基于移动云计算的校园服务平台构建与实现研究

董启标++汪颖+++杨叶

摘 要 在移动互联网快速发展的背景下，移动智能终端在性能方面的劣势阻碍了各类应用的产生与发展，云计算的出现与逐渐成熟为解决这个问题开辟了新的思路。首先对目前移动校园服务平台存在的问题进行分析，接着探讨基于移动云计算构建校园服务平台的优势，重点论述移动云计算环境下校园服务平台的总体架构，在此基础上介绍云服务端和客户端的实现方法，以期为构建校园数字化平台、推进系统整合与数据共享提供一定的指导。

关键词 移动云计算；云服务；移动校园；数字化服务平台；校园服务平台

中图分类号：TP315 文献标识码：A

文章编号：1671-489X（2014）08-0039-03

1 研究背景

随着软硬件技术、无线通讯技术以及移动计算技术的快速发展，移动互联网的用户数量、市场规模、应用水平与终端普及等均呈现迅猛增长态势。从2012中国互联网产业年会上获悉，2012年我国智能终端出货量达到2.24亿部，已成为全球最大的智能手机生产国，移动互联网与智能终端的快速发展为人们的学习和生活带来极大的便利。而面向移动智能终端的校园服务平台作为数字校园的扩展，能够满足用户随时随地获取信息的需求。因此，基于移动云计算构建校园服务平台显得非常的必要和有意义。

2 当前移动校园服务平台存在的问题

建设完善的信息发布、管理服务与文化生活服务等数字化平台是校园信息化建设的重要任务。然而，在各地如火如荼地开展校园服务平台建设工作的过程中出现众多问题，主要表现在以下三方面。

兼容性较差，用户体验不够友好 由于市场上的移动智能终端种类各异，屏幕尺寸大小各不相同，分辨率高低有别，使得目前移动校园服务平台普遍存在兼容性差、用户体验不够友好的问题。当用户使用不同的终端访问相同的内容时，呈现效果经常不一致。有些终端需要不断地进行缩放、拖拽，而有些终端甚至不能显示完整的内容，这给用户带来极大的不便，最终会影响用户使用的积极性。需要在新的终端环境下，打造优质的、完善的、能适应多种终端访问的移动校园服务平台。

功能较单一，缺少创新性的应用 目前移动校园服务平台功能相对比较单一，大多数是将有线网内容原封不动地移植到移动平台上，仅提供新闻查询、黄页查询以及校园日历等以信息简单罗列为主的服务，远远不能满足师生的需求。移动互联网较传统的有线网络有着无可比拟的优势，其最大的优势就体现在“移动”二字上。要充分挖掘“移动”的内涵，开发出极具创新性的应用，如移动社区、移动支付、基于位置的服务等。

服务大众化，无法满足个性需求 移动校园服务平台的用户主要分为四大类：教师、学生、管理人员以及校外人员。用户身份的不同、角色定位的不同，使得他们关心的信息和兴趣点存在差异。学生较为关注考试日程、教室空座位等信息；教师较为关注课表安排、会议日程等信息；管理人员较为关注学生情况、后勤服务等信息。如果设计者能够充分挖掘不同用户的需求，根据用户角色的不同有针对性地提供服务，将大大提升移动校园服务平台的可用性与用户粘合度。就目前而言，移动校园服务平台提供的服务偏大众化，还以传统的被动服务模式为主，在个性化服务方面还有较大的提升空间。

3 基于移动云计算构建校园服务平台的优势

云计算的核心是海量数据的存储和计算，利用计算机群对信息进行聚合和分布处理，并通过网络对客户提供服务，用户只需使用智能手机、平板电脑等终端设备接入互联网，便可获取信息服务[2]。云计算为构建校园服务平台提供了以下支持。

扩展移动智能终端的性能 虽然近年来由于半导体工艺和硬件新型材质的发展，移动智能终端的性能得到了极大的改善，但面对日益增长的信息服务需求仍然显得捉襟见肘，如视频解码、语音识别等。云计算环境下，所有的数据存储和处理都通过“云”端的计算机群进行，其强大的计算能力使它能完成很多个人计算机无法应付的数据处理任务[3]。由于所有的数据处理都在“云”端进行，本地的移动智能终端只需做环境检测、少量的计算及显示等工作。另外，用户可将终端上存储的数据上传到云服务器，不仅可以备份数据防止丢失，同时还解决了终端间协同和数据同步的问题[4]。

