羅毅潔，譚繼安，周經(jīng)緯

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面向區(qū)域的職業(yè)教育資源平臺(tái)云服務(wù)模式研究與設(shè)計(jì)

羅毅潔，譚繼安，周經(jīng)緯

（東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東東莞523808）

根據(jù)現(xiàn)有的云服務(wù)類型，提出了三種面向區(qū)域的職業(yè)教育資源平臺(tái)云服務(wù)模式構(gòu)建方法。重點(diǎn)闡述基于私有云服務(wù)模式的虛擬化平臺(tái)和大二層扁平化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式設(shè)計(jì)，以期為職業(yè)院校根據(jù)自身情況搭建基于云服務(wù)的教育資源平臺(tái)提供行之有效的方法。

資源平臺(tái)；云服務(wù)；職業(yè)教育

一、前言

我國(guó)職業(yè)教育規(guī)模龐大，地域分布廣泛，層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各區(qū)域高職學(xué)院教學(xué)資源分配存在嚴(yán)重的不平衡性，因此亟待尋找到一種有效的方法，來實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)職業(yè)院校教學(xué)資源的交流與共享。云計(jì)算的出現(xiàn)能有效地解決數(shù)字教學(xué)資源共享方法和服務(wù)模式。本文根據(jù)云服務(wù)模式的不同形式，分別設(shè)計(jì)了職業(yè)教育資源平臺(tái)的三種構(gòu)建模式，以期為職業(yè)院校根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)情況搭建基于云服務(wù)的教育資源平臺(tái)提供行之有效的方法。

二、云服務(wù)模式

云計(jì)算是一種全新共享基礎(chǔ)架構(gòu)的方法，是網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算、并行計(jì)算、效用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益是其最主要的優(yōu)勢(shì)［1］。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，到目前為止，70%以上的用戶已經(jīng)使用或正在考慮使用云計(jì)算產(chǎn)品和服務(wù)，其中90%以上的用戶將其規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益列為主要選購原因之一。

用戶部署云計(jì)算服務(wù)的模式有三大類：公有云、私有云、混合云。公有云是云服務(wù)提供商為公眾提供的，云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)放在互聯(lián)網(wǎng)上，用戶可以通過授權(quán)接入該平臺(tái)［2］。公有云可以充分發(fā)揮云計(jì)算系統(tǒng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，但由于用戶的數(shù)據(jù)都放在云端，因此增加了安全風(fēng)險(xiǎn)性。私有云則是云服務(wù)提供商為用戶在其內(nèi)部機(jī)房建設(shè)的專用云計(jì)算系統(tǒng)，私有云系統(tǒng)部署在用戶的局域網(wǎng)和防火墻之內(nèi)，只為用戶內(nèi)部服務(wù)，外部用戶無法訪問和使用；相比公有云，私有云的安全性和私密性更好，但成本也隨之增高。混合云則是公有云和私有云的混合，大多數(shù)是指私有云建設(shè)之后，但是很多資源（計(jì)算能力或存儲(chǔ)空間）不夠用，所以還需在公網(wǎng)上動(dòng)態(tài)地申請(qǐng)公有云作為自己私有云的補(bǔ)充，它是介于公有云和私有云之間的一種折中方案。現(xiàn)在業(yè)內(nèi)對(duì)公有云、私有云和混合云的評(píng)價(jià)不一，期望值也不同，總結(jié)起來，主要表現(xiàn)為以下四點(diǎn)。

（一）私有云安全性好，將成云計(jì)算主流

數(shù)據(jù)安全對(duì)于用戶來說是至關(guān)重要的，公有云服務(wù)存在較大的安全隱患，公有云平臺(tái)只適合那些非關(guān)鍵性業(yè)務(wù)。用戶尤其是大型用戶會(huì)更多地傾向于選擇私有云計(jì)算平臺(tái)。對(duì)于中小用戶來說，傳統(tǒng)IT服務(wù)足以滿足現(xiàn)有需求，并且隨著技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)IT服務(wù)與云計(jì)算服務(wù)的成本差距會(huì)越來越小，未來私有云發(fā)展會(huì)明顯超過公有云［3］。

