不足之处请各位同行批评指正。

2 云计算在构建泛在学习环境中优势

泛在学习的主要四大特点：一是泛在性，即随时随地可以通过手中的智能终端进行自主学习；二是自适应性，即可以根据个体的学习基础、进度以及兴趣爱好等自动安排学习内容，调整学习进度和方法，做到因“人”制宜；三是交互性，即在学习的过程中学习者可与系统进行交互，提出学习要求，由系统优化后给出学习方案；四是 P2P（点对点）平等性，即学习者在使用资源的同时也可以建设资源，比如提出好的学习方法，上传学习心得及学习资料等。

云计算（Cloud Computing），它是基于网络，通过云管理平台将计算、网络、存储等基础设施虚拟化，形成动态、可度量的共享资源池，以服务的形式可控地提供给各类用户的一种超级计算模式。云计算最早于 2007年由谷歌公司提出，随后得到国内外IT公司的积极响应和推动，发展十分速猛，其主要技术特性有：（1）资源虚拟并池化；（2）资源网络泛在化；（3）资源可控及动态扩展性；4.服务安全高可用性。

对比泛在学习的特点，云计算作为泛在学习的基础平台是非常适合的，它的技术特性契合了泛在学习的特点，主要表现在以下几个方面：

2.1 有利于学习资源的聚合

学习资源是泛在学习的基础，云计算可以很好地将教育信息融合、存储，并以服务的形式通过网络提供给学习者，从而使各种教育资源能最大限度的整合和利用。通过云应用，教育管理者可以对海量的学习资源进行归类、索引和制定访问策略，学习者在学习程中可以在既定的规则下对学习资源进行补充及修改，从而不断地完善学习资源库。

2.2 有利于学习资源的泛在化

学习资源是基于云计算平台存储和管理的，即资源经过池化后存在云端，因而对于资源的组织和管理者来说，在组织资源的时候不仅仅局限于机房、办公室，他们在任何地方都可以对学习资源进行管理和维护，甚至可以组织一支专业的队伍，协同工作，以实现资源的多元化。对于学习者，云计算将资源以服务的形式提供，学习者可以随时随地获取资源和学习，同时在一定的权限内还可以对资源进行补充和完善。

2.3 降低对学习终端性能的要求

目前主流智能设备的操作系统有iOS、Andriod、Windows Phone、BlackBerry等，针对这些移动OS的开发平台和工具也相当成熟和完善，利用这些工具，以云计算为基础，可开发出界面更友好、功能更丰富、交互性更强的学习软件。学习者在学习时，软件一般只负责信息的呈现以及与学习者进行交互等简单的运算，大量的检索、计算、存储等都是在“云端”完成的，因此，对终端的性能要求不高，学习者通过市面上主流的手机、平板电脑等便携式智能终端都可以顺利地完成整个学习过程。

2.4 便于学习平台的建设与管理

云计算将硬件资源虚拟化，通过IaaS（基础设施即服务）和PaaS（平台即服务）按需提供给用户。搭建平台时，通过给用户分配虚拟服务器即虚拟机（Virtual PC）、云存储,并动态地调整虚拟服务器的CPU数量、内存大小以及实时扩展云存储容量等以达到用户需求。由于云计算由大量的廉价节点组成，相互间冗余备份，具其可用性和安全性也完全能达到要求。

可以看出，云计算的技术特性契合了泛在学习的特点，对泛在学习平台搭建具有很好的支撑作用，基于云计算构建泛在学习环境是未来泛在学习的发展趋势。

3 为什么选择OpenStack开源云平台

3.1 OpenStack部署方便易于扩展

OpenStack不是一个软件，它是由网络主机服务商Rackspace和美国宇航局 NASA联合推出的一个支持Apache2.0协议的开源项目，其目的是制定一套开源软件标准，目的是简化云的部署过程并为其带来良好的可扩展性。Openstack项目主要由Nova和Swift几个主要组件共同完成具体的工作，可以形象地将OpenStack理解为一个云操作系统，通过OpenStack任何组织或个人都可以搭建自己的云计算环境(IaaS)。

