云计算信息处理系统在网络教育中的应用

云南大学滇池学院 徐海清

一、引言

当前科技教育的重要性不言而喻，世界各国都把技术和教育作为国家的重中之重。随着互联网的普及，基于计算机网络的现代教育逐渐受到政府和业界的重视。在信息技术和知识经济高速发展的今天，如何有效利用网络教育已成为各国政府关心的重大课题之一，各种专项规划也相继制定并实施。发达国家利用自身固有的经济优势，在信息教育领域已经迅速发展起来。

云计算是继PC和互联网之后的第三次IT行业创新浪潮，自2008年以来发展迅速。国外云计算产业起步比较早，技术发展比较成熟。业界聚集了许多著名的云计算服务提供商，包括亚马逊、谷歌、微软、VMware和Racespace。其中，亚马逊作为云计算行业的顶级服务提供商，占据全球云计算市场份额的41%-43%，其产品主要包括弹性计算云和简单存储服务（S3）。EC2为用户提供Web服务访问云服务器的平台，用户可在EC2上安装和运行所需的任何软件应用，EC2为用户提供了可调整的云计算能力。AmazonS3是Amazon提供的在线存储服务，用户可以通过S3服务在云服务器上轻松存储文档、视频和图像等数字数据。谷歌是云计算技术的最大应用方，在全球拥有30多个数据中心，服务器总数超过100万台。此外，它还推出了许多云计算服务，包括Google App Engine、Google云存储、Google Docs、Gmail等。其核心技术GFS、Map Reduce和Big Table被称为分布式计算技术的三驾马车。此外，微软还推出了大型企业云平台Azure，为用户提供网络应用、SQL应用、SharePoint、Dynamics CRM和Live应用等云计算服务。此后，VMware、Racespace、IBM、Citrix等公司也纷纷加入云计算技术的开发和推广中，推动了云计算市场的繁荣和发展。

中国的云计算产业在近几年也发展迅速，产业布局已经逐渐明朗化，但总体形势仍处于起步阶段。目前，中国已形成四大云计算战略发展基地，即“中国云谷”“长江三角洲云计算产业圈”“珠三角云计算产业圈”和“中西部云计算产业圈”。同时，与国外公司如亚马逊、微软、IBM、SAP等合作都有力地促进了中国的云计算产业发展。阿里巴巴、盛大、新浪、腾讯等国内IT服务商也纷纷加入研发云计算，并推出了一系列的云服务产品，如阿里巴巴云弹性计算、盛大云主机、新浪应用程序引擎等。

本文研究的主要目标是基于MVC模式的远程教育系统的设计与实现，主要是基于现实教育模式的基础上，运用高科技手段为学生提供更好、更便捷的学习模式。

二、云计算信息处理系统的设计和架构

（一）云平台的主要架构

整个平台主要包含虚拟化层和资源库层两大部分。虚拟化层主要是通过使用开源基础设施云服务管理软件Eucalyptus进行设计。这一层级需要选择正确的节点，因为它是整个平台中的关键层。资源库层从收集的资源层中选择资源，并根据用户或服务的需要对资源进行打包，形成不同大小的计算资源，从而得到我们最熟悉的虚拟机[8]。

系统在虚拟化层，使用了用于管理基础设施云服务平台的开源软件Eucalyptus，并在其上安装了Eucalyptus的节点控制组件，这些组件可以执行关闭、检查、启动和清理任务。为了访问底层虚拟化层和虚拟资源，需要部署在管理层的两台服务器上安装相应的组件。此外，操作系统最终会把来自服务层的相应请求转换为对虚拟资源的访问。在安装部署服务器的问题上，一台服务器安装云控制器组件，另一台服务器安装群集控制器组件和存储控制组件，其中的节点连接服务层和虚拟化层。

基于上述原理和框架，希望设计一个资源池层，所需资源较少、体量较轻，虚拟化层配置和管理操作更简单，有利于在网络环境下构建私有云服务平台，这样自主设计的镜像文件就可以放在基础设施云服务平台上实现运行。

（二）网络教育平台的总体设计框架和思路

在云计算的基础之上，构建了云教育系统的研究方案，并在现有的谷歌云计算平台上使用谷歌App Engine开发了统一开放的云教育系统。同时，也根据云计算、Google App Engine的核心架构、提供的接口服务技术等相关理论进行了研究和分析，此外，还对传统的分散式在线学习平台构建模式进行了详细地分析。针对其不足结合云计算的优势，提出了基于云计算构建教育学习平台的研究方案，并对整个云学习平台的体系结构和功能需求进行了分析和设计。最后，我们还利用Google App Engine开发平台、Eclipse集成环境和Javaweb技术开发教育云系统的主要功能模块，并对系统功能接口、业务逻辑、数据持久性和系统安全性的具体实现进行了深入分析和阐述。

