基于混合云虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境探析

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1、基于混合云虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境探析　　文章編號：1672-5913（2013）22-0062-05中圖分類號：G642摘要：為了更好地支持教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)，教育機構(gòu)需要不斷優(yōu)化IT基礎(chǔ)設(shè)施、資源和業(yè)務(wù)流程。一種新興的計算范式“云計算（cloudcomputing）”是最佳的解決方案，它通過提供基礎(chǔ)設(shè)施、平臺和教育服務(wù)，改變IT資源的利用和消費模式，將對教育領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響。文章構(gòu)建一種基于混合云的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，探討實現(xiàn)該學(xué)習(xí)環(huán)境面臨的挑戰(zhàn)，從而提高應(yīng)用程序及服務(wù)的可擴展性和可靠性，削減教育機構(gòu)軟硬件資源的開銷，減少軟件更新和數(shù)據(jù)中心維護(hù)的費用。關(guān)鍵詞：云計算；混合云；

2、虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境0引言10目前，E-Learning系統(tǒng)缺乏適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)施，而基礎(chǔ)設(shè)施層的可擴展性又較差。當(dāng)為特定的任務(wù)部署和分配資源而進(jìn)行高負(fù)荷訪問時，系統(tǒng)需要添加和配置相同類型的新資源，使得資源成本和管理費用驟然增加。這其中還涉及的一個關(guān)鍵問題是如何有效利用這些資源，如教育機構(gòu)機房PC和服務(wù)器通常在夜晚和假期的利用率較低，而臨近學(xué)期末對這些資源的需求又很高。滿足教育機構(gòu)學(xué)生、教師和管理者的各種需求，也是極大的挑戰(zhàn)。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境有效結(jié)合面對面學(xué)習(xí)和E-learning系統(tǒng)。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是一組集成的交互式在線服務(wù)，能夠向?qū)W生、

3、教師和管理者提供信息、工具和資料，以支持和加強教育資源的發(fā)布和管理。這些在線服務(wù)的應(yīng)用程序包括網(wǎng)頁、電子郵件、留言板、論壇、文本和視頻會議、在線社區(qū)以及評估、管理和跟蹤工具，通過集成教育理論與實踐、技術(shù)和內(nèi)容，提供一個以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)平臺。一種新興的計算范式“云計算（cloudcom-puting）”可以為虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境提供IT基礎(chǔ)設(shè)施、資源和業(yè)務(wù)流程。在云計算環(huán)境中，教育用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)隨時隨地按需訪問教育資源共享池（如網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用程序和服務(wù)等）。云計算的顯著特點是虛擬化資源、快速的服務(wù)配置、動態(tài)可擴展性、彈性和成本分配模型等，使得云服務(wù)能夠有效地

4、配置，以適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)教育用戶的各種需求。1云計算的定義美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（NIST）于2009年4月提出的云計算標(biāo)準(zhǔn)定義最清晰、最全面，也普遍為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界所接受。該定義中給出了云計算的5個關(guān)鍵特征、3種服務(wù)模型和4類部署模型，云計算的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。10云計算的5個關(guān)鍵特征包括：（1）按需自助服務(wù)（on-demandself-service）；（2）隨時隨地用任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備存?。╞roadnetworkaccess）；（3）共享資源池（resourcepooling）；（4）快速重新部署靈活度（rapidelasticity）；（5）被計價服務(wù)（measured

5、service）。這5個特征適用于互聯(lián)網(wǎng)中所有的云。從不同的抽象層次看，云計算可以為用戶提供3種服務(wù)模型：（1）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（InfrastructureasaService，IaaS），主要包括計算和存儲資源，該資源池是動態(tài)、可擴展的，可以添加新的物理主機增強云服務(wù)的計算能力；（2）平臺即服務(wù)（PlatformasaService，PaaS），在IaaS之上的PaaS可以認(rèn)為是整個云計算系統(tǒng)的核心層，主要為云計算環(huán)境下的開發(fā)者設(shè)計，提供應(yīng)用程序運行及維護(hù)所需要的一切平臺資源；（3）軟件即服務(wù)（SoftwareasaService，SaaS），提供簡單的應(yīng)用程

6、序服務(wù)和用戶交互接口，用戶可以通過移動設(shè)備、PC和PAD等訪問應(yīng)用程序，而不能控制或訪問運行該應(yīng)用程序的底層基礎(chǔ)設(shè)施和平臺。10云服務(wù)有4類部署模型：（1）公有云，由第三方供應(yīng)商通過互聯(lián)網(wǎng)向公眾提供服務(wù)，公有云供應(yīng)商包括谷歌、亞馬遜、微軟等。（2）私有云，在專用網(wǎng)絡(luò)上提供云計算服務(wù)，由教育機構(gòu)內(nèi)IT部門或第三方設(shè)計和管理，消除了網(wǎng)絡(luò)帶寬限制或數(shù)據(jù)安全風(fēng)險，以及使用公有云服務(wù)可能帶來的法律問題。（3）社區(qū)云，在一定的地域范圍內(nèi)，結(jié)合社區(qū)內(nèi)的用戶需求共性，由云供應(yīng)商統(tǒng)一提供計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、軟件和服務(wù)。（4）混合云，是一個公有云、私有云和/或社區(qū)云的組合，這些云保

7、有其獨立性，通過“集中云”架構(gòu)實現(xiàn)不同云之間的負(fù)載均衡，在這種模式下，用戶通常將非關(guān)鍵業(yè)務(wù)信息外包給公有云處理，同時將關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)和數(shù)據(jù)保留在私有云中。2基于混合云的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建2.1基于混合云的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境用戶基于混合云的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中涉及5類用戶：學(xué)生、教師、管理者、開發(fā)者和研究者。首先，在基于混合云的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，云供應(yīng)商通過SaaS云和IaaS云，向?qū)W生、教師和管理者提供軟件（如電子郵件、應(yīng)用程序、賬戶管理等）和硬件（如網(wǎng)絡(luò)、存儲、內(nèi)存等）。對于學(xué)生和教師，SaaS云和IaaS云提供所需的軟硬件以運行實驗，這些實驗可能涉及大量的計算。由于不受硬件限

8、制，學(xué)生可以與其他學(xué)生或