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摘 要：在教育信息化资源的管理上,我国的高校一直存在设备资源重复建设,利用率较低,可拓展性和数据资源提供可 靠性都不太理想等各类问题,在通过信息化技术的帮助下,众多高校已经建立起了云计算服务平台来帮助自身的资源能够为在 校师生以及需要查询资料的人来进行使用,大大提高了整体资源利用效率。本文将从云计算的基本定义与特点进行展开,在此 环境下分析现今的高校教育资源提供方法的技术。
关键词：云环境,资源提供方法,探索,实践
Exploration and Practice of Resource Provision Methods in Cloud Environment
YANG Jingtian
(Guangzhou College of Technology and Business, Guangzhou Guangdong 510850)
【Abstract】： In the management of educational information resources, China's colleges and universities have always had various problems, such as repeated construction of equipment, low utilization rate, poor scalability and reliability of data resources. With the help of information technology, many colleges and universities have established cloud computing service platforms to help their resources be used by teachers, students and people who need to query information, it greatly improves the overall resource utilization efficiency. This paper will start from the basic definition and characteristics of cloud computing, and analyze the technology of providing methods of college education resources in this environment.
【Key words】： cloud environment;methods of providing resources;exploration;practice
0 引言
近年来随着信息技术和云计算平台的快速发展,高 校针对现有的教育资源也开始进一步更新了资源提供方 式,为了获取到更多年轻教师与学生的活跃度,整合存 储教育资源,提供安全可靠、按照个人需要进行分配, 还可以进行灵活的拓展,建立管理便捷且绿色环保的云 环境资源池便应运而生。
1 云计算的定义以及特点
1.1 云计算的定义
在维基百科上,云计算是以 Internet 为计算基础的, 可以将 Internet 上存在的 IT 能力通过服务的方式为用 户展现,而用户不需要了解服务是怎么被提供的,也不 需要具备该项服务的专业知识与设备操作能力,而是可 以单纯的通过在 Internet 上的云计算平台获取需要的服务,整体的运行方式与电网有异曲同工之处。
1.2 云计算的特点
云计算不仅是一种新型的软硬件共享基础设施平 台,其还包含在平台内的应用服务,也就是在软硬共享 基础设施上应用系统软件和拓展各种服务,和一般的信 息技术之间有着较大的差异,下面几个特点是通过云计 算的模式来说明 ：
(1)云计算有硬件资源虚拟化的特点,组成云计算 平台的所有服务器,其计算、存储和网络资源都不是固 定有形的实体硬件,而是被虚拟化的资源逻辑数据,与 指令内容等相关的计算机数字资源。
(2)云计算是以一个庞大的计算、存储资源池来面 向网络服务的,资源可以被设定权限或者无需权限的 情况下以服务的形式提供给使用用户,而用户获取资源是通过网络来访问平台,通过平台基础设施获得需要的 资源。
(3)云计算有弹性可变化的特点,由于用户的所需 服务质量需求各有不同,因此资源的动态伸缩和变化是 用户可以通过云环境应用软件请求的,以满足用户的 需要。
