基于教育云的应用服务平台的构建和实现∗

潘俊辉 王 辉 张 强

（东北石油大学 大庆 163318）

基于教育云的应用服务平台的构建和实现∗

潘俊辉 王 辉 张 强

（东北石油大学 大庆 163318）

教育云平台分为三个部分，教育云基础平台、教育云资源平台和教育云应用服务平台，目前教育云在前两个方面的应用都取得了不错的成果，但在应用服务方面的研究仍处于初级阶段，因此针对当前的现状，论文以大庆某高校的教育云中的应用服务系统为例，对教育云应用服务做了进一步研究，同时对身份认证技术、动态流程配置方法进行分析研究，构建并实现了一种基于教育云的应用服务平台，并将该平台应用到大庆某高校，实验表明该平台在资源整合率上得到了一定程度的提高。

教育云；平台；服务；身份认证；动态流程

1 引言

国家在教育信息化十年（2011～2010）的发展规划中指出：充分整合和利用各级各类教育机构的信息基础设施，建设覆盖全国、分布合理、开放开源的基础云环境，支撑形成教育云基础平台、教育云资源平台和教育云应用服务平台的层级架构［1］。在我国教育信息化五年计划中也把教育云平台的核心分成三个部分，一是建设教育云基础平台，用来提供教育云存储以及云计算等基础类服务；二是教育云资源平台，将各个教育单位及机构开发的教育资源汇集到教育云资源平台上，为教育资源的共享提供途径；三是建立一个教育云应用服务平台，该平台可以看作是一个服务管理中心，其作用是为教育机构的资源提供管理功能，同时对这些单位提供云应用服务［2］。以上的三种教育云平台覆盖了云服务中的三类模式，为国家的教育云提供了软硬件应用服务及平台服务为一体的教育云平台［3］。目前国家将较多的教育预算用在了基础设施建设上，却没有带来非常明显的竞争优势，而少量的用在服务上的花费却帮助教育机构赢得了一定的市场优势［4］，充分说明在现阶段的教育信息化过程中，必须要加强顶层的设计，发挥出应用服务的优势。

目前，教育云在教育数据服务方面的应用取得了不错的成效，但在教育云的应用服务方面，还处于初步阶段，因此面对发展迅速的云应用服务，设计好全面、标准而有效的应用服务平台是十分必要的，平台设计将会影响到云应用软件的稳定性、灵活性和友好性，对于教育云应用服务的实施，解决应用过程中的关键技术问题具有重要意义。本文以教育云中的应用服务系统为例，对教育云应用服务做进一步研究，以大庆高校的教育云情况为例，提出并实现了一种基于教育云的应用服务平台，该平台具有一定的研究和现实意义。

2 教育云平台发展现状

国外的教育云比国内实施早一些，2007年，IBM和谷歌公司为高校打造了云服务计划，开始在美国的一些高校试运行；2009年，雅虎与美国的三所高校合作，共同对云计算进行研究，这三所高校通过采用雅虎公司所提供的云计算集群开发出新的应用程序；谷歌公司也和东非的一些学校共同合作，为这些高校的学生提供诸如Google日历、Gmail、Google办公软件等多种云服务［5］。

最近几年，教育云在国内的发展也非常迅速，许多高校和一些云服务公司都相继推出了各种教育云平台。如广州大学与戴尔公司联合构建出国内首个高等教育行业云计算平台，同时戴尔公司也和国内许多高校合作，共同开发创建了教、学一体的“互联校园”［6］；而华东师范大学同样通过与企业的合作，对教育云的构建和开发进行了相关的研究，并且它还和上海华师京城共同合作研究出“绿色班班通”的云服务；相应的企业方面，像上海的云未信息科技、广东的国云科技也都相继打造出教育云平台，为用户提供大量的教育资源和教育应用程序［7］。

教育云实际上可以看作是以云计算技术作为基础，深度整合各类应用服务和教育资源，并将教育资源作为服务以租赁或者免费的形式提供给用户使用，以此满足客户在科研、教学以及日常办公等多方面的需求。目前对于教育云的应用服务还没有统一的标准模式进行管理，本文就此问题进行研究，构建出一种基于教育云的应用服务平台，统一各类用户的使用。