（二）公有云云計(jì)算規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益高，云計(jì)算的未來是公有云

云計(jì)算的最大優(yōu)勢(shì)就是其規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，大多數(shù)用戶選擇云計(jì)算方案是出于成本考慮，并且，隨著技術(shù)的進(jìn)步，公有云安全問題會(huì)逐漸得到解決，服務(wù)提供商與用戶之間會(huì)逐漸建立信任關(guān)系。在這種情況下，私有云會(huì)失去原有的競(jìng)爭(zhēng)力，10年、20年之后必然會(huì)被公有云取代。

（三）混合云集成公有云、私有云雙重優(yōu)勢(shì)，將成未來趨勢(shì)

混合云既可以盡可能多地發(fā)揮云計(jì)算系統(tǒng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又可以保證數(shù)據(jù)的安全性。那些不是很敏感的非關(guān)鍵業(yè)務(wù)可以由混合云中的公有模塊實(shí)現(xiàn)，而對(duì)那些安全性要求較高的應(yīng)用則可以遷移到私有模塊實(shí)現(xiàn)。混合云可以引入更多諸如身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)隔離、加密等安全技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的安全，同時(shí)保留云計(jì)算系統(tǒng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。

（四）公有云、私有云、混合云共同發(fā)展，相互補(bǔ)充

公有云、私有云、混合云三種云計(jì)算模式并不是誰取代誰，誰優(yōu)過誰，不同用戶、不同需求，需要不同的解決方案。公有云、私有云、混合云會(huì)長(zhǎng)期共存，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同服務(wù)于用戶。

圖1　公有云服務(wù)模式職業(yè)教育資源平臺(tái)架構(gòu)

三、基于云服務(wù)的資源庫云平臺(tái)部署模式

資源庫云平臺(tái)構(gòu)建模式的實(shí)現(xiàn)從技術(shù)架構(gòu)方面可以采用公有云服務(wù)模式、混合云服務(wù)模式和私有云服務(wù)模式三種方式。

（一）公有云服務(wù)模式

采用公有云服務(wù)模式，職業(yè)院校可以根據(jù)自己實(shí)際需求，定購所需的資源平臺(tái)軟件服務(wù)，按定購的服務(wù)多少和時(shí)間長(zhǎng)短支付費(fèi)用；通過授權(quán)從互聯(lián)網(wǎng)獲得教育資源平臺(tái)服務(wù)，通過租用基于互聯(lián)網(wǎng)的資源平臺(tái)軟件來實(shí)現(xiàn)教育資源共享服務(wù)，無需購買教育資源平臺(tái)軟件；不需要本校的信息系統(tǒng)維護(hù)人員對(duì)教育資源平臺(tái)軟件進(jìn)行維護(hù)，云服務(wù)提供商會(huì)全權(quán)管理和維護(hù)資源平臺(tái)軟件［4］。對(duì)于職業(yè)院校來說，公有云服務(wù)模式是采用先進(jìn)技術(shù)的最好途徑，它消除了購買、構(gòu)建和維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施和資源平臺(tái)軟件的需要，遵循了讓專業(yè)的人干專業(yè)的事的原則，也符合李克強(qiáng)總理“兩會(huì)”提出的政府購買服務(wù)的倡議。公有云服務(wù)模式服務(wù)器架構(gòu)如圖1所示。

公有云服務(wù)模式，具有以下優(yōu)勢(shì)：一是不用本校信息技術(shù)人員來維護(hù)系統(tǒng)軟件，零投入，降低成本和維護(hù)費(fèi)用；二是方便使用云端課程資源；三是分布于區(qū)域范圍內(nèi)的CDN節(jié)點(diǎn)多，能夠在校內(nèi)、校外自由訪問網(wǎng)站及保障訪問速度；四是云端服務(wù)器24小時(shí)維護(hù)，不會(huì)出現(xiàn)宕機(jī)；五是免費(fèi)隨資源平臺(tái)迭代自動(dòng)升級(jí)，采納多所職業(yè)院校的意見反饋，總結(jié)并研發(fā)統(tǒng)一的精華功能，使得系統(tǒng)每天都有微升級(jí)；六是云端自動(dòng)備份數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失。缺點(diǎn)是：意識(shí)用戶數(shù)據(jù)安全性不夠；系統(tǒng)軟件在云端，學(xué)校自主控制系統(tǒng)軟件的權(quán)限有限，當(dāng)遇到問題需要修改時(shí)存在被動(dòng)性。

