云計算下成人網絡教育論文

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一、網絡教育硬件支撐平臺的現狀

網絡教育作為成人教育發展的一個階段，同函授教育和以廣播電視教育為代表的遠程教育一樣，在傳播知識的過程中需要媒介的幫助，不同的是在網絡教育過程中，書信、廣播、電視等傳統教育媒體被互聯網、服務器等新的網絡教育支撐平臺設備所替代。傳統的網絡教育支撐平臺的架構，模式中不同的網絡教育資源根據服務器的性能被存放在不同的服務器上，當一個服務器負載達到一定的水平后，就增加新的服務器。這種硬件架構模式配置簡單、建設速度快，但是在實際應用過程中存在一些問題。

（一）硬件資源的利用率低

在傳統的架構模式中，統計發現80%的服務器的日均負載不到20％，大部分硬件資源都處于閑置狀態，這主要是由成人網絡教育的特點造成的：（1）成人網絡教育時段性特點決定了硬件資源的負載不均衡。教師在線授課和答疑具有固定的時間段，在這些固定的時間段參與的學習者數量要多一些，因而服務器的負載就高；在固定的時段之外，由于成人網絡教育平臺提供的是有針對性的教育資源服務，所以訪問量少，這時服務器的負載相對較低。（2）成人網絡教育的雙向性特點決定了硬件資源的負載低。在函授教育和廣播電視教育階段，成人教育是單向的，學習者只能在規定的時間參與到學習中來，但是網絡教育卻給學習者更大的靈活性和自由性，他們可以自己安排學習時間。為向這些學習者提供服務，網絡支撐平臺仍需工作。在傳統網絡架構中，硬件資源無法根據學習者在線數量的多少進行硬件資源動態調配，從而造成了設備負載低和資源浪費的問題。

（二）配套資源的浪費

由于網絡設計不當造成了支撐網絡教育平臺的硬件資源如CPU、內存、硬盤等很多設備處于閑置狀態，但是資源的浪費不僅如此，網絡教育的硬件平臺既包括上述服務器設備，還包括為保證服務器正常運行而配套建設的電源、空調、機房等設施。由于服務器資源未能充分利用，從而造成了與之配套資源的浪費。

（三）服務質量的穩定性差

傳統的架構模式中，經常是一臺服務器的負載將近飽和時才增加硬件資源來為新的教育資源提供服務。一臺滿負載運行的服務器能應對日常的訪問要求，但是由于缺少足夠的彈性資源調配機制，因此常被突然增加的訪問量破壞，這種破壞輕則造成服務器的堵塞，嚴重時造成硬件設備的損壞以及教育資源的丟失。因此傳統架構的服務質量往往不穩定，從而引起學習者的不滿。節約資源和提供穩定的網絡教育服務似乎是一對矛盾，在傳統架構模式下，由于缺少在不同的硬件資源間進行動態調配的功能，節約資源意味著減少投入，而要提供穩定的服務卻必須有大量的硬件資源保障。以云計算為基礎架構的網絡教育支撐平臺則能很好地協調這個矛盾。

二、云計算和虛擬化技術

（一）云計算

“云計算”的概念在2007年由IBM首次提出［6］，是并行計算、分布式計算和網格計算的進一步發展，能夠給用戶提供可靠的、自定義的資源利用服務，是一種新的分布式計算模式。從服務的角度講，云計算可以提供三類服務：SaaS（SoftwareasaService，軟件即服務）、PaaS（PlatformasaService，平臺即服務）和IaaS（InfrastructureasaService，基礎設施即服務）［7］。1.軟件即服務（SaaS）是一種成熟的、得到廣泛應用的云計算，是一種軟件分布模式。在這種模式下，軟件提供商將軟件部署在網絡上，用戶通過網絡得到軟件的使用權。2.平臺即服務（PaaS）是為軟件開發而提供的一種服務平臺。用戶利用該平臺提供的軟件工具與開發語言，開發自己需要的軟件運行環境和配置。在開發過程中，與網絡、存儲、操作系統等有關的操作由PaaS負責，用戶以此為基礎開發可以大大減少工作量和開發難度。3.基礎設施即服務（IaaS）是云計算三層服務中的最底層服務，直接操縱物理硬件資源，利用虛擬化技術，用戶可以按照需要定制CPU、內存、存儲等硬件資源方面的服務，并以此為基礎部署操作系統。

