一、網(wǎng)絡(luò)教育硬件支撐平臺(tái)的現(xiàn)狀

網(wǎng)絡(luò)教育作為成人教育發(fā)展的一個(gè)階段，同函授教育和以廣播電視教育為代表的遠(yuǎn)程教育一樣，在傳播知識(shí)的過程中需要媒介的幫助，不同的是在網(wǎng)絡(luò)教育過程中，書信、廣播、電視等傳統(tǒng)教育媒體被互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器等新的網(wǎng)絡(luò)教育支撐平臺(tái)設(shè)備所替代。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教育支撐平臺(tái)的架構(gòu)，模式中不同的網(wǎng)絡(luò)教育資源根據(jù)服務(wù)器的性能被存放在不同的服務(wù)器上，當(dāng)一個(gè)服務(wù)器負(fù)載達(dá)到一定的水平后，就增加新的服務(wù)器。這種硬件架構(gòu)模式配置簡單、建設(shè)速度快，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中存在一些問題。

（一）硬件資源的利用率低

在傳統(tǒng)的架構(gòu)模式中，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)80%的服務(wù)器的日均負(fù)載不到20％，大部分硬件資源都處于閑置狀態(tài)，這主要是由成人網(wǎng)絡(luò)教育的特點(diǎn)造成的：（1）成人網(wǎng)絡(luò)教育時(shí)段性特點(diǎn)決定了硬件資源的負(fù)載不均衡。教師在線授課和答疑具有固定的時(shí)間段，在這些固定的時(shí)間段參與的學(xué)習(xí)者數(shù)量要多一些，因而服務(wù)器的負(fù)載就高；在固定的時(shí)段之外，由于成人網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)提供的是有針對性的教育資源服務(wù)，所以訪問量少，這時(shí)服務(wù)器的負(fù)載相對較低。（2）成人網(wǎng)絡(luò)教育的雙向性特點(diǎn)決定了硬件資源的負(fù)載低。在函授教育和廣播電視教育階段，成人教育是單向的，學(xué)習(xí)者只能在規(guī)定的時(shí)間參與到學(xué)習(xí)中來，但是網(wǎng)絡(luò)教育卻給學(xué)習(xí)者更大的靈活性和自由性，他們可以自己安排學(xué)習(xí)時(shí)間。為向這些學(xué)習(xí)者提供服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)支撐平臺(tái)仍需工作。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，硬件資源無法根據(jù)學(xué)習(xí)者在線數(shù)量的多少進(jìn)行硬件資源動(dòng)態(tài)調(diào)配，從而造成了設(shè)備負(fù)載低和資源浪費(fèi)的問題。

（二）配套資源的浪費(fèi)

由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不當(dāng)造成了支撐網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)的硬件資源如CPU、內(nèi)存、硬盤等很多設(shè)備處于閑置狀態(tài)，但是資源的浪費(fèi)不僅如此，網(wǎng)絡(luò)教育的硬件平臺(tái)既包括上述服務(wù)器設(shè)備，還包括為保證服務(wù)器正常運(yùn)行而配套建設(shè)的電源、空調(diào)、機(jī)房等設(shè)施。由于服務(wù)器資源未能充分利用，從而造成了與之配套資源的浪費(fèi)。

（三）服務(wù)質(zhì)量的穩(wěn)定性差

傳統(tǒng)的架構(gòu)模式中，經(jīng)常是一臺(tái)服務(wù)器的負(fù)載將近飽和時(shí)才增加硬件資源來為新的教育資源提供服務(wù)。一臺(tái)滿負(fù)載運(yùn)行的服務(wù)器能應(yīng)對日常的訪問要求，但是由于缺少足夠的彈性資源調(diào)配機(jī)制，因此常被突然增加的訪問量破壞，這種破壞輕則造成服務(wù)器的堵塞，嚴(yán)重時(shí)造成硬件設(shè)備的損壞以及教育資源的丟失。因此傳統(tǒng)架構(gòu)的服務(wù)質(zhì)量往往不穩(wěn)定，從而引起學(xué)習(xí)者的不滿。節(jié)約資源和提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)教育服務(wù)似乎是一對矛盾，在傳統(tǒng)架構(gòu)模式下，由于缺少在不同的硬件資源間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)配的功能，節(jié)約資源意味著減少投入，而要提供穩(wěn)定的服務(wù)卻必須有大量的硬件資源保障。以云計(jì)算為基礎(chǔ)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教育支撐平臺(tái)則能很好地協(xié)調(diào)這個(gè)矛盾。

二、云計(jì)算和虛擬化技術(shù)

（一）云計(jì)算

“云計(jì)算”的概念在2007年由IBM首次提出［6］，是并行計(jì)算、分布式計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的進(jìn)一步發(fā)展，能夠給用戶提供可靠的、自定義的資源利用服務(wù)，是一種新的分布式計(jì)算模式。從服務(wù)的角度講，云計(jì)算可以提供三類服務(wù)：SaaS（SoftwareasaService，軟件即服務(wù)）、PaaS（PlatformasaService，平臺(tái)即服務(wù)）和IaaS（InfrastructureasaService，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）［7］。1.軟件即服務(wù)（SaaS）是一種成熟的、得到廣泛應(yīng)用的云計(jì)算，是一種軟件分布模式。在這種模式下，軟件提供商將軟件部署在網(wǎng)絡(luò)上，用戶通過網(wǎng)絡(luò)得到軟件的使用權(quán)。2.平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）是為軟件開發(fā)而提供的一種服務(wù)平臺(tái)。用戶利用該平臺(tái)提供的軟件工具與開發(fā)語言，開發(fā)自己需要的軟件運(yùn)行環(huán)境和配置。在開發(fā)過程中，與網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)等有關(guān)的操作由PaaS負(fù)責(zé)，用戶以此為基礎(chǔ)開發(fā)可以大大減少工作量和開發(fā)難度。3.基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）是云計(jì)算三層服務(wù)中的最底層服務(wù)，直接操縱物理硬件資源，利用虛擬化技術(shù)，用戶可以按照需要定制CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)等硬件資源方面的服務(wù)，并以此為基礎(chǔ)部署操作系統(tǒng)。

