高校数字化教育资源云共享模式研究

王瑞娜

（三门峡职业技术学院信息传媒学院，河南三门峡 472000）

高校数字化教育资源云共享模式研究

王瑞娜

（三门峡职业技术学院信息传媒学院，河南三门峡 472000）

与传统的网络应用模式比较，云计算的超大规模、虚拟化、高扩展性、高可靠性、按需服务等特点为资源共享的有效实现提供了一个新的技术选择。本文对云环境下高校数字化资源共享模式进行了总体的设计与架构，并进行功能分析，同时结合云共享模式的类型对共享模式进行详细部署。

数字化教育；资源共享；架构；共享模式

0 引言

将高校数字化教育资源共享的建设建立在云计算技术和服务的基础上，可以将服务器、存储设备等硬件的购置及共享平台的建设、管理、安全等工作完全委托给云服务供应商，参与云共享的高校只需提供基本的联网设备和少量管理终端就可以了。对于客户端的设备云计算技术要求很低，只要有能接入到互联网的终端设备用户就可以通过访问云端共享到所需的资源，而且客户端也不需要任何的升级。此外，云服务供应商还提供专业的维修团队来解决日常的网络维护工作。随着国内云计算技术研究的深入，很多专家和机构也相继提出了自己的技术方案，如基于CALIS的Nebula平台，组成数字图书馆云服务中心，用友NCS.5一体化集团管控解决方案等。这些技术方案的形成及应用能为高校实现资源云共享提供丰富的经验和技术支持。

1 高校云共享模式架构及功能分析

1.1 总体架构模型

本文设计了基于云计算的高校数字化教育资源共享的理论框架模型，如图1所示，此模型由资源层、管理中间件层、共享服务层共3层组成，每层的具体构成要素图中都可以明确看出，下文会对每层的实现做详细介绍。

1.2 资源层设计

资源层位于基于云计算环境的高校数字化教育资源共享框架模型的最底层，它由资源池层和物理资源层两部分组成，是云共享系统平台的基础，为平台的正常运行起到了支撑作用。其中物理资源层主要有高校用于数字资源共享的存储设备、管理服务器、网络设备、数据库等软硬件资源[1]。该层不需要专门再投入资金去建设，原有的服务器、数据库等软硬件设备可以继续使用；资源池层就是将物理资源层中相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，比如高校数字化教育资源存储资源池、计算资源池、软件资源池、数据资源池等。构建资源池层其实就是对物理资源的管理和集成工作，在高校资源共享中该层的主要目的是通过虚拟技术将物理资源层中的服务器、存储设备、数据库等集成一个大的资源池，也就是把不同存储位置的数字教育资源整合成一个大的资源池，通过云计算技术动态分配资源，同时提供统一的计算服务，提高资源的利用率。

1.3 管理中间件层设计

管理中间件层位于资源层和共享服务层之间，它是实现数字化教育资源共享的关键层，由图1我们也可以看出中间件层处于云共享架构中的核心位置。该层由用户管理、任务管理、资源管理和安全管理四部分组成，它的主要任务是对云端资源进行智能管理和动态分配，并对不同类型的资源进行性能优化和容错处理，以保证资源共享能够高效、安全的运用。其中，用户管理部分包括账号管理、用户环境配置、用户交互管理、使用计费模块；任务管理部分包括映像部署和管理、任务调度、任务执行、生命周期管理模块；资源管理部分包括负载均衡、故障检测、故障恢复、监视统计模块；安全管理部分包括身份认证、访问授权、综合防护、安全审计模块[2]。结合用户的实际需求这些模块不仅可以灵活部署，还可以在原系统不变的基础上，插入新的系统，方便数据的迁移和共享，同时，也可以提供个性化的服务。比如，需要有偿共享的数字化教育资源，可以设定监视统计模块和计费模块，而对于完全免费开放的资源就不需要加入计费模块。

根据上述高校数字资源云共享框架模型中中间件的构成及功能，本文对云资源服务管理的过

程做了详细分析，如图2所示。云计算资源的管理需要经过资源注册、资源请求、资源发现、资源调度、状态监控和资源注销等过程。

云计算资源服务管理首先要将可用的云计算资源注册为资源服务，这个任务可交由云计算资源管理器来完成。此外，云计算资源管理器还要

对云端的服务器、数据库、资源计算及存储能力等进行统一管理，并对资源的服务状态进行实时监控；云计算资源的发源地和集散地位于云计算资源服务管理中心，这里存储着已注册资源的服务信息以及资源服务目录信息，它主要用于发布资源服务信息，同时管理资源服务状态；资源请求/任务管理器的服务对象是云端用户，它负责处理云端用户发出的资源请求，提供检索相应资源的功能，通过把用户的请求与云计算资源服务进行匹配和调度，以便用户能够及时、高效的访问资源。

