基于網(wǎng)格的教育資源共享結(jié)構(gòu)研究

孟華鋒

網(wǎng)格已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)際計(jì)算機(jī)技術(shù)研究的熱點(diǎn)和前沿領(lǐng)域,它代表了繼Internet和Web之后的第三次浪潮。隨著我國(guó)教育信息化的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)上的教育資源日漸增多。但目前絕大部分的教育資源分散在各個(gè)學(xué)?；蚓植康貐^(qū)的資源數(shù)據(jù)庫(kù)中。為了在最大限度利用已有教育資源(如課件、教案、論文、試題,素材等),避免重復(fù)開發(fā),達(dá)到資源共享,本文結(jié)合網(wǎng)格技術(shù),提出基于網(wǎng)格的教育資源共享系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,有效地實(shí)現(xiàn)教育資源的共享。

1 網(wǎng)格概述

網(wǎng)格是借鑒電力網(wǎng)(electric power grid)的概念提出來(lái)的,它就是一個(gè)集成的計(jì)算與資源環(huán)境,或者說是一個(gè)計(jì)算資源池。簡(jiǎn)單地講,網(wǎng)格能夠把整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)集成為一臺(tái)巨大的超級(jí)計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)全球范圍的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源、專家資源、設(shè)備資源甚至是人才等相關(guān)的廣泛分布的各種資源的全面共享。共享和協(xié)作是網(wǎng)格的基本理念。

2 基于網(wǎng)格的教育資源共享體系結(jié)構(gòu)

目前,在我國(guó)教育領(lǐng)域存在教育資源管理分散、資源重復(fù)開發(fā)購(gòu)置,以及資源利用率不高和資源整合困難等問題。利用網(wǎng)格技術(shù),教育資源封裝成為網(wǎng)格服務(wù),通過構(gòu)建開放性的學(xué)習(xí)環(huán)境和廣域的教育資源共享環(huán)境,可以實(shí)現(xiàn)教育資源的共享與協(xié)作,促進(jìn)跨部門、跨行業(yè)的合作與交流,提高整體教學(xué)和科研水平。

“五層沙漏結(jié)構(gòu)”和開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)OGSA是2個(gè)比較重要的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系。在“五層沙漏結(jié)構(gòu)”和OGSA結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出基于網(wǎng)格的教育資源共享體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)模型自底向上分為5層,最底層是基礎(chǔ)設(shè)施層,提供基本的網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境和各種需要被共享的邏輯資源和物理資源,基本面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)層提供SOA(simple object access protocol)的基本實(shí)現(xiàn)環(huán)境。

網(wǎng)格中間件層是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的核心。網(wǎng)格中間件是網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵部分,它屏蔽網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源的異構(gòu)性,支持網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源的統(tǒng)一管理、分布調(diào)度與安全控制。網(wǎng)絡(luò)中間件層包括基于SOA的中間件,它為共享與協(xié)作等網(wǎng)絡(luò)特性提供支持。消息中間件(MOM)、服務(wù)聚合、數(shù)據(jù)中介服務(wù)、網(wǎng)格信息服務(wù)和可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)仁欠?wù)網(wǎng)格的核心中間件。

共享與協(xié)作是網(wǎng)格系統(tǒng)的的根本特征,跨組織廣域大范圍資源協(xié)調(diào)與問題解決是網(wǎng)格應(yīng)用的主要目的。針對(duì)資源的分布性、存放的普適性以及完成大協(xié)作任務(wù)的多資源動(dòng)態(tài)分配問題,需要在統(tǒng)一的調(diào)度框架下協(xié)調(diào)資源的使用以優(yōu)化系統(tǒng)整體性能。協(xié)作上下文管理為群組協(xié)同任務(wù)的解決提供上下文信息共享空間。在資源共享環(huán)境中,通過語(yǔ)義標(biāo)注和語(yǔ)義查詢服務(wù),借助消息中間件和服務(wù)聚合等中間件的支持,基于發(fā)布/訂閱通知機(jī)制以及概念檢索模型實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的推拉服務(wù)。

最上層是領(lǐng)域應(yīng)用層,它面向特定的應(yīng)用領(lǐng)域,如E-Learning、遠(yuǎn)程教育等。

3 實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)格的教育資源共享模型的關(guān)鍵技術(shù)是如何為用戶提供一個(gè)安全可靠的協(xié)同工作環(huán)境,負(fù)責(zé)管理與調(diào)度廣域異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力與信息資源,為用戶提供單一映象的系統(tǒng),保證用戶透明地操作和訪問網(wǎng)絡(luò)資源,支持多編程環(huán)境的協(xié)同計(jì)算與應(yīng)用服務(wù)。正如元計(jì)算專家L. Smarr和C. E. Catlett所認(rèn)為的那樣:最終,除了一臺(tái)擺在桌面上的計(jì)算機(jī)外,用戶將察覺不到對(duì)其他計(jì)算機(jī)資源的使用,因?yàn)橄到y(tǒng)擁有通過網(wǎng)絡(luò)延伸并獲得任何所需計(jì)算資源的能力。

3.1 網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)的制定正如TCP/IP協(xié)議是因特網(wǎng)的核心一樣,構(gòu)建網(wǎng)格計(jì)算也需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和服務(wù)進(jìn)行定義。我國(guó)在網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)方面,迄今為止還沒有正式的標(biāo)準(zhǔn),但在核心技術(shù)上,相關(guān)機(jī)構(gòu)與企業(yè)已達(dá)成一致——由美國(guó)Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與南加州大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院(ISI)合作開發(fā)的Globus Toolkit軟件包已成為網(wǎng)格計(jì)算事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 安全控制網(wǎng)格環(huán)境下數(shù)據(jù)安全保障尤為重要。網(wǎng)格應(yīng)用的最大難題是系統(tǒng)的安全性。由于網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)位于不同地區(qū),節(jié)點(diǎn)間如何安全地共享數(shù)據(jù)資源,如何保證共享數(shù)據(jù)的完整性是要著重解決的問題。網(wǎng)格安全主要包括網(wǎng)格系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)傳輸安全、信息存儲(chǔ)安全等。在構(gòu)建完善的安全機(jī)制的同時(shí),還要避免安全驗(yàn)證耗費(fèi)過多的系統(tǒng)資源。

4 結(jié)論

綜上所述,網(wǎng)格強(qiáng)調(diào)的是全面地共享資源,全面地應(yīng)用服務(wù),所以將網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用到教育領(lǐng)域,對(duì)于構(gòu)建大規(guī)模教育資源共享平臺(tái),避免重復(fù)建設(shè),降低教育信息化的成本,推進(jìn)教育信息化的發(fā)展,具有深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。

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