（二）混合云服務(wù)模式

職業(yè)教育資源平臺(tái)混合云服務(wù)模式以公有云服務(wù)模式和職業(yè)院校校園網(wǎng)結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)，可以節(jié)省學(xué)生訪問互聯(lián)網(wǎng)的流量［5］。因?yàn)槁殬I(yè)教育資源庫有很多流媒體資源，學(xué)生在訪問流媒體資源進(jìn)行在線學(xué)習(xí)時(shí)，會(huì)消耗很多網(wǎng)絡(luò)流量，流量費(fèi)對(duì)學(xué)生來說是一筆不小的開支。采用混合云服務(wù)模式，職業(yè)院校只需要提供單臺(tái)或多臺(tái)流媒體服務(wù)器，用來存儲(chǔ)本校教師上傳的視頻轉(zhuǎn)碼后的文件。學(xué)生在使用流媒體資源時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示學(xué)生選擇本校服務(wù)器，以此達(dá)到節(jié)省外網(wǎng)流量的目的。混合云部署模式服務(wù)器架構(gòu)如圖2所示。

混合云服務(wù)模式，具有以下優(yōu)勢(shì)：一是僅僅使用職業(yè)院校信息技術(shù)維護(hù)人員配合前期安裝和監(jiān)控本地資源服務(wù)器運(yùn)行情況，其他運(yùn)行和維護(hù)都不用職業(yè)院校人員，降低了成本，減少了維護(hù)費(fèi)用；二是擁有全部公有云服務(wù)模式的優(yōu)勢(shì)；三是校內(nèi)有流媒體資源節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，訪問資源時(shí)默認(rèn)自動(dòng)選擇校內(nèi)服務(wù)器，減少外網(wǎng)流量。

（三）私有云服務(wù)模式

職業(yè)院校將本校的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境通過虛擬化軟件抽象成邏輯資源進(jìn)行虛擬化管理，建立起一個(gè)可擴(kuò)張的私有云服務(wù)部署架構(gòu)。采用私有云服務(wù)模式，需要職業(yè)院校信息技術(shù)人員對(duì)服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行自行維護(hù)。私有云部署模式服務(wù)器架構(gòu)如圖3所示。

圖2　混合云服務(wù)模式職業(yè)教育資源平臺(tái)架構(gòu)

圖3　私有云服務(wù)模式職業(yè)教育資源平臺(tái)架構(gòu)

私有云服務(wù)模式具有以下優(yōu)勢(shì)：一是學(xué)校運(yùn)維人員維護(hù)，職業(yè)院?？勺杂芍鋵W(xué)校信息系統(tǒng)運(yùn)維人員；二是可以無外網(wǎng)流量；學(xué)校師生使用時(shí)不用訪問外網(wǎng)；三是本方案負(fù)載和Web服務(wù)雙機(jī)集群，單點(diǎn)宕機(jī)時(shí)網(wǎng)站仍然可正常訪問；四是安全性高，用戶數(shù)據(jù)能夠得到保護(hù)。缺點(diǎn)與不足：一是運(yùn)維人員無法24小時(shí)值守機(jī)房及系統(tǒng)監(jiān)控；二是電力、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全需學(xué)校運(yùn)維人員保障；三是資源平臺(tái)軟件代碼為獨(dú)立版本，無法及時(shí)更新；四是因教師發(fā)現(xiàn)問題及反饋的時(shí)間長(zhǎng)短不定，導(dǎo)致資源庫軟件系統(tǒng)維護(hù)時(shí)間周期較長(zhǎng)。