（三）云计算信息系统的测试评估

云服务流程包括：待审批、待分配、正常、异常、停止、注销等。在接收到资源请求后，基础结构服务将生成一个资源服务项并将其标记为挂起状态。管理员批准后，将其标记为要分配的状态，等待资源分配和主机配置完成。云主机配置生效后，资源服务项目标记为正常，服务可以交付给用户。如果资源分配异常，如资源不足、用户级别不足，则标记为异常，需要管理员进行处理。当资源服务过期时，服务状态自动标记为已停止，并请求资源配置引擎模块取消相关资源的访问权限，原始资源分配将生成一段时间的虚拟机映像。用户注销后，相关服务项的状态标记为注销，并释放所有资源。

整个系统功能的实现需要以下步骤：第一步，设计系统的总体框架；第二步，根据系统需求编写相应的代码；第三步，对程序进行调试；第四步，对系统进行总结。其中最重要的是编写代码和调试程序两个步骤。在这个设计中，最能出现不同情况的是系统的调试。在调试过程中，出现了很多问题，但通过不断核对和查找资料、再经过技术调试和不断讨论之后，问题逐一得到了解决。

云计算平台将使用多个服务器管理的系统管理模块正常运行，这些模块是IT体系结构中非常重要的一部分。此外，作为支撑整个业务平台和应用平台的基础，要保证其顺利运行，必须获得更可靠、更连续的运行维护。

教育客户有多个应用系统，每个用户可以访问一个或多个应用系统，这要求每个用户在多个应用系统中管理和维护多组帐户。通常，这些应用程序会使用各种产品、供应商、体系结构、后端数据库等，并被归类为异构系统。此外，各个帐户信息通常在不同的目录、数据库或其他IT网络基础设施中是离散的。由于这些应用程序无法同步，因此会导致大量此类信息冗余、不一致或无用，这不可避免地增加了冲突的风险。此外，管理这些信息的难度相当大，需要高昂的投资，而且可能存在潜在的安全漏洞。

随着教育客户信息技术的不断深入，应用系统也逐渐增多，这种情况也会越来越复杂。同时，还存在一些缺点和弊端，管理员需要手工记录大量的身份信息，工作量很大，另外也不可避免地存在一些风险，通常只有当出现故障时，才能发现某个信息已被更改，或者该信息已变得不同步，并且出现多个版本。

三、云平台在网络教育中的应用

近年来，云平台在教育资源方面的应用尤为显著，特别是在网络教育方面，一方面其使用起来快捷、便利；另一方面还大大节约了成本和资源。在云平台中，所有的产品都是以虚拟数据的状态进行储存的，因此，在网络教育中，不仅需要对所有知识进行整理归类，还需要根据学生的需求来集存和使用。同时，还需要优化有利的云平台，将云计算技术与网络教育资源管理进行有效地结合应用。

可见，将云平台信息系统应用于网络教育资源，从很大程度上为使用者或者是学习者把过程简单化、快捷化，让曾经复杂、繁重的学习变得轻松起来，高效、有利地提高了学习效率。因此，把云平台技术应用于网络教育的意义和前景都较为深远，为了实现网络教育的更好效果，充分利用有效资源，一方面需要不断优化云计算技术，并将其运用到教学中；另一方面，也需要配合云计算技术，不断调整教学方式和方法。

四、结论

综上所述，本文在研究了云计算理论、云计算架构和云计算架构模型的基础上，分析了基础设施云服务的抽象模型和总体技术架构，设计并构建了基础设施云服务平台，最终构建了一个基于云的高校网络教育平台。同时，从硬件环境、软件环境和网络环境三个方面构建了设计方案，实现了从IT的分散资源到最终以服务的形式汇集和呈现的过程。另外，还实现并测试了基于云计算的网络教育平台及其模块。而且，所有的应用和数据源都是统一提供的，提供信息的方式完全可以满足不同用户的独特需求。总而言之，所采用的方法降低了系统应用的复杂性，促进了云计算平台在网络教育中的使用，以及教育资源的再利用，提高了教育管理的水平和效率，有效地降低了总体拥有成本，减少了投资重复。同时，也有力证明了云平台技术是整个网络信息资源管理系统中非常有力的支撑和途径，其也成为了教育发展的必然趋势，体现了教育资源的功能最大化效益，有利于推动现代教育资源的发展。