一、引言

 

随着高等教育信息化的快速发展，越来越多的高校认识到需要利用云计算技术整合校内外各种教育资源，通过网络平台随时随地为师生提供更便捷的个性化服务。在信息实施的历史过程中，越来越多的应用系统和越来越多的教育资源部署在不同的服务器上。服务器的类型和数量逐年增加，传统方法的运行和维护越来越困难，表现为效率低、成本高。例如，安装配置在每个用户组中的计算机系统软件和应用软件需要很长时间；一旦服务器出现故障，安装的所有应用程序都不能使用，这些应用程序不能快速迁移到其他正常服务器，系统强度差；对于大故障，必须等待专业人员维修，等待时间长。因此，如何有效管理高校IT基础设施资源和教育资源，提高系统的强度和灵活性，降低运行维护的人力成本尤为重要。目前，先进的解决方案是利用云计算技术建立基于虚拟化的教育云资源管理平台，通过无处不在的计算机网络为师生提供快捷方便的个性化资源管理和服务[1]。

 

二、云计算技术及相关应用

 

（1）云计算技术概述

 

什么是云计算？目前还没有统一的定义。美国国家标准与技术研究院[2]认为，云计算是一种按使用量支付的模式，提供可用、方便、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（包括网络、服务器、存储、应用软件和服务）。这些资源可以快速提供，只需要投入少量的管理工作或与服务供应商的互动。国内各行各业普遍认为，狭义上说，云计算是IT基础设施的交付和使用模式，通过Internet获得所需的资源；从广义上讲，云计算是一种服务的交付和使用模式，通过Internet以按需、易于扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以与IT、软件、互联网或其他服务[3]有关，这意味着计算能力也可以通过互联网流通。

 

从理论和技术的角度来看，云计算是一种基于虚拟化技术、弹性伸缩动态部署技术、高效可靠的数据传输交换和事件处理技术、海量数据存储和访问技术、智能管理监控技术、并行计算框架技术、多租赁和按需计费技术、绿色节能技术等一系列关键技术的新型计算模式。这种信息处理模式可以完成大量复杂的计算任务，如：按需服务计算、易扩展变粒度计算、基于自然语言的软计算、智能系统的不确定计算、人参与计算、物参与计算等，最终实现基于互联网为公众提供服务的资源动态整合与共享目标[4]。

 

（2）教育领域的相关应用

 

目前，教育领域，特别是在高校，各种教育信息资源正在加速向网络迁移。利用云计算技术构建教育资源管理平台，可以有效克服服务器利用率低、教学资源分布不均、资源更新速度慢、信息孤岛、电力消耗严重、管理难度大等一系列制约高校信息化发展进程的问题[5]，将极大地促进教育信息化的发展。许多企业通过云计算获得了各种服务，教育领域也将是云计算技术未来发展的重要领域。

 

目前，国内外对云计算在教育领域的应用表现出了极大的热情。在《探索云计算的未来：控制技术驱动转型的下一波》的调查报告中，Accenture指出，云计算在教育科研行业的潜在应用体现在三个方面：（1）获取全球资源；（2）低成本仿真（3）高度互动+合作学习[6][7]。黎加厚教授提出了云计算在教育教学中应用的“云计算辅助教学”的新概念：学校和教师利用“云计算”提供的服务，营造个性化教学信息环境，促进教师教学和学生自主学习，提高教学质量[8]。

 

校园教育云平台的建设首先要充分利用现有基础设施，利用虚拟化技术将物理服务器资源虚拟化为服务器池，通过负载平衡技术提高服务器利用率。然后有效整合学校各种教育资源，迁移到虚拟服务器，利用云计算技术实现资源的无缝连接，构建统一的教育资源管理平台，以全新的方式提供优质的数字资源服务。

 

三、教育云管理平台技术架构设计

 

结合高校信息化和教育资源网络化的特点需求，利用云计算核心技术――虚拟化技术有效整合现有物理资源，基于云计算资源动态分配理念统一管理和调度现有资源，设计教育云资源管理平台架构模型，分为基础设施服务层、平台服务层和（应用）软件服务层三层。该架构可以提供更高效、更灵活的管理服务模式。具体情况如图1所示。

 

1. 基础设施就是服务（Infrastructure as a Service，IaaS）：IaaS层整合现有的物理资源（服务器、存储器、网络设备等。)，然后利用虚拟化技术对相同类型的资源进行虚拟化处理，形成计算资源池、存储资源池、网络资源池等同构或接近同构的资源池。通过虚拟池的资源调度和管理，为师生提供计算、存储和备份等基本资源和服务[3][9][10]。

 

2. 平台即服务（Platform as a Service，PaaS）：PaaS层提供应用程序的开发和运行环境。通过PaaS层的软件工具和开发语言，师生只需上传程序代码和数据即可使用服务。同时，PaaS层利用负载平衡、故障检测、性能优化等技术，有效管理高校日益庞大的资源，提高资源处理效率。PaaS层通过账户管理、交互管理和使用计费对用户进行统一管理。

 

3. 软件即服务（Software as a Service，SaaS）：SaaS层为师生提供更具体的应用服务。通过统一的用户交互接口，用户可以获得不同类型的个性化应用服务，如资源服务、教学管理、互动交流、合作创新等。最后，利用容错技术和监督管理，对三层架构进行服务保障和安全管理。服务保障的主要目标是提高系统功能和性能、资源和服务的可用性。安全管理主要是避免信息泄露、未经授权访问和修改、及时发现和修复系统漏洞、防止内外恶意用户攻击等。