四、私有云模式下的資源平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

由于現(xiàn)在還處于云服務(wù)發(fā)展的初期階段，公有云模式下服務(wù)提供商與用戶之間信任關(guān)系還未建立完善，在經(jīng)費(fèi)預(yù)算足夠的情況下，私有云模式由于其高安全性成為職業(yè)教育資源平臺(tái)的首選云服務(wù)模式。

（一）構(gòu)建硬件設(shè)施云

通過將應(yīng)用服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等物理資源抽象成邏輯資源，把多臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器相對(duì)獨(dú)立的硬件資源進(jìn)行“池”化，建立起計(jì)算資源池、存儲(chǔ)資源池，然后在統(tǒng)一的計(jì)算資源池和存儲(chǔ)資源池上虛擬出幾十臺(tái)甚至幾百臺(tái)的虛擬服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)器資源的動(dòng)態(tài)管理，提高資源的利用率，滿足職業(yè)教育資源平臺(tái)區(qū)域服務(wù)內(nèi)用戶量大、并發(fā)率高的要求；其次，資源平臺(tái)的在線學(xué)習(xí)視頻點(diǎn)播需求量大，在線學(xué)習(xí)視頻采用流媒體格式傳播，因此配備流媒體服務(wù)器是流媒體應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是最主要的組成部分。流媒體服務(wù)器的主要功能是以流式協(xié)議（RTP/RTSP、MMS、RTMP等）將視頻文件傳輸?shù)娇蛻舳耍┯脩舨杉?、緩存、調(diào)度、傳輸和播放，資源平臺(tái)用戶體驗(yàn)度好壞主要取決于媒體服務(wù)器的性能和服務(wù)質(zhì)量［6］。

硬件設(shè)施云的建立能有效實(shí)現(xiàn)服務(wù)器動(dòng)態(tài)遷移、零宕機(jī)的特性，使得單臺(tái)服務(wù)器故障不影響資源平臺(tái)的使用；采用虛擬化技術(shù)，部署多臺(tái)WEB應(yīng)用服務(wù)器、負(fù)載均衡服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，通過負(fù)載均衡策略，用智能化的流量管理的方式來提高資源平臺(tái)的整體服務(wù)性能；當(dāng)訪問量日益增大，可隨時(shí)增加虛擬應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)量，當(dāng)物理資源不足，可把新增服務(wù)器、存儲(chǔ)納入虛擬化平臺(tái)資源池，實(shí)現(xiàn)硬件資源的動(dòng)態(tài)擴(kuò)充。

（二）打造大二層扁平化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)環(huán)境

職業(yè)教育資源平臺(tái)通過“云”給用戶提供服務(wù)，而云服務(wù)的基礎(chǔ)是通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)方案由于分層設(shè)計(jì)的特性容易產(chǎn)生阻塞點(diǎn)和延遲，同時(shí)提供的冗余功能非常原始。隨著職業(yè)院校數(shù)據(jù)中心的虛擬化技術(shù)快速興起，這種架構(gòu)無法適應(yīng)職業(yè)院校數(shù)據(jù)中心的需求，特別是虛擬化層面的支持度較差。

大二層扁平化的架構(gòu)模式并非必須或一定就是物理聯(lián)接層次上的減少，而是指網(wǎng)絡(luò)邏輯層次的簡(jiǎn)化。扁平化的網(wǎng)絡(luò)有著更高的效率，也更有利于管理。功能劃分清晰后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)更有利于擴(kuò)展，核心層設(shè)備性能很強(qiáng)，對(duì)新功能新業(yè)務(wù)能夠提供良好的支持，匯聚層和接入層只需要考慮接入端口的擴(kuò)充、上行帶寬的增加。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由樹型網(wǎng)絡(luò)變成了星型網(wǎng)絡(luò)，每臺(tái)交換機(jī)都具有獨(dú)立帶工作站和連接下一臺(tái)交換機(jī)的功能，網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)容更簡(jiǎn)單便捷，滿足資源平臺(tái)的擴(kuò)容需要［7］。大二層扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖4所示。

圖4　傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)VS大二層扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

