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第25章 云计算在远程教育中的应用(3)

应用层包括远程教育系统的核心模块和工具,核心模块可以分成7个子模块:管理子模块、访问控制子模块、工作流子模块、电子签名子模块、文档管理子模块、数据抽取和查找子模块、生命周期支持子模块。应用层也为用户和其他程序提供功能和交互式接口。

服务层(Service layer)主要包括远程教育的各种服务,如Web文件系统服务、数据库服务、Web服务等等。除此之外还为高层提供了标准界面和应用程序接口。这一层提供的“云”服务可以归类为:计算的资源、数据存储和通信。

(1)计算的资源(Computational Resources)

提供计算的资源给“云”用户最普遍的形式是虚拟机,当用户对虚拟机获得超级用户访问权时可以得到更好的灵活性,能够通过虚拟机定制软件栈(stack)获得更好的性能和效率。这样的服务通常称为基础设施即服务(1aaS),这一部分“云”通过虚拟化技术来实现。用户通过配置自己的设定,获得前所未有的灵活性。超虚拟化(Para-virtualization)和硬件辅助虚拟化(Hardware-assisted vir-ualization)这两种新型虚拟技术的应用为这种服务提供了支持。

(2)数据存储(Data Storage)

第二个基础资源是数据存储,它允许用户在远程磁盘存储他们的数据并且可以任何时间任何地方访问这些数据。这种服务通常称为数据存储即服务(Data-Storage as a Service,DaaS),它使得“云”应用能很容易地提供超出本身服务限制的规模。数据存储系统在维护用户的数据和信息时有以下严格的要求,包括高可用性。可伸缩性(Seal·Ability)、可靠性、可复制性和数据一致性等。由于这些要求之间存在自然冲突,因而没有一个系统能全部实现它们。例如,可用性、可伸缩性(Seal·ability)和数据一致性是三个相互冲突的目标。普通的数据存储系统都不会同时有这几个方面的要求,通过各自的SLA指示,可以自由选择某个偏好的方面去实现系统。

(3)通信(Communication)

出于对保证“云”系统不断增长的网络通信服务质量(QoS)的要求,通信成为了“云”组成中的一个极为重要的部分。“云”系统必须提供一些面向服务的、可配置的、可调度的、可预见的和可靠的通信能力。为了这个目的,通信即服务(Communication as a Service,CaaS)的理论被设计为支持这些要求,它为独立通道和专用带宽(Traffic Isolation or Dedicated Bandwidth)动态提供虚拟覆盖,从而保证网络安全、信息延迟、通信加密和网络监视。这个结构中的监视模块监视指定的执行过程,实时配置信息和特定资源的使用水平,包括CPU、内存、输入输出等的健康状况。监视模块得到的数据可以调节整个系统的平衡。策略模块建立并维护教学方式、运行时间和资源安排的方法,按照从监视模块和自身获得的数据,策略模块建立特定的解决方案,并调度供应模块。可以预先制定策略,指定各种资源的优先级,保证关键资源的供应。仲裁模块修订、调整并改善资源的分配和管理,它根据用户不同的学习方式、学习参数和认识水平动态建立使用模式,并提供给策略模块作为新的解决方案执行。仲裁模块是策略模块的补充,它的策略特权高于策略模块。供应模块执行策略模块和仲裁模块制定的资源分配方案,及时为用户或对象部署资源。远程教育系统的资源访问有一些规则,例如,80%的访问集中在20%的资源上,访问需求的高峰往往在考试之前。基于这些规则,策略模块能够预测这些访问负载,并且在访问高峰之前自动预调热点内容和应用资源以保证并发访问的性能,这样可以减少资源冗余,保证服务质量。有些情况系统无法预测,但从监视模块获得的系统平均应答时间是否变长可以获得报警。一旦监控数据到达临界点,策略模块将作为危机报警,它建立相应的解决方案,调度供应模块分配可利用的资源给目标位置以减轻危机。电子学习系统中调度处理的发生,不会影响用户正常的使用。通过预警机制,电子学习系统能处理资源需求的高峰,并且优化资源的分配。系统为了保证高效地使用资源,建立了进化功能。从监视模块处获得数据后,如果一些资源的访问量较低,其附属的资源将被减少。当一些资源的访问量降到最低的临界点时,仲裁模块将标记其为消亡,不再提供对这些资源的服务。

8.2.4系统的核心模块设计

应用层采用软件即服务(Software as a Service,SaaS)多租户模式(Multi-Tenant Model)设计,核心模块的子模块有7个,分别是管理模块、访问控制模块、工作流模块、电子签名模块、文档管理模块、数据抽取和查找模块,生命周期支持模块。每个模块都有确定的租户并且功能由租户ID号来驱动,每个租户ID号通过安全和元数据服务传递给这些模块,所有模块配合元数据服务去检索中央租户元数据数据库要求的租户元数据。管理模块用于SaaS提供者或应用管理者为每个租户安装和配置系统的关联参数,也用作租户管理者按照租户ID号安装和配置电子文档的关联参数。访问控制模块用三个类别来区别用户:SaaS提供方或应用程序管理者,租户或组织管理者和用户。按照它们的租户ID号和在组织中的角色,通过认证和授权去执行特定的文档管理任务。为了能广泛地向各种客户提供服务,SaaS应用必须能够满足不同工作流程的需要。工作流程模块中的工作流程配置工具支持机构内部和系统内部的工作流程。电子签名模块记录并存储电子文档签名信息,它生成一个可见格式的电子文档签名文件(如PDF文件)和签名信息的水印,这些签名信息也归属特定用户并且都基于租户的元数据。文档管理模块上传、下载、存储和恢复所有的电子文档和关联文档,这些文档都存储在使用租户ID号的共享数据库的同一个表中,在租户之间它们是隔离的。数据提取和查找模块从电子文档中采集数据,为用户提供元数据和关键字查找能力。可以去数据库或其他存储位置查找电子文档和关联文档,查找时也按照租户ID号并使用元数据服务进行。生命周期支持模块是后台服务程序,它自动执行一系列预定的电子文档管理任务,如激活签名文档,清理被拒绝文档,删除到期文档。所有参数被元数据服务存储或检索。

云计算的发展也是IT信息产业发展的一个未来的趋势,正如我们的互联网应用的蓬勃发展一样。随着我国教育事业的飞速发展,远程教育这种新型的教育模式越来越显现其重要性,云计算在远程教育中的应用是可以为学习者提供更好的服务的一种新的IT模式,我们可以说云计算本身带来的是一种新的远程教育的革命。云计算虚拟化技术的广泛使用,为数据中心和应用部署带来了新的管理与部署方式,虚拟化技术的使用,将提高高效便捷的管理,提高资源的利用率,解决远程教育容量大、空间大、受众面广、共享性强的问题。同时,把我国三大分散的远程教育系统整合成一个“云”系统,将会节省大量的人力和重复建设资金,会取得费省效宏的效果。因此,我们必须从思想上认识到云计算在远程教育上的视在和潜在的效力,可将列为未来远程教育发展的一个重要战略之一,或许,云计算的到来会开启远程教育的一个新时代。

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