3 教育云应用服务平台

云服务按照其所处层次的不同分为三类：IaaS（基础架构即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务），基础设施在最下端，平台在中间，软件在顶端，而教育云应用服务属于教育云服务体系中的软件即服务模式（SaaS），教育云应用服务主要面向教育云中的三类用户：提供商、请求者和管理者。其中云服务提供者为教育云平台提供可以使用的各种应用服务软件，云服务请求者即要使用云服务的用户，而云服务管理者主要对教育云服务的租用付费过程、各个用户以及各云服务软件进行全面的管理［8］。本文通过对现有的云应用服务平台进行分析，并结合教育云应用服务平台的特殊需求，即一个完备的云应用服务平台应该具备以下几个特性：

1）开放性：实现教育资源的最大化利用、在一定程度上实现教育资源的共享。

2）使用便捷性：不同应用系统间能够进行方便的切换。

3）多租户性：云应用服务必须支持多租户，才能让服务中的三方利益达到最大化。

4）可配置性：租户可以根据自己的个性需求对服务中的功能进行动态配置［9］。

通过对云应用服务平台特性的分析，并针对大庆高校教育资源的特点，本文设计实现的基于教育云的应用服务平台不仅能够对用户所要购买的各种应用服务进行快速的部署，而且可以根据不同用户的个性化需求灵活配置功能性需求，同时所要构建教育云应用服务平台应具有统一身份认证的功能，以解决用户在使用多个应用服务时所存在的登录不友好的问题，图1给出了教育云应用服务平台的功能模块图。

图1 教育云应用服务管理平台功能模块图

该教育云应用服务平台由三大功能模块组成：分别为统一身份认证平台、业务流程动态配置平台、应用服务管理平台［10］，下面对每个平台的具体构建过程及采用的技术进行介绍。

3.1 统一身份认证平台

该认证平台主要负责对所有的应用服务进行身份认证，用户在使用系统时仅需拥有一个应用服务账号，就可以对相互信任的其他应用服务的共享资源进行访问，而不需要另外账号再进行注册。本文通过对多种认证方式的分析研究，并结合本教育云平台的特点，提出了一种基于Cookie断言的统一身份认证方法，该身份认证方法使用生成的断言解决了Cookie跨域认证的问题，其认证流程如图2所示。

图2 基于Cookie断言的统一身份认证流程图

3.2 业务流程动态配置

教育云应用服务平台作为一种SaaS，其特点应该是多用户共同使用同一个应用服务，在应用服务的使用过程中，不同用户或同一用户在不同的情形下对于业务流程有不同的个性需求。因此满足用户对业务流程动态化的需求是实现教育云应用服务平台中的一个关键部分。本文通过对各种工作流理论和动态流程配置方法进行深入的分析和研究，并针对教育云应用服务业务流程分布在功能模块的特点，提出动态流程配置的工作流管理模型，从而满足用户对业务流程的动态性需求，该模型图如图3所示。

3.3 应用服务管理平台

应用服务管理平台相当于为应用服务注册中心，其主要功能是进行设备信息和服务信息的管理、服务订单管理、服务维护、服务发布以及租户管理等。用户可通过应用服务管理平台了解平台上存在的教育应用服务种类及服务功能，例如图书管理系统、办公自动化管理系统、教务管理系统、科研管理系统等，然后完成服务的订购。

图3 动态流程配置模型图

4 应用实例

本文以东北石油大学为例，表1给出了该大学使用普通管理平台和教育云应用服务平台时所需的成本和效率的对比。其中普通管理平台所需的成本为最低报价，以万元为单位。

表1 普通管理平台和教育云服务平台所需成本及整合率对比

由表1可见，学校若构建普通管理平台，首先应考虑其成本组成，而使用教育云应用服务平台，可在最大程度上降低学校信息化管理的成本，最重要的是资源整合率得到了一定程度的提高，由此使用教育云应用服务平台，学校可以使用到更多、更全面的教育资源。