五、結(jié)語

為了有效實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育資源的共享，區(qū)域內(nèi)的職業(yè)院?？梢愿鶕?jù)自身的信息化建設(shè)情況和財(cái)務(wù)狀況選擇一種云服務(wù)模式來搭建教育資源平臺(tái)，也可以隨著職業(yè)院校的發(fā)展來升級(jí)教育資源平臺(tái)云服務(wù)模式。信息化基礎(chǔ)建設(shè)相對(duì)落后且資金不足的職業(yè)院校可以首選公有云服務(wù)模式來建設(shè)教育資源平臺(tái)，這樣可以省去硬件的購買和軟件的維護(hù)工作，但是學(xué)生在使用教育資源平臺(tái)時(shí)會(huì)消耗較大的網(wǎng)絡(luò)流量去下載流媒體文件；隨著職業(yè)院校的信息化進(jìn)一步發(fā)展，職業(yè)院?？梢阅贸鲆徊糠仲Y金建設(shè)搭建自己的媒體服務(wù)器，把公有云的流媒體文件放到校園網(wǎng)的媒體服務(wù)器上，這樣既可以享受到公有云服務(wù)的快捷便利，也可以為學(xué)生使用教育資源平臺(tái)節(jié)省流量；信息化建設(shè)程度高且建設(shè)經(jīng)費(fèi)較多的職業(yè)院校，則可以搭建私有云模式的教育資源平臺(tái)，對(duì)于資源平臺(tái)的維護(hù)和資源的訪問都有較大的自主權(quán)限，并且能節(jié)省學(xué)生訪問資源的流量，但私有云模式對(duì)學(xué)校信息技術(shù)人員的相關(guān)運(yùn)行與維護(hù)能力提出了較高要求。

［1］宋曉黎，陳伊菲.現(xiàn)代“云”模式環(huán)境下職業(yè)教育數(shù)字化資源庫建設(shè)探討［J］.物流技術(shù)，2015（9）：317-319.

［2］趙麟，馮華.區(qū)域性高校教育資源云平臺(tái)共享模式的構(gòu)建［J］.中國(guó)成人教育，2015（14）：151-153.

［3］錢丹.基于私有云的高校云共享模式研究［J］.中國(guó)電化教育，2013（5）：29-36.

［4］潘曉敏.基于公有云SaaS模式的科技園區(qū)服務(wù)平臺(tái)［J］.上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（2）：185-188.

［5］陳冬林，付敏，陳玲.基于混合云的高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)模式研究［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013（5）：63-66.

［6］楊傳棟，余鎮(zhèn)危，王行剛，等.一種流媒體CDN的內(nèi)容部分推送策略［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2007（25）：162-164.

［7］尹憶民，郝宇紅，孫浩志，等.建設(shè)扁平化新型校園網(wǎng)絡(luò)［J］.華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（S1）：146-151.

（編輯：林鋼）

Research and Design of Cloud Service Model for Regional Vocational Education Resources Platform

LUO Yi-jie，TAN Ji-an，ZHOU Jing-wei
（Dongguan Polytechnic，Dongguan，523808，China）

According to the current cloud servicemodes，this paper proposes threemethods of constructing the cloud servicemodel for a regional vocational education resources platform.It focuses on the design of the virtualized platform based on private cloud servicemodel，and on the design of two-tier flat network servicemodel，in order to provide an effectivemethod for higher vocational colleges which are supposed to build education resources platform based on cloud service according to their conditions.

resources platform；cloud service；vocational education

G 712

A

1671-4806（2016）02-0083-05

2015-12-19

廣東省高等職業(yè)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（201401315）；廣東省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃教育信息技術(shù)研究專項(xiàng)課題（13JXN034）

羅毅潔（1979—），女，湖南衡南人，工程師，碩士，研究方向?yàn)榻逃夹g(shù)、教育信息化；譚繼安（1983—），男，廣東從化人，工程師，碩士，研究方向?yàn)榻逃夹g(shù)、教育信息化；周經(jīng)緯（1977—），男，湖南衡南人，副教授，碩士，研究方向?yàn)楦呗毥逃?/p>