提高平台的稳定性与可靠性 传统的基于普通Web服务器的校园服务平台，其数据都集中存储在固定的服务器上，一旦发生故障，将不能为用户提供正常的服务，甚至可能导致核心数据的丢失。为了解决这一问题，通常的做法是增加服务器作为备份，当主服务器出现问题停止工作时，备份服务器将自动运行接替主服务器的工作。这种做法的确能够解决上述问题，但同时却带来服务器冗余的问题，大量的备份服务器经常处于闲置状态，增加平台的建设和运营成本。而云计算采用分布式存储的方式，能够依据策略自动分配计算节点，并在节点出现故障时将计算任务转移，这保证了云计算具有良好的容错能力和强大的故障恢复能力。此外，集中统一的管理与维护模式也使平台的稳定性和可靠性得到提高[5]。

共享数字校园的资源与数据 数字校园是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具对学校与教学、教研、管理有关的所有信息资源进行全面的数字化，以扩展传统校园的功能，提升传统校园的运行效率[6]。许多高校为了最大限度地保护既有投资、减少开发成本、保证技术的先进性，都选择了相对比较成熟的云计算技术。在云计算模式下，分布式存储的资源与数据都制定了统一的标准与规范，为资源与数据的存储、分配尤其是共享带来了很大的便捷，从而避免了“数据孤岛”的产生。基于云计算的移动校园服务平台的资源与数据大部分都与数字校园重合，通过数字校园的标准数据接口可以进行有效共享，从而避免了资源重复性建设带来的大量人力、财力和物力的浪费。

4 基于移动云计算的校园服务平台构建

常见的移动云计算的服务模型包括“云”“管”“端”三个层面：“云”指的是提供基础设施、平台和应用服务的基础设施中心；“管”指的是信息传输的网络通道；“端”指的是用户接入“云”的终端设备[7]。与移动云计算的服务模型相对应，基于移动云计算的校园服务平台总体上也可划分为三层结构：云服务端、通讯网络和客户端。

云服务端 云服务端是基于移动云计算的校园服务平台的核心部分，也是整个平台功能的最终执行模块。它主要负责实现数据存储、计算服务以及负载管理等功能。数据存储主要实现用户信息库、服务资源库等信息的储存、更新和备份；计算服务主要通过任务拆分、分布式并行计算等方式为用户完成视频解码、地理位置等一些数据量大、计算复杂、客户端无法完成的数据处理请求；负载管理主要负责各种资源的管理与调度，提高数据的访问速度以及确保应用系统的可用性和可靠性。此外，为了平台的健壮性和稳定性，支持客户端代码操作的大部分数据模型、业务逻辑以及第三方服务集成也都托管在云服务端。

通讯网络 通讯网络是客户端连接云服务端的桥梁，它的畅通是保证服务可用的关键。对于公共云、社区云和混合云主要是指电信运营商提供的通信网络，对于私有云而言可能是电信运营商提供的通信网络，也可能是学校内部搭建的通信网络。但总体上而言，移动客户端连接云服务端使用的网络主要有2.5G、3G、Wi-Fi以及4G等几种形式。4G网络是第四代移动通信网络的简称，它理论上传输速度达到20 Mb/秒，下载速度能达到100 Mb/秒，比拨号上网快2000倍，能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。但4G网络目前还没有大面积推广。就目前来说，Wi-Fi是客户端连接云服务端的首选，速度快、收费低，而且目前主流的移动智能终端都支持Wi-Fi上网。

客户端 客户端是指移动智能终端，如上网本、平板电脑、智能手机和PDA等。客户端负责的任务是为用户获取、呈现云服务端的内容，另外还承担少量的计算处理任务。客户端访问云服务端的形式分为两种：浏览器和应用程序。前者只需打开移动智能终端自带的浏览器输入网址即可；后者是在线下载、安装平台提供的客户端程序，安装完成后就可以访问平台获取服务。

5 基于移动云计算的校园服务平台实现

对于移动云计算环境如何搭建、如何配置，在这里不做过多赘述，下面将围绕移动云计算环境下的应用程序与传统的B/S架构、C/S架构的应用程序开发的不同点，重点介绍云服务端和客户端实现的方法。