（二）虛擬化技術

虛擬化是云計算的核心技術之一，是對服務資源的一種抽象。將網絡上的服務資源虛擬化，就是將資源的管理、維護等工作都交由專人負責，而向用戶提供透明的按需服務。虛擬化技術可以將多個物理資源虛擬成一個物理資源，也可以將一個物理資源虛擬出多個物理資源。按照對底層硬件虛擬化程度的不同可以將虛擬化技術分為硬件仿真器、全虛擬化、半虛擬化和操作系統級虛擬化［8］。云計算的IaaS模式主要是利用虛擬化技術將硬件資源進行整合以后根據用戶需求進行重新分配。

三、基于云計算的網絡教育平臺建設

（一）網絡教育平臺硬件建設

在傳統的平臺架構模式中，對外服務的硬件資源相互獨立，主要表現為一臺臺的服務器，部署了教育資源的服務器獨立地通過網絡向學習者服務。在云平臺中，多臺物理服務器通過云計算技術組建成一個大的資源池，利用虛擬化技術從資源池生成不同配置的虛擬服務器，教育資源部署在不同的虛擬服務器上對外提供服務；由虛擬化技術生成的虛擬服務器和相同配置的物理服務器能提供完全相同的服務，用戶根本感覺不到虛擬化的存在。

（二）網絡教育平臺虛擬資源的配置策略

搭建云平臺的目的是通過硬件資源的整合及統一調度，從而使得零散的、低效、高耗能的架構模式變成統一、高效、低能耗的服務模式。大部分虛擬化軟件如Vmware等都提供了將硬件資源虛擬成資源池及生成虛擬服務器的功能，甚至可以按照需求動態的增加或減少某個虛擬服務器的配置。但是如何分配整個資源池中的資源給不同的服務需求卻需要管理者根據實際情況來動態地調整。不同于一般的網絡信息服務，成人網絡教育服務與教師授課時間、學生學習時間安排有很大的關系。在生成支撐成人網絡教育所需要的虛擬資源時，我們根據成人網絡教育的特點作為配置資源的依據，具體的做法就是根據教育資源的訪問量來動態調整硬件資源配置。設定對于某一學習資源每千人訪問量所需要的硬件資源為S，則在某一時刻該學習資源所需要的硬件資源S′＝（IP/1000）S（1）其中IP為某時刻的在線用戶數量。S′是在線的所有學習者能正常學習所需要的最少硬件服務資源，而且S′也能保證所有學習者的需求。如果按照S′來配置硬件資源，則能完成前文所述的兩個目標：節能和完成服務。但實際運行中S′無法得到，因為它由IP決定，而IP代表的是實時在線的用戶數量，如果按照（1）來定制硬件資源，服務已經處于堵塞狀態。所以在實際運行中我們采用的是根據歷史統計規律來按時段對資源進行配置，但是當用戶增加或減少時，再增加或減少資源，于是（1）就變為S′＝S′1±S（2）S′1為歷史同時段所需資源，按照S來增加或減少資源是防止由于頻繁調整而給系統帶來額外的負載。

四、總結

網絡教育是成人教育發展的新階段，隨著大量硬件設施的投入，合理地利用這些資源就成為一個重要問題。本文提出以云計算技術來架構成人網絡教育的硬件支撐平臺，該平臺能夠根據在線的學習者的數量來動態調整硬件資源的配置。對比傳統的架構模式，該平臺能有效地節約硬件資源以及與之相配套的電能、機房等資源，而且能夠為學習者提供更好的網上學習體驗。

作者：孫海濤 裴金寶 單位：山東師范大學