基于云计算的资源共享平台的研究与实践

朱钦阳

【摘要】针对现有教育信息化发展中资源整合复杂、存储资源海量、信息不共享等现状，分析和设计了基于云计算的教育信息化平台。该平台通过云计算技术与SOA体系架构进行融合，建立一种价格低廉、多用户、可扩展的云服务架构模型，实现云平台客户端、云平台管理中心和云服务资源库等功能。在实验室测试结果表明，平台的功能和性能均达了设计的要求。

【关键词】云计算;信息化平台;面向服务;SOA体系架构

随着信息技术的快速发展，教育信息化发展达到了重要的阶段，智慧教育已经成为各国教育信息化的重点发展方向。目前，我国智慧教育还在初级阶段，存在着许多问题制约着我国教育信息化的发展。2012年3月教育部颁布了《教育信息化十年发展规划（2011-2020）》，要求发展智慧教育，推进教育的改革，促进新型信息技术在教育事业的应用，全面提升教育教学质量。

本文作者根据教育信息化发展的现状，为了解决教育资源整合难、海量的数据资源无法存储、教育信息的不共享以及资源利用率低等问题，把云计算技术与SOA体系架构进行融合，分析和设计了基于云计算的教育信息化平台，实现互联网+教育模式，达到网上和网下混合学习、教育资源共享、教育服务多样的目的。

一、云平台相关技术概述

（一）SOA体系架构

面向服务的架构（SOA）是把企业的应用功能做成服务的形式的软件设计思想，服务之间是一种抽象的、松散耦合的粗粒度软件架构，服务可以重复使用，操作独立，互不影响，并且可以通过重新组合构成一个新的服务再进行使用。SOA标准架构如图1所示：

（二）云计算概念

云是指由大量的互联网资源包括网络设备、大规模存储设备及互联网软件等进行聚焦后形成的资源池。这些资源可以动态地进行分配，采用虚拟化技术可扩展使用资源，负载均衡对请求进行均衡调用分配等，达到资源率最优化。云计算是利用互联网技术把云资源进行管理和配置，充分利用一切信息资源，为用户提供各种定制的低成本、高效率的按需交付计费使用的服务模式。

（三）云计算核心技术

1.虚拟化技术

虚拟化技术是一种将计算机中的服务器、网络设备、存储设备等资源进行抽象、转换后以新的形式展现出来的资源管理技术，解决了实体结构地域或物理组态所限制的问题。通过该技术可以将实体资源分割成多个虚拟资源分开管理，也可以将多个实体资源重新组成一个虚拟资源统一管理。虚拟化技术可以把过剩的高性能物理资源和过低老旧的物理资源进行重组重用，透明化底层物理硬件，从而最大化的利用物理资源。

2.分布式存储技术

云平台所处理的资源往往非常庞大，由大量的服务器组成，并且可以横跨多个区域。云平台需要高效、快速处理海量的数据，并要保证数据的高可靠性，采用分布式存储技术把数据存储在不同的服务器中。该技术不仅充分利用了各个区域的硬件设备，又能方便扩展，提高存取速度，通过组合便宜的计算机构成集群，实现超级计算机运行的性能，有效提高了计算机的利用效率和降低了运行成本。

二、教育资源共享平台的功能设计

（一）平台建设目标

教育信息化平台是基于云计算的教育教学管理平台，其建设的目标是：

1.教育资源共享包括课程资源、服务资源、软硬件设备资源等，让优质的教学资源可反复使用，针对不同部门和用户群体实现定制化的资源服务。

2.用户数量扩展最大化，让海量的用户通过平台使用共享优质的教学资源，让优质资源得到持续化的使用。

3.构建基于云计算的教育信息化平台，让用户得到廉价的、多样性的、优质的、满足个性化需求的教育产品。

（二）教育信息化平台功能分析

教育信息化平台分为客户端和服务器端两个部分，客户端作为用户访问服务器的入口，根据不同的用户需求设置不同的访问空间，进入相应的空间访问所需的服务。云平台服务器端由云服务管理中心和云服务资源库两部分组成，云服务管理中心的主要作用是管理和分配平台所有服务，云服务资源库的作用是聚合各种教学服务资源、业务层服务资源和监管服务资源后部署在大量的服务器上。教育信息化平台功能结构图如图2所示：

（三）非功能性分析

教育信息化平台在性能方面的要求主要有五个方面。

易用性：用户使用软件操作简单方便。任何用户只要经过简单学习就能掌握操作步骤、界面友好便捷、效率高。

可扩展性：随着用户需求的变化，平台除了要满足现有的基本功能外，还要求在原来的架构上，根据用户的新需求增加新的功能。

可靠性：平台在一定的时间和条件下运行正常，或发现错误能及时改正。由于平台用户多，平台的可靠性是至关重要，要求平台的每个层面的运行的子系统间相互独立，互不影响。

可维护性：能够根据需求的变化，能较方便地修改已有的代码，代码有详细的文档资料说明，有较好的可读性，容易理解。

安全性：主要包括数据安全和网络安全两个方面。云平台中存储海量的课程资源和用户信息，其中有一些私密的个人信息，要求信息存储和传送安全保密，不能丢失和随便访问。为了保证平台正常运行和信息的安全，应做好防御攻击性安全，要及时更新系统的补丁、检查系统木马情况和检查系统各组程序的客外挂漏洞。