云服务端的实现

1）云服务器语言。传统的动态服务器端语言有Python、JSP、PHP等，客户端的编程语言有Html、Java- Script、CSS等，由于服务器端语言和客户端不同，开发者经常需要在多种语言之间切换，极大地影响了开发效率。近年来，随着一些高质量的开发工具和应用程序平台的推出，使得JavaScript作为服务器端开发语言成为可能，并逐渐演变为一种趋势[8]。服务器端使用JavaScript可以带来几大优势：一是客户端和服务器端代码使用同一种语言，大大地简化开发工作；二是在客户端对Ajax的需求日益攀升的情况下，可以轻松地通过JSON数据格式实现信息传递，省去了格式转换的工作。

2）云数据库实现。云数据库是云服务提供的关键服务之一，它为用户在远程创建一个数据存储空间，具有可靠性、可扩展性、低维护性等优点。云数据库中的数据存储可以使用传统的数据库（如MySQL、Oracle、DB2等），但由于它们缺少对JSON的支持，导致在使用JavaScript读取、存储数据时比较复杂。本研究使用新型的数据库MongoDB，MongoDB是一种基于分布式文件存储、无架构的数据库，可以接受高负荷的数据读、写操作，并支持JSON作为其标准的数据输入和输出格式，是构建基于云服务的应用程序最好的选择[8]。MongoDB在使用时不需要预先定义表和列，可直接向MongoDB发送JSON格式文档，系统将自动保存；当获取数据时，只要根据JSON文档的属性搜索即可。

客户端的实现

1）跨平台开发框架。由于基于云计算的移动校园服务平台是面向移动智能终端的，而移动智能终端的操作系统存在差异，如果为不同操作系统分别定制和开发客户端将消耗巨大的人力、物力和财力。为了解决这个问题，将引入跨平台开发框架来进行开发。跨平台开发框架的工作原理是使用一种标准化语言进行开发，开发完成后针对不同的操作系统由代码编译器分别进行编译，生成有针对性的可执行程序[9]。常见的跨平台开发框架有PhoneGap、Titanium、AppCan等，它们都有其各自的特点和优势，开发者可根据功能需求和对开发语言的熟悉程度来进行合理选择。

2）客户端界面实现。对于普通用户来说，业务逻辑、数据结构等都是不可见的，大多数用户也甚少关心这些问题。但界面视图则不同，它是用户与平台直接交互的媒介，对用户体验有着重要的影响。目前客户端界面面临的主要问题就是兼容性的问题，即如何在众多屏幕大小不同、分辨率高低各异的移动智能终端上获得一致性的呈现效果。在这里，笔者使用一个专门用来构建移动应用程序界面的框架——jQuery Mobile。jQuery Mobile能够根据终端屏幕尺寸、分辨率等参数生成自适应布局，从而为用户提供一致性的用户体验。此外，jQuery Mobile还支持“滑动”“弹出”“卷起”等转换效果，让交互变得更丰富、更动态化。

6 结束语

在移动互联网与移动智能终端快速发展的背景下，移动云计算的出现为构建校园服务平台开辟了新的思路。移动云计算与移动智能终端的结合符合时代发展的潮流，它能够满足信息化社会随时随地、自由化和个性化的信息服务需求。尽管目前需要解决的问题还有很多，如校园服务平台与数字校园功能合理分配与整合问题、移动云服务环境下校园服务平台数据安全问题等，但随着移动云计算技术的日渐成熟和有关研究的不断深入，移动云计算技术支持的校园服务平台将在保障校园系统高效运行、提高校园服务质量方面发挥非常重要的作用，对如何构建校园数字化平台、推进系统整合与数据共享也具有一定的指导意义。

参考文献

[1]教育部.教育信息化十年发展规划（2011—2020年）

[DB/OL].http：//www.moe.gov.cn/ewebeditor/uploadfile/2012/

03/29/20120329140800968.doc.

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[3]黄成云，左明章，荣先海.基于云计算的移动学习系统设计[J].现代教育技术，2010，20（8）：102-105.

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[8]Rodger R.移动云计算应用开发入门经典[M].北京：清华大学出版社，2013：125-126.

[9]陆钢，朱培军，李慧云，等.智能终端跨平台应用开发技术研究[J].电信科学，2012（5）：14-17.