面向高校信息共享的云计算构建技术研究

　1 云计算的发展现状
　　2007年，“云计算”[1]这个字眼开始被人们所认识，并且产生了巨大的影响力。Google、IBM、亚马逊和微软等IT巨头们开始陆续开发云计算平台技术，并且以前所未有的速度将“云端”的理念进行推广和普及。由此，不少学者们就开始了一番思考，怎样将科技运用于教育与教学中，进而去带动教育的改革与创新，毕竟教育与科技两者是密不可分的。首先Google公司尝试把云计算平台运用在教学中，同时与国外高校进行合作，这样新鲜的尝试得到了各方的好评，使得之后的“云计算教育”[2]掀起了一阵浪潮。在信息技术与知识经济高速发展的当今社会，如何有效地利用网络教育，已经成为世界各国政府的重大课题之一，各种专项计划也随之制订与实施。网络的普及及各级教育部门的推动，我国教育也逐渐实现信息化。但是云计算技术还处于其发展初期，目前并没有一个通用的云计算标准[3]，各个云计算服务提供商（CCSP）各自搭建了自己的专用云计算平台，云计算服务的API属于各个CCSP私有，因此，各云计算平台之间不可以进行应用的互移植和互操作，阻碍了云计算联盟在现有的云计算技术条件下的实现，然而目前还没有一个通用的云计算标准，不同云计算平台之间的可移植和互操作并没有实质的进展，开放云计算联盟目前还只能停留在概念和模型上。
　　2 目前的校园云研究现状
　　目前大部分高校都建立了自己的校园网络，随之像教学课件、视频、学习论坛、答疑系统、作业提交与管理系统、考试系统、教学辅助软件、图书馆电子书资源等教育资源也慢慢地丰富起来，为各大高校的师生带来了实际的帮助。然而各个高校之间则很难共享之间的资源，显而易见，学校之间的资源都是孤立是“罪魁祸首”，所以每个学校在自己的校园资源上形成了集中式的管理，这种管理的方式造成整个教育体系的资源浪费，并且浪费了大量的时间和精力。同时各个学校内部之间很难构建一个完整的体系来满足教育信息化的需求，加上需求的不断增加。学校的资源的重复利用率不够，应用系统集成不足，相互之间缺少应有的交叉。因此，在研究教学资源共享的同时，需要解决分布在各个地方的资源整合在一个完整的体系结构中。然而云计算就是一个集合了并行处理、网格集散、分布式处理和网络存储等一系列技术手段的计算机计算方式，利用大量的分布式计算机进行以前无法实现的高数据量的计算是云计算的原理涵盖的内容。简单地讲就是通过它运行在远程服务器上，再借助于网络为用户提供计算支持。进而提出了将云计算运用于教育系统中，建立基于云计算的优质教育平台[6]的解决方法，实现高效的资源共享，系统统筹管理全部的资源，使用统一的资源列表提供最合理的服务，不再受地域、时间的限制，而资源访问者根本就不需要知道资源在何处的服务器上。
　　3 高校云计算联盟的提出
　　依据当前计算机领域的云计算技术，基于云计算模式构建一个面向高校共享信息应用的云计算平台，实现云计算体系中的资源优化调度。提出基于多智能Agent[11]的云计算联盟构建模型，将教育信息各单位已有的信息化系统及资源封装成云计算服务，这些独立于各个单位之间的云计算服务由相关的智能Agent来管理，多个云计算服务统一注册到服务联盟管理中心，由服务联盟管理中心统一调度所有的云计算服务，接受用户的服务请求。该云计算平台可以整合已有的教育信息应用资源，构建一个面向高校教育信息的私有云，各个教育部门都可以使用云资源，从而避免的重复建设，提高了教育信息系统的可靠性以及资源的利用率，并且可以带来较大的经济效益。然后基于云计算物联网教育信息系统架构及关键技术，构建基于物联网的教育信息系统，通过分析高校信息的需求和特点以及对及其关键技术的研究，实现将传统的教育资源有效整合，利用现代化信息教育技术提高教学效率，将新型的教学模式与“因材施教”的传统教学观念相互结合，以及在各种不同的信息平台之间实现用户应用的迁移和互操作，以获取所需要的信息。