1.4 服务层设计

高校数字教育资源云共享框架模型最上一层是共享服务层，该层由资源共享应用层和应用接口层两部分组成。资源共享应用层是高校数字化教育资源云共享区别于其他云应用的关键，该层由经过扩展了的资源共享系统组成，包含了资源共享平台、在线应用程序、管理程序和中间件等功能。应用接口层主要由公共API接口、Web服务、编程环境等内容组成，它的任务就是为资源应用层和中间件层提供链接接口[3]。

1.5 云计算资源服务实现方式的设计

根据各高校的实际情况，并结合该校的发展规划，云服务需要为其提供适合自身发展的云共享服务解决方案。

1.5.1 中小规模的地方高校

对于规模较小的地方高校，其资金实力比较薄弱，数字化教育资源的拥有和需求相对也比较少。在传统模式下，这类学校要建立资源共享平台前期需要投入资金进行软硬件设施的购置，后期还需要投入精力进行共享平台的维护和管理，浪费了较多的人力、物力和财力，这样一来，很多学校在数字化资源共享建设中就处于被动状态。对此，在云服务模式下，中小院校完全可以利用云服务商提供的公有云来实现数字化教育资源的云共享。校方可以通过租赁，将数字化教育资源委托给实力强大的云计算服务提供商管理，同时还可以采用SaaS模式获取云服务商提供的软件资源。通过这种方式，高校只需要花费少量资金就可以从云端获取所需的资源与服务，而且还有专业的技术团队来负责共享平台的正常运行。这样就大大降低了中小院校数字化教育资源共享建设的资金投入及维护成本，有利于促进中小院校资源共享建设的积极性。但是这种方案是将资源交付给第三方进行管理的，高校自身不能主动控制，导致了资源的安全性相对较低。

1.5.2 较大规模的高校

对于国家级或综合性等较大规模的高校，云计算的服务策略会相应进行调整。这类高校实力雄厚，数字教育资源丰富，有充足的资金搭建专属的数字化教育资源云共享平台，借助Hadoop、VM⁃ware等云技术，高校可以根据自身特点及需求在校园网环境下构建高校内部数字化教育资源云，更好地满足用户的需求，但是这种服务方式数据安全性好，共享性差。

1.5.3 高校联盟混合云

随着高校信息化建设的快速发展和云计算技术的广泛应用，越来越多的高校加入到教育资源云共享的建设队伍中来。高校联盟混合云结合了公有云和私有云的优势，不但能解决公有云的数据安全问题，又能解决私有云共享性、扩展性差的问题。通过这种方式我们可以将应用服务程序、开放性资源放置在公有云上，将各高校关键、敏感的数据放置在私有云上，同时也可以在公有云中为高校划分私有云，或将高校自建的私有云扩展到公有云中去，通过高校联盟混合云实现高校之间资源的有效共享。

2 云共享模式分类

2.1 校内云共享模式

目前，有能力提供云计算服务的公司特别少，而且主要是为商业活动服务。与教育项目相结合的云服务更是少数而且也仅限于使用云供应商提供的计算资源。我国的教育信息化建设已经开展多年，各高校的多媒体教室、实训实验室、办公室及学生宿舍等都可以连接到网络，而且校内各部门、各院系的办公系统也都已联入网络。由此可见，多数高校已经建成了一定规模的校园网，拥有了一定的数字资源。在这种情况下，高校若直接使用第三方云服务供应商提供的计算方案，肯定不需要太多的资金投入就可以轻松实现资源共享，但是高校原有资源如何顺利完成移植？学校原有的计算能力又该如何处理？这些问题解决不好，必然造成巨大的资源浪费。如果忽略这些问题，高校就要投入大量的资金进行云共享平台的初期建设，而且还要重新进行数字资源的建设，这些工作都会给校方带来人力、物力及财力方面的巨大压力，一般的中小规模院校很难承受得起，这必然会阻碍数字资源共享的推广应用。综合分析，我们可以对高校现有的数字校园网架构进行优化升级，在对原有网络软硬件资源整合的基础上进行云架构改造，这将是构建高校云环境的一个比较合适的选择。改造前的校园网络拓扑图如图3所示，改造后的如图4所示。、具体来说，就是利用虚拟化技术将物理位置分散的服务器、计算资源等设备进行集中后形成虚拟的资源池放于云端供用户访问，同时提供多样化的终端接口，这样，云环境下用户就可以通过多种类型的终端设备接入到网络，改变传统模式下只能通过计算机连接网络获取资源的方式，使用户能更灵活的访