（二）虛擬化技術(shù)

虛擬化是云計(jì)算的核心技術(shù)之一，是對服務(wù)資源的一種抽象。將網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)資源虛擬化，就是將資源的管理、維護(hù)等工作都交由專人負(fù)責(zé)，而向用戶提供透明的按需服務(wù)。虛擬化技術(shù)可以將多個(gè)物理資源虛擬成一個(gè)物理資源，也可以將一個(gè)物理資源虛擬出多個(gè)物理資源。按照對底層硬件虛擬化程度的不同可以將虛擬化技術(shù)分為硬件仿真器、全虛擬化、半虛擬化和操作系統(tǒng)級虛擬化［8］。云計(jì)算的IaaS模式主要是利用虛擬化技術(shù)將硬件資源進(jìn)行整合以后根據(jù)用戶需求進(jìn)行重新分配。

三、基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)建設(shè)

（一）網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)硬件建設(shè)

在傳統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)模式中，對外服務(wù)的硬件資源相互獨(dú)立，主要表現(xiàn)為一臺(tái)臺(tái)的服務(wù)器，部署了教育資源的服務(wù)器獨(dú)立地通過網(wǎng)絡(luò)向?qū)W習(xí)者服務(wù)。在云平臺(tái)中，多臺(tái)物理服務(wù)器通過云計(jì)算技術(shù)組建成一個(gè)大的資源池，利用虛擬化技術(shù)從資源池生成不同配置的虛擬服務(wù)器，教育資源部署在不同的虛擬服務(wù)器上對外提供服務(wù)；由虛擬化技術(shù)生成的虛擬服務(wù)器和相同配置的物理服務(wù)器能提供完全相同的服務(wù)，用戶根本感覺不到虛擬化的存在。

（二）網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)虛擬資源的配置策略

搭建云平臺(tái)的目的是通過硬件資源的整合及統(tǒng)一調(diào)度，從而使得零散的、低效、高耗能的架構(gòu)模式變成統(tǒng)一、高效、低能耗的服務(wù)模式。大部分虛擬化軟件如Vmware等都提供了將硬件資源虛擬成資源池及生成虛擬服務(wù)器的功能，甚至可以按照需求動(dòng)態(tài)的增加或減少某個(gè)虛擬服務(wù)器的配置。但是如何分配整個(gè)資源池中的資源給不同的服務(wù)需求卻需要管理者根據(jù)實(shí)際情況來動(dòng)態(tài)地調(diào)整。不同于一般的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)，成人網(wǎng)絡(luò)教育服務(wù)與教師授課時(shí)間、學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間安排有很大的關(guān)系。在生成支撐成人網(wǎng)絡(luò)教育所需要的虛擬資源時(shí)，我們根據(jù)成人網(wǎng)絡(luò)教育的特點(diǎn)作為配置資源的依據(jù)，具體的做法就是根據(jù)教育資源的訪問量來動(dòng)態(tài)調(diào)整硬件資源配置。設(shè)定對于某一學(xué)習(xí)資源每千人訪問量所需要的硬件資源為S，則在某一時(shí)刻該學(xué)習(xí)資源所需要的硬件資源S′＝（IP/1000）S（1）其中IP為某時(shí)刻的在線用戶數(shù)量。S′是在線的所有學(xué)習(xí)者能正常學(xué)習(xí)所需要的最少硬件服務(wù)資源，而且S′也能保證所有學(xué)習(xí)者的需求。如果按照S′來配置硬件資源，則能完成前文所述的兩個(gè)目標(biāo)：節(jié)能和完成服務(wù)。但實(shí)際運(yùn)行中S′無法得到，因?yàn)樗蒊P決定，而IP代表的是實(shí)時(shí)在線的用戶數(shù)量，如果按照（1）來定制硬件資源，服務(wù)已經(jīng)處于堵塞狀態(tài)。所以在實(shí)際運(yùn)行中我們采用的是根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)規(guī)律來按時(shí)段對資源進(jìn)行配置，但是當(dāng)用戶增加或減少時(shí)，再增加或減少資源，于是（1）就變?yōu)镾′＝S′1±S（2）S′1為歷史同時(shí)段所需資源，按照S來增加或減少資源是防止由于頻繁調(diào)整而給系統(tǒng)帶來額外的負(fù)載。

四、總結(jié)

網(wǎng)絡(luò)教育是成人教育發(fā)展的新階段，隨著大量硬件設(shè)施的投入，合理地利用這些資源就成為一個(gè)重要問題。本文提出以云計(jì)算技術(shù)來架構(gòu)成人網(wǎng)絡(luò)教育的硬件支撐平臺(tái)，該平臺(tái)能夠根據(jù)在線的學(xué)習(xí)者的數(shù)量來動(dòng)態(tài)調(diào)整硬件資源的配置。對比傳統(tǒng)的架構(gòu)模式，該平臺(tái)能有效地節(jié)約硬件資源以及與之相配套的電能、機(jī)房等資源，而且能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供更好的網(wǎng)上學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

作者：孫海濤 裴金寶 單位：山東師范大學(xué)