(4)而云计算的动态和分布式的特点,则为后期云 平台的性能服务提升打下了基础,虽然云资源属于虚拟 化数据组成的一种资源,但它可以具有灵活性并且可以 根据消费者的需求来进行动态调整。
(5) 云计算有共享特点, 也是最重要的特点, 是一 种规模经济特性。在云计算的共享模式下,资源的使用 可以针对多用户,相当于是一种共享的形式,所以该模 式也被称为“多用户”模式,云平台资源在多用户之间 则根据需求用途进行动态分配。
2 云环境下的资源提供方法技术
2.1 基于目标优化的资源提供
在基于目标优化的资源提供技术上,会根据用户使 用需求和平台的用途从不同的方向来进行目标优化,所 以可以从不同的角度来进行资源提供的目标优化,下面 例举出其中的几种以供参考。
一种具有双适应度的 GA 算法,可以用在云计算的 编程模型框架中,以便得到较短的任务完成时间,该算 法可以在云计算的编程模型框架中,得到完成较短的调 度结果任务总时间 ;又或是想要彻底提高云计算平台整 体的资源利用效率,就可以使用一种基于 FCFS 的即时 调度模型,该模型中会将资源请求序列转化成性能优良 的基因编码,而将资源作为目标数组,最后将资源利用 率作为目标适应度函数,建立起一种以资源请求、资源 本身以及资源利用率为基础的算法结构,将资源请求和 提供问题进行形式化转化为组合优化问题,再利用之前 升级改进好的 GA 算法将上述内容进行结果演化,这样 可以大大提高算法的效率和整体的资源利用效率。
在部分云计算平台中还曾有引入人元模型理论,也 就是说把伯格模型中的社会财富分配原理应用到云资源 的提供方式中。这种形式主要可以在云环境下提供两个 部分的公平性约束,一个是根据一般期待来将资源的选 择和分配过程进行约束,另外一个则是从正义性的角度 来对函数和资源分配结果进行评判,同时根据结果来统 计用户满意度的一种方式。
而为了提高服务质量在云环境下,也有相关人员根 据服务协议和不同等级的服务来对用户和资源进行按级 分配的方式,调度器会在虚拟自治域环境中根据排队网络模型以及系统负载来对服务器的调度资源相关指令安 排开启或是关闭,运用非线程方程来将资源分配问题建 模,同时结合启发式算法与方程求解来持续优化。
2.2 基于可靠性的资源提供
到目前为止,专门针对资源提供的可靠性的研究相 对目标优化来说会比较少,一般来说可靠性的资源提供 技术是为了解决部署在主机上的虚拟机因为主机失效而 出现性能失效的问题。针对该问题可以用到一种节点资 源动态提供策略,该策略能够做到虚拟机的设置在使用 冗余部署策略下进行,并且将物理主机数进行最小化, 是在云计算平台异构服务整合环境下基于失效规律的一 种策略,达到最小资源对云计算中的虚拟机进行应用部 署的要求,也可同时满足相应的平均响应时间。
对于资源提供者和消费者,也就是云计算平台的使 用者来说,资源提供的可靠性是十分重要的,正常来说 有三个部分的内容需要依赖于资源动态提供的可靠性, 分别是服务质量(Quality of Services,QoS)、服务等 级目标(Service Level Objects,SLO) 以及保证动态提 供资源的有效性和使用效率。
2.3 基于虚拟机部署的资源提供
虚拟机在云计算资源中起到的作用主要是当虚拟机 接收到任务执行请求时,虚拟机能够做到根据任务执行 请求来将物理资源进行筛选,运用实际的资源选择策略 来选择合适的物理计算资源,从而达到将虚拟机布置到 物理主机上。虚拟机和物理主机之间属于映射关系,多 个虚拟机对一个物理主机,二者之间都会包含比较多的 属性限制,从处理器、内存、磁盘和网络带宽等方面都 会受到一定的限制。
综上所述,在云环境中进行资源提供可以在不同情 况中具备有不同类型的资源动态提供和管理方案,而资 源提供和调度实际上是属于一种非确定性问题,而该项 问题不管是通过传统算法还是启发式算法均能得到有效 解决 [1]。
3 云环境下的资源提供方法在高校中的实践情况
3.1 高校教育中云计算基础平台的构建的必要性
由于需要解决教育资源建设过程中存在的多种问 题,在服务器资源提供过程中由于数据库和应用系统的 兼容性问题,多平台应用系统在一台服务器上不能同时 进行安装配置,而导致服务器长期的低负载运行,造成 了极大的资源浪费。还有从扩展角度上来说,当现有的 应用系统需要更多的计算资源和存储资源时,并不能直 接实现动态拓展,而是需要购置新的硬件资源来进行系 统扩容,从时间和金钱上都造成了浪费,同时还无法将已经获取到的存储资源进行统一的管理。原有的传统模 式下无法防止因为系统设备故障造成的系统宕机,所有 的服务器、存储设备的风扇、硬盘、内存以及处理器中 任何一个部分出现故障,就需要进行停机维护,而整个 系统所负责的服务就需要进行中断,虽然可以对数据丢 失采取预备防护措施,但是整体检修的时间势必影响到 应用服务的体验效果削弱资源提供的可靠性,所以建立 一个以云环境为主要依托的高校教育资源共享平台是十 分有必要的 [2]。