问资源[4]。

高校内部资源共享模式的实现不仅能使师生随时随地的访问校内数字化教育资源，而且用户还可以随意选择上网工具，手机、平板、电脑都可以。学校方面能减少网络软硬件设置维护、升级等资金投入，同时还有专业的技术服务团队保证共享系统的安全。用户方面只要拥有合法的登录身份，就可以使用云服务提供的资源服务、运用程序及管理服务，如邮箱、云盘、数字图书馆等服务。

2.2 高校之间的云共享模式

通过上述分析我们得知中小规模的高校利用公有云可以较轻松的实现数字化教育资源的共享，另外此类院校也可以与实力雄厚、资源丰富的院校合作组建校际联盟，共建共享数字化教育资源。各高校在数字化教育资源的建设中都有自己的特色，比如优秀的专业建设，优质的课程教育资源等，如果各高校之间能建立联盟，打破校际界限取长补短、共建共赢、互惠互利，就可以更有效的提高资源的利用率，实现资源共享的最大化。同时，各高校的共同建设也可以降低学校独自建设面临的资金、人力等压力。高校联盟共享云服务模式可由各高校共同建设，共同享用。由图5可知，校内、校外用户可以通过高校联盟统一资源共享门户统一验证身份并使用统一访问接口来访问云端资源，简化了访问障碍。

2.3 校社云共享模式

随着社会的快速发展，人们终身学习的意识越来越强，对数字资源的需求也越来越多，尤其是高校的优质教育教学资源更是受到很多人的青睐。以前我国的远程网络教育系统确实给需要进一步学习的人们提供了不少资源，但是这种教育方式有一个比较严重的弊端，学员只能在相应的时间段内获取远程教育资源，课程学习结束后就无法再登录远程教育系统获取资源，导致学员无法自主学习或终身学习。随着网络技术的快速发展，我们有能力进一步提高数字教育资源的利用率，使教育资源不再局限于校园内部或高校之间，而是将其共享范围延伸到社会，将高校的教学资源尤其是有实用价值的资源转化为社会资源的一部分，通过提高资源共享的开放程度来提高办学效益。如图5所示，通过校社云共享模式，社会学员也可以通过申请注册账号，以合法的身份访问高校内部的云共享平台来获取所需的数字资源。数字化教育资源云是各高校共建共享的，为激发资源开发的积极性，可以在大部分资源免费与社会人员共享的基础上，为云共享模式添加计费模块，提供一部分需要付费的资源，使学员可以按需使用数字资源。校社云共享模式的使用不是简单地将教育资源面向社会开放，而是在将教育理念带给社会的同时取得良好的社会效益。

3 结束语

随着云计算技术的出现和发展，我们可以把

一个地区甚至全国高校的数字教育资源整合成“教育资源簇”进行统一管理，促进数字化教育资源的整合、节约共享的成本，促使信息的高效传播，实现高等院校数字化教育资源共享效果最优化。同时也可使人们随时、随地获取“云端”的学习信息、存储学习资源，进行开放式学习，有利于增强人们自主学习的技能，极大地推动教育信息化的进程。但目前高校数字化教育资源云共享的建设过程还存在一定的难点，需要对其进行不断地研究与实践，以便更加优化云共享模式。

[1]张莉，王凤领.基于云计算的高校数字化教育资源共享模式与机制研究[J].长春教育学院学报，2014（4）：35-37.

[2]宋俊锋.高校数字化资源云共享模式研究[J].数字技术与应用，2015(6):50-52.

[3]黄琳娜.基于云计算的数字化教育资源共享模式探究[J].邢台学院学报，2013(2):80-82.

[4]宋潇潇.基于云计算的电子政务信息资源共享系统建设[J].通信电源技术，2014(6):77-78.

（责任编辑：王彦永）

TP393.18

A

1673-2928（2015）06-0124-05

2015-06-15

王瑞娜（1984-），女，河南灵宝人，三门峡职业技术学院讲师，硕士，研究方向：计算机应用。