OpenStack目前有7个核心项目，其中最重的三个是：计算服务Compute、对像存储服务 ObjectStorage及镜像服务ImageService。计算服务，是云平台的控制单元，它提供一个管理工具来部署云，包括实例的运行、网络的管理以及用户的控制，同时还负责管理其他项目对云的访问。对像存储服务，是一个可扩展的对象存储系统，它支持多种应用，比如数据的复制和存档，视频或图像等各类海量数据存取服务，还可以为Web应用创建基于云的动态存储。镜像服务，是一个虚拟机（VM）镜像的存储、查询和检索系统，用户可通过HTTP请求查询虚拟机镜像的元数据及检索其实际镜像。它们之间的关系可用下图来表示：

OpenStack最新版为Folsom，下一版本Grizzly也即将发布，除现有七个项目以外，还有多个项目正在孵化过程中，一旦成熟，这些孵化项目也会加入到核心项目中。目前OpenStack可以采用多种方法进行安装和部署，如源码安装、使用DevStack脚本安装、Puppet 安装等，还有一些开发者整理出了安装脚本，甚至可以实现一键安装。

3.2 OpenStack完全开源且拥有众多企业及个人支持者

目前，OpenStack社区拥有超过180家企业及3000位开发者，包括Fedora、SUSE等都支持OpenStack，这些组织和个人都将OpenStack作为云计算的通用前端。国外的微软、IBM、戴尔、惠普、思科等传统IT巨头也都纷纷宣布加入到OpenStack阵营以示对其的支持和未来前景的看好。新浪也在 2011年以 OpenStack为基础组建了 SWS，是较早部署OpenStack的国内企业，并积极参与Openstack的社区贡献。由于OpenStack本身完全开放开源，不同厂商可以根据市场需要，结合自己的产品和技术对其提供支持或者实现兼容，从而确保OpenStack在潮流中不会被甩掉。

4 基于 OpenStack的泛在学习环境模型构建

4.1 泛在学习环境的技术构成

由于泛在学习可让学习者在任何时间、地点、使用任何终端设备对任何感兴趣的的内容进行交互式学习，因而从技术的角度，泛在学习环境一般应该包括：泛在学习资源、泛在学习工具、泛在学习网络及泛在学习系统软件及客户端。

学习资源是泛在学习的基础，学习资源是海量的，而且种类繁多，格式也不统一，要把学习资源归类、整合，以方便地检索和使用是一个长期积累的过程；泛在学习工具是学习者用来呈现和检索学习内容，并与之进行交互式学习的工具，目前主要有计算机、平板电脑、手机等；泛在学习网络就是无所不在的网络覆盖，学习者可以通过泛在网络，在任何时间地点都能连接上学习资源；泛在学习系统软件起到管理、维护和组织学习资源，与学习者进行交互等，一般在后台运行，而客户端则是具有友好的UI（用户界面），直接与学习者交互，向学习者呈现学习内容的软件，它可以是网页浏览器，也可以是PC客户端或者移动设备的APP（应用程序），目前在PC机上一般是基于浏览器来实现，而移动设备因为其屏幕尺寸，计算能力、网络速度等限制，通过APP的形式来实现可以达到更好的用户体验。

4.2 基于OpenStack的泛在学习环境模型

构建泛在学习环境中，OpenStack云计算平台介于泛在学习系统和基础设施之间，它将基础设施资源虚拟化和池化并以服务的形式提供给泛在学习系统调用，最后学习者通过各种学习终端与学习系统进行交互，最终达到学习的目的，基本架构如下图所示：

5 结束语

现代社会中，构建学习型社会，提倡终身教育，要求学习者能在新的学习形式和学习环境中不断提升自己，泛在学习为我们供了一个很好解决办法。但是，泛在学习环境的建设是一个艰巨、繁杂的系统工程，同时也是一个摸索、改进的过程，需要教育者、学习者和开发人员长期地磨合和探索来不断地完善和充实。

[1] PANG Chun-hong, LI Xiao-ning. Multidimensioanl Perspectiveof Ubiquitous Learning [J]. Journal of Hebei University (Philo-sophy and Social Science),2010(5):P107-111.

[2] 庞春红,郦晓宁.泛在学习的多维透视[J]. 河北大学学报(哲学社会科学版),2010(5):107-111.

[3] 李刚健.基于虚拟化技术的云计算平台架构研究[J].吉林建筑工程学院学报,2011(01).

[4] 李小宁,李磊,金连文,黎德生.基于OpenStack构建私有云计算平台[J].电信科学.2012(09).

[5] 龚颖.泛在学习环境下的教学资源建设研究[J].江苏广播电视大学学报,2009(6).