云计算环境下高校数字化体育教学资源管理平台的 设计与实现

云计算环境下高校数字化体育教学资源管理平台的

设计与实现

摘要：借助云计算的特点、服务方式、层次结构和关键技术理论，针对高校数字化体育教学资源管理平台空白这一现况，从用户接口模块、虚拟网络模块、数字化集成管理模块、云存储节点模块的角度，对高校数字化体育教学资源管理平台的设计与实现提出了一些技术性的措施和方案。主要研究结论如下：选定非阻塞式（NIO）技术框架中的Netty开源框架实现用户接口模块；虚拟网络模块的实现可以采用System、Static、Managed三种资源配置方式；数字化集成管理系统采用J2EE技术，实现平台使用java ant工具开发实现Web Service；借助重复数据删除技术、hsm技术连续数据保护、容灾技术，选择LVM机制来设计实现云存储节点模块。

关键词：云计算环境；体育教学资源；管理平台；数字化

一、问题的提出

随着高等教育信息化的快速发展，校园门户网站与办公自动化OA系统也日臻完善，大量的体育教学与科研的信息资源为推进高校体育教育改革提供了珍贵的教学资料。充分利用网络信息平台来开发和利用体育信息资源，提高体育知识信息的更广域范围内的交流与共享，不断提升我国高校体育教育的质量与效益，已成为了知识经济时代对体育教育的客观要求。但是，由于我国高校体育教学资源建设缺乏规范性，没有统一的数字化管理平台，现行的体育教学资源分布不均，各高校之间的共享渠道尚未开放。加之，很多高校为了维护本校网络管理系统的安全性，一些入口进行屏蔽或增加设置权限，导致校内的数字化体育教学资源不能进行跨区域查询，滋生了体育知识信息无法共享的“资源孤岛”现象。

云计算（cloud computing）作为一种新型数据密集型计算模式，通过Internet服务方式，以“用户”为中心，将数据存储在“云海”之中，把存储数据存放到“云”中的各个节点，这样Internet就成为了“数据存储”和“数据计算”中心。[1]借助Internet传输能力把数据信息转移到网络计算机集群，并由大型的数据处理中心负责管理，数据中心按照客户需求来分配计算资源，这样网络用户就可以随时随地方便、快捷地获取资源或与他人分享资源。因此，本研究针对我国高校体育教育信息化建设过程中存在的问题，结合云计算的相关理论和技术，来搭建高校数字化体育教学资源管理云计算平台，试图探索一种适合我国高等教育发展实际的体育教学资源管理模式，实现数字化体育教学资源的规范与整合，构建一个高性能的基于云环境的虚拟化资源公共服务平台，为校际间体育教学知识信息共享提供服务。二、云计算环境的相关理论概述

（一）云计算的特点

云计算环境的特点首先具有超大规模性，2010年5月Google发布了Google Storage for Developers，Google拥有100余万台“云”端服务器，并提供存储数据服务。Amazon、IBM、Yahoo等“云”端服务器也有几十万台，这也使云具备了超强的存储和计算能力；[2]其次，云计算有虚拟化的特点，可以把IT资源、操作系统、存储网络和软硬件置于云平台进行统一管理，用户可以任意位置使用各种终端获取云服务，而不必担心服务的具体位置；第三，云计算的安全可靠性。云端服务器由专门的技术人员负责管理、存储数据，并且云中心的数据分布在多个节点上服务器，由多个备份数据，即便是中心数据被删除或破坏，终端PC 机硬、软件突然出现故障，也不会影响到用户对数据的调用，保证了系统较高的安全、可靠性。第四，服务可计量化。云端服务器在提供服务的过程中，可以通过计量的方法来控制、优化资源，以满足不同的客户服务类型。

（二）云计算的服务方式

云计算面对Internet用户的服务方式分为三种类型（见图1）：公有云、混合云和私有云。

[3]公有云(Public Clouds)通常是通过Internet网络由第三方提供商公开为企业或用户提供共享使用的云环境，其作为一种普遍使用的计算系统，可以通过网址导航系统搜索数据，在博客、微博中免费分享信息、联机聊天等服务。公有云作为一个支撑平台，通过上游增值业务服务提供给下游客户端，同时，用户也可以把数据转移到公开式的云计算系统上，以创造新的价值链和生态系统；混合云（hybrid Clouds）是目标架构中公有云和私有云的结合，因为考虑到信息安全的因素，并非所有的信息都要放在公有云架构中，这样就为私有云提供了向私有云转移的信息平台；私有云(Private Clouds)是为客户独立享用而搭建的平台，可以向有访问权限的客户提供所需的数据信息和服务，可以部署在企业数据中心的防火墙内，多数以Cobol，C，C++和Java静态语言编写为主，能够利用企业现有的硬件资源来构建云，从而有效降低了企业的cost。如Sun ，IBM云计算提供商可以设置企业数据中心的专用云。

公有云

私有云

混合云

Internet用户企业或组织Internet用户

图1 云计算的服务方式

（三）云计算的层次结构

云计算的层级结构可分为应用层、平台层和基础设施层三个层次，不同的层次具有不同的服务类型（见图2）。其中，基础设施层主要是用户通过Internet向用户提供存储空间、网

络连接、负载均衡和防火墙等，并从虚拟化的硬件设施资源（计算、存储、网络资源）获得服务，从而向外部提供动态、灵活的基础设施服务，以及内部流程自动化；云计算的平台层为应用层和基础设施之间的层次结构，为云计算环境提供开发、运行、管理和监控环境，以满足云计算平台的可伸缩性和安全性；云计算的应用层是云应用软件的集合，应用的种类包括满足用户的日常办公需求，提供可定制的解决方案和创新型应用，一般在公有云平台上搭建[4]。在云计算环境中，每一个层次架构都可以单独为用户提供服务，并出现了IaaS、PaaS、SaaS三种服务类型，以满足不同类型云计算的服务方式。

公有云

私有云

混合云

应用层

软件即服务（Software-as-a- Service）

平台层

平台即服务（Platform-as-a- Service）

基础设施层

基础设施即服务（Infrastructure-as-a- Service）

图2 云计算的层次结构

（四）云计算的关键技术

云计算作为以数据为中心的密集型计算方式，主要的关键技术包括：（1）海量数据信息分布式存储技术，是采用冗余存储的方式，借助可靠的软件来弥补硬件的不足，以满足大量用户的实际需求。云计算的数据存储系统主要有Google File System和Hadoop Distributed File System；（2）数据管理技术。云计算数据管理技术是为了高效地对大数据集进行管理，通常采用列存储的数据管理方式，以保证在海量的数据中找到特定的数据，如：Google的Big Table，以及Hadoop开发的开源数据管理模块HBase；（3）分布式资源管理技术是为了保障系统的正常运行，在多个节点之间同步并发执行，当关键节点出现故障时能够进行自动迁移服务，如：Google的Chubby；（4）云计算平台管理技术是云计算的神经网络，为了保障服务器协调工作，发现和恢复系统故障，开展业务部署，实现大规模运营管理所需要的技术。因为，一个系统的服务器数量较大，有时需要跨越不同物理地点的数据中心，那么，为了保障系统能够长时间不间断的提供服务，Googl云计算平台管理技术维持全球上百万台PC服务器的协同、高效运行就离不开该项技术。

三、高校数字化体育教学资源管理平台的设计

高效体育教育信息化的发展离不开数字化资源管理平台。我国地域广阔，民族众多，由于受到区域文化的影响，形成了多样的民族传统体育文化，这也导致了不同地域高校之间的体育教学资源信息之间的差异性。另外，不同高校之间最新学术成果、教学成功经验、学校