云环境建设下,资源的效果是, 将各应用系统进行 灵活的设置和安排,且应用搜索便捷。将虚拟化技术逐 步融合到以服务器虚拟化以及存储虚拟化为重点的云计 算服务平台中,实现资源池化,能够进行弹性计算和快 速部署,为整个教科研,以及管理提供安全可靠且可以 进行资源灵活拓展的云计算信息化平台 [3]。
3.2 云环境下数字化教育资源提供实践情况
当云计算基础平台投入使用之后,就需要针对数字 化资源提供的实践情况进行具体分析,内容如下 ：
(1)云平台的组织协调机制,由高校内部负责实施 资源共享的主导部门与教育主管部门的代表进行联合。 如果单纯的依靠平台自身进行运作的话就会出现一定的 问题,因此就需要建立一个协调机构来平衡平台各种利 益关系。作为学校方的资源共享云管理主导部门或使用 方,每一位成员都在尽力地在知识产权保护、本位主义 制度方面以自愿公平自主协商的原则来促进各方之间的 合作,来根据具体需要进行制定相关的共享协议和共享 规则。
(2)关于整合统计机制的建立。为建立统一的基础 信息标准和提供认证服务,将原本各个独立的资源系统 平台进行开放共享整合后,先对资源进行本地整理封 装,之后再上传到云平台,开放和托管由统一的 API 进 行。通过资源的存储整合和统一处理使其在同一平台进 行资源开放共享,使高校整个数字化教育资源的利用效 率提高 [4]。
(3)有关安全保障机制的问题。前面我们已经提到 了关于资源提供方法中的可靠性问题,虽然目前来说 研究较少,但是该项问题一直是所有人都在关注的部 分。所以,高校的数字化教育资源除了可以将部分资源 进行无偿共享以外,还可以针对知识产权的时效和特性 进行计费规则的确立,并将其提供到第三方云计算服务商来进行获益,与此同时还能够保证资源数据提供的可 靠性和安全性 [5]。针对云端资源上一些需要进行加密的 部分,可以通过建立 SSL 安全隧道以及利用 VPN 技术 等各种方式来保证其传输的可靠性,而整体服务的可靠 性则可以通过 SLA 服务水平协议来进行实现,并且该 项服务水平协议还能对云服务提供商达到一定的约束限 制,不易造成技术垄断而坐地起价的现象并保护用户利 益,提高服务质量。
(4)还可以采用持续激励机制来调动用户的积极 性,为持续拓展云计算平台并将资源提供方法应用到实 际使用。可以从“云平台资源库积分制”入手,为云 平台共享资源的商业化运作和社会化模式打下一定的基 础,为用户提供查询资料和进行建设实践的相关渠道, 并且可以将积分兑换成现金成为实际收入 [6]。
4 结语
面对云环境这样一种能够为用户带来便捷的资料搜 索方式的共享平台,在教育中投入建设无疑是能够极大 地帮助广大师生共同进步和学习的一种平台,也为教育 资源共享建设成本的节约做出了良好的贡献,甚至可以 做得随时随地进行相关的教研讨论和学习研究工作,无 疑对于现有的教学环境来说是一种新型的方式与思路, 只是在管理体制、政府条例以及数据版权和信息隐私 安全等问题上还需要进一步的完善,希望在众多技术人 员的努力下,今后的教育资源云环境能够带给人更好的 体验。
参考文献
[1] 于海霞,王凤领,丁康健.基于云计算的高校数字化教育资源 共享机制研究[J].高师理科学刊,2013.33(6):39-42.
[2] 吴凡,韩后,代毅.面向开放教育的云端学习环境及应用— 珠海广播电视大学的探索与实践[J].中国远程教育,2016(4):45- 51.
[3] 刘忠宝,宋文爱,孔祥艳,等.云环境下学习者建模与学习资源 推荐方法研究[J].电化教育研究,2017.38(7):58-63.
[4] 王昌盛,王栓杰,阎伟东.高校构建云计算服务平台的探索与 实践[J].信息系统工程,2015(2):158-159.
[5] 邓蝴梅,夏训芬.云环境下课堂教学的实践与探索[J].基础教 育参考,2014(14):63-64.
[6] 石春菊.云计算环境下资源需求预测与优化配置方法研究 [J].信息通信,2016(8):82-83.
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