　　基于云计算构成的新的网络平台，以及在服务模式与技术上的创新理念，在为信息资源管理与服务提供了一个新手段的同时也带来一系列的需要解决的新问题。从目前的发展来看，将云计算理念引入云环境（这里是指基于云计算的平台与设施），信息管理研究，信息共享管理中具有非常重要的意义。在此基础上，提出面向教育系统信息化的云计算联盟架构模型，从而解决各个计算资源利用率较低，资源之间不能跨平台使用的问题；其次，在云计算联盟模型的基础上研究联盟内部负载均衡机制，提出基于文化社会认知算法的负载均衡方法；最后，针对联盟内部的服务组合问题，提出一种服务性能预知的云服务优化组合方法。研究方案如图1所示：
　　4 我国高校校园云应用现状
　　我国高校已经积累了丰富的教育信息化建设和管理的经验，并且建立起各自的校园网和相配套的网络中心或者信息中心。特别是在一些大型高校，由于应用需求大，拥有充足的物质资源和人力资源，对应的网络中心和信息中心的规模更是达到数据中心级别。教育云[9] 为各类教育机构提供计算服务，它是由分布在我国几大区域的区域云组成，每个区域云[5]又是由若干家高校私有云[5]组成，这里提到的高校私有云是由各个高校自行管理，是对高校的网络中心和信息中心进行扩充形成的。区域云则是由各个高校私有云互联而成，依托现有的教育网，每个区域云设立一个管理机构，用来实现对区域云资源的管理。最后，整个教育云设立一个管理委员会进行综合管理：教育云对各层所提供的各种资源进行描述，建立教育云资源索引库，用户可根据应用的需求在教育云资源索引库中进行检索。在教育云中，各个高校私有云和区域云共同建设和管理基础设施层，教育云的各个管理机构共同协商制定应用接口层，并最终实现标准化。我国的教育云是由各个区域互联形成的，由各个高校、科研机构和教育管理机构根据其具体的需要，加上高校和教育软件开发企业进行开发的教育应用层，可以达到实现资源的有效共享和充分利用。其中，教育云的模型如图2所示：
　　5 云计算技术应用前景与分析
　　基于上述分析，提出了一个基于移动Agent的面向教育系统信息化的云计算联盟模型，将云计算技术 与Mobile Agent技术结合起来，形成一种基于异构云计算平台的负载均衡机制，可以在各个异构的云计算平台之间实现云计算服务的互移植和互操作，进而使在现有异构的云计算平台之上构建开放云计算联盟成为可能。可以作为高校信息化建设的一种指导思想，并提高已有资源的利用率，避免信息化项目的重复建设。由于目前的教育信息部门之间的信息化资源都是独立和异构的，不具备可移植性和可互操作性，所以存在着各个资源之间的孤立性以及重复建设、资源利用率低等缺点，严重制约了资源的相互协作，不能在各平台之间实现用户应用的迁移和互操作，针对移动Agent具备自主性、反应性、主动性和社交能力，并且还具有自然的异构性，能够在不同的云计算平台之间进行移动，所以成为一种克服不同平台异构性，并实现任务的可移植和可互操作的理想技术，并且具有很好的发展前景。
　　参考文献：
　　[1] （美）Michael Miller，云计算[M].姜迸磊，等，译.北京：机械工业出版社，2009.
　　[2] 郑起运.云计算及其对我国教育教学的启示[J].中国医学教育技术，2009，23（5）：425-428.
　　[3] 黄荣怀.教育信息化教育现代化的必由之路[N].2版.中国教育报，2002-10-12.
　　[4] 刘义军.基于云计算平台的个人信息融合系统的研究与实现[D].北京邮电大学，2010.
　　[5] 章泽昂，邬家炜.基于云计算的教育信息化平台的研究[J].中国远程教育，2010（6）.
　　[6] 陈瑞昭，陈庄莲.云计算在教育信息资源共享中的应用[J].教育信息技术，2011（3）.
　　[7] 韦鲁玉，丁华福.基于Agent的个性化智能信息检索系统[J].信息技术，2007（1）：109-111.
　　[8] 张松，阎保平.基于移动Agent的网络管理框架及实现[J].计算机研究与发展，1999 （8）：1007-1011.
　　[9] 唐月娥.云计算与教育信息资源共建共享问题探析研究[J].中国城市经济，2010（10）.
　　[10] 陈康，郑纬民.云计算：系统实例与研究现状[J].软件学报，2009，20（5）：1337-1348.