5 结语

针对当前教育云在应用服务方面还处于初步阶段的现状，本文提出并实现一种可行的教育云应用服务平台，该平台通过将部署在云应用服务平台上的资源以服务的形式提供给租户定制使用，有利于将教育云应用服务中的各种资源进行高效的整合和使用。

［1］教育部.教育信息化十年发展规划（2011-2020年）（征求意见稿.第3.4稿rev1）［Z］.The Ministry of Education.Education informatization development plan for ten years（2011-2020）the 3.4 of draft.rev1［Z］.

［2］教育信息化建设与应用研究课题组.我国教育信息化建设与应用现状调研与战略研究报告［M］.北京：高等教育出版社，2010：10-20.Education informatization construction and application of research team.Education informatization construction in our country and application present situation investigation and strategy research report［M］.Beijing：Higher education press，2010：10-20.

［3］Sultan N.Cloud computing for education：A new dawn［J］.International Journal of Information Management，2010，30（2）：109-116.

［4］杨志和.教育资源云服务本体与技术规范［D］.上海：华东师范大学，2012：23-35.YANG Zhihe.Cloud service ontology of education resources and technical specifications［D］.Shanghai：East China normal university，2012：23-35.

［5］Benson V，Morgan S.Student experience and ubiquitous learning in higher education：impact of wireless and cloud applications［J］.Creative Education，2013，4（8）：1-5.

［6］Dong B，Zheng Q，Yang J，et al.An e-learning ecosystembased on cloud computing infrastructure［C］//Advanced Learning Technologies，2009.ICALT 2009.Ninth IEEE International Conference on.IEEE，2009：125-127.

Constructing and Implementation of Application Service Management Platform Based on Education Cloud

PAN JunhuiWANG HuiZHANG Qiang
（Department of Computer Science，Northeast Petroleum University，Daqing 163318）

The education cloud platform is divided into three parts：education cloud basic platform，education cloud resource platform and education cloud application service platform.The applications for the first two parts have achieved good results in education cloud，but in application services is still in the initial stage，in view of the current situation，the education cloud of a daqing college is used as an example and the application service of education cloud is researched in the paper，at the same time，identity authentication technology and dynamic workflow configuration methods are also researched.A kind of application service platform based on education cloud is build and implemented in the paper by using the application service system of daqing college education cloud，the experiments show that the platform on the resource integration freqency get a certain degree of improvement.

education cloud，platform，service，identity authentication，dynamic workflow

TP311

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.10.032

Class Number TP311

2017年4月11日，

2017年5月29日

国家自然科学基金项目（编号：61402099）；黑龙江省教育厅科研专项——东北石油大学引导性创新基金项目（编号：2016YDL-12）资助。

潘俊辉，女，讲师，硕士研究生，研究方向：云计算。

［7］商存慧.云计算在高校教育信息化中的应用研究［J］.中国教育信息化，2011（4）：4-7.SHANG Cunhui.Cloud computing in the application research of the education informationization in colleges and universities［J］.China's education informationization，2011（4）：4-7.

［8］张亚琦.教育云平台应用服务架构建模与实现［D］.武汉：武汉理工大学，2014：30-42.ZHANG Yaqi.Education cloud application service architecture modeling and implementation［D］.Wuhan：Wuhan university of technology，2014：30-42.

［9］刘福强，刘嵩，李玉东.基于云计算的开放式实验平台设计［J］.计算机与数字工程，2011（10）：202-204.LIU Fuqiang，LIU Song，LI Yudong.Open experiment platform based on cloud computing design［J］.Computer and Digital Engineering，2011（10）：202-204.

［10］潘俊辉.基于云计算理念构建大庆教育云平台的研究［J］.价值工程，2016（8）：80-81.PAN Junhui.The Research of Constructing Daqing Education Cloud Platform Based on Cloud Computing［J］.Value Engineering，2016（8）：80-81.