三、教育信息化平台详细设计与实现

（一）技术架构

该平台采用三层设计，分为基础应用层、操作系统层和物理基础设施层。

（二）云服务设计

教育信息化平台是采用面向服务的框架进行设计，使用JavaWeb服务构建SOA。

1.业务服务设计

SOA业务服务访问设计的思路是把java service类转化成WSDL文件，通过访问WSDL文件实现其功能。首先编写Java Service～，然后利用Apache CXF控件把java类通过发布工具生成WSDL文件。访问方式有两种，一种是采用SEI調用，先创建SEI接口，即定义一个客户端和服务器端共享的公共服务，然后服务器端实现该SEI接口的类，最后开发Java Web Service类，客户端调用服务程序。另外一种是采用Provider/Dispatcb访问，先创建服务端SEI接口，然后服务器端实现该SEI接口，并创建相应的XML文件，最后使用Apache CXF框架开发Java Web Service类，客户端通过Dispatcb类和XML文件调用服务程序（XML文件、Provider服务类）。

2.数据交互服务设计

根据教育结构化数据的特点，本平台实现数据的增删改查四种方法，包括两个数据业务接口、两个相应的业务实现类和一个数据控制类。

3.数据服务访问设计

根据业务服务设计的思路，因为业务服务设计采用APachecxf框架进行开发，本平台通过客户端的服务访问类访问服务器发布的服务，即CXF中的客户端代理工厂调用web服务和CXF的动态代理工厂调用web服务。一种是模糊匹配服务器的服务地址访问服务，另一种是通过CXF代理生成远程服务的代理对象直接访问服务器的SEI接口。

4.数据传输设计

数据传输方式主要是POJO类和XML数据。客户端页面提交表单数据和接收数据采用POJO类传输，先把表单数据封装到POJO对象后提交给服务器，服务器接收后进行相应的处理把结果封装成POJO对象返回给客户端页面。如果客户端数据请求的数据较复杂时，需要利用javaxml处理类对数据封装成XML文件，服务器端采用CXF的Provider-Dispathch解析XML文件，然后創建一个Dispath对象，构成一个请求通过invokeo方法调用Provider类，该类解析XML文件，完成数据的处理，并以XML文件形式返回结果。

（三）部分功能设计

1.资源共建共享平台

实现本平台与学校其它资源平台的对接;教师备课、授课资源备份共享;各专业自制资源汇总，打造本地云课堂;建立学校的教学资源库，实现专业教学及课件资源的共建共享、按需下载。

2.空间管理

空间分为学生、教师、管理员和教学管理人员等4种用户，每一种用户有不同的访问空间，其中教师空间有备教案、备课件、备资源包、备作业、备试卷、备导学和备微课等功能。

3.教务管理

是教师、学生、家长教务行为数据化、信息化的管理工具，提升教务管理效率。

学生管理：对学生各种信息进行日常管理，包括学籍入档、在校情况、进出校信息、家访记录、报道注册信息等，实现学生信息关系的系统化、科学化、规范化和自动化。

成绩管理：不仅仅是发布学生成绩，为每次考试提供丰富的分析图表、趋势动态和详细分析，分析薄弱点，明确科目改进的侧重点;考试排名、质量分析，制定阶段性目标，系统为你分析可行性并记录每个前进的轨迹。

考勤管理：对学生和教师日常考勤进行登记、查询、修改，包括学生上课缺勤情况、在线请假、加班情况等信息，生成考勤日历表和卡号信息等。便于教师与学生及时有效的沟通，随时查看把握孩子在校学习时长。

排课系统：教师可针对每个学期连续排课和预排课，自动生成课程表，实时对课程进行调整修改。

选课系统：采用网上报名方式，学生可以进行自主选课;教师批量选课，根据学生选课情况开设班级，对课程进行进度安排，布置班级作业和任务等，采用学分的概念，有效管理和拓展学生线下学习活动，使学习更加丰富多元化。

4.行政OA管理

该功能主要与学校现有的行政管理、人事管理、实验教学管理和财务管理等系统对接融合。

5.大数据分析中心

建立大数据中心，收集每个学生、老师、学校的数据，形成数据分析节点，利用人工智能的大数据分析系统进行数据分析和可视化，让学生、老师、家长三方都更全面的了解学生学习情况，老师可对教学内容做针对性的调整，管理人员同时也可以根据科学的数据支撑进行学校资源管理，使教育信息化快速发展，提高学生成绩、教师教学能力。

四、结束语

本文在实验室开发设计的基于云计算的教育信息化平台经过测试，验证了其理论体系有效可行，功能满足设计要求，其云计算技术融合SOA面向服务设计理念的应用为教育云服务应用拓展了教育实践的视角。低成本、多用户、可扩展的教育信息化平台作为智慧教育的一种工具，可以高效地满足互联网+教育模式下的智慧学习方式会得到很好的发展和应用。