遠(yuǎn)程教育中網(wǎng)格分布式技術(shù)服務(wù)管窺

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1網(wǎng)格技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中資源共享中的應(yīng)用

1.1遠(yuǎn)程教育主要特點(diǎn)和網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

遠(yuǎn)程教育是由過去的函授、電視廣播、網(wǎng)絡(luò)教育等伴隨著科學(xué)技術(shù)手段不斷發(fā)展，又非獨(dú)立產(chǎn)生的一種教學(xué)方式，它是實(shí)現(xiàn)終身教育而獲取教學(xué)資源的一種有效渠道。學(xué)習(xí)資源豐富的最大化是遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)的最大一個(gè)特點(diǎn)。而網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用中最為核心的是為各種網(wǎng)絡(luò)上的資源提供一種安全、高效的共享機(jī)制，使得各種異構(gòu)和孤立的資源，能夠以一個(gè)整體的形式為用戶提供各種計(jì)算和信息服務(wù)。因此，網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用能促進(jìn)教學(xué)資源的優(yōu)化整合、全面共享和作業(yè)交互。網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用在遠(yuǎn)程教育中的優(yōu)勢(shì)概括為以下兩點(diǎn)。

(1)網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用在物理上將互連的眾多資源匯聚起來，聯(lián)合提供服務(wù)，最大化實(shí)現(xiàn)資源的全面共享。即將分布在教育教學(xué)中將各高等院校多媒體課件、數(shù)字教學(xué)視頻、無紙化習(xí)題庫、網(wǎng)絡(luò)化考試系統(tǒng)以及各類論文文獻(xiàn)等海量信息資源集成起來，建立起一個(gè)集教育教學(xué)為一體的信息網(wǎng)格，覆蓋到各個(gè)地區(qū)，提供統(tǒng)一的、高效的信息服務(wù)，同時(shí)提供主動(dòng)學(xué)習(xí)方法和交互式的教學(xué)方式，使教師和學(xué)生之間的學(xué)習(xí)和交流成為現(xiàn)實(shí)。

(2)通過分布式資源的協(xié)作與共享，把大量的教育資源匯聚在網(wǎng)絡(luò)上，這樣使學(xué)習(xí)資源得到充分的利用，并且極大的提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量，為遠(yuǎn)程教育教學(xué)的信息化發(fā)展提供了更廣闊的空間。同時(shí)網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用在遠(yuǎn)程教育資源中，也能夠大大縮減教師個(gè)體的備課時(shí)間，將這些時(shí)間用做擴(kuò)充知識(shí)領(lǐng)域，豐富授課的內(nèi)容容量，突出授課內(nèi)容的重難點(diǎn)方面。而且還會(huì)加強(qiáng)了教師與教師之間，教師與學(xué)生之間的互動(dòng)性，擴(kuò)展了教師思維的廣度與深度，提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的興趣與效率，從根本上進(jìn)一步提升整體教學(xué)質(zhì)量。

1.2網(wǎng)格技術(shù)下教學(xué)資源分布式應(yīng)用分析

1.2.1分布式網(wǎng)格教學(xué)資源服務(wù)系統(tǒng)

遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的網(wǎng)格系統(tǒng)面向用戶使用的入口，遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)通常具有是一個(gè)開放的Web入口界面，通過這個(gè)界面用戶可以使用網(wǎng)格系統(tǒng)提供各種功能，如安裝新的網(wǎng)格程序、提交網(wǎng)格作業(yè)、使用網(wǎng)格程序提供的功能。首先，可以根據(jù)利用GT3開發(fā)平臺(tái)技術(shù)構(gòu)建一個(gè)分布式網(wǎng)格教學(xué)資源服務(wù)系統(tǒng)ERSDG(EducationResourceServiceDataGrid)，為不同分支機(jī)構(gòu)(教育受體)通過教育資源訪問口，訪問現(xiàn)有資源管理系統(tǒng)中的教育資源數(shù)據(jù)庫服務(wù)，從資源庫獲取所需要的教育資源數(shù)據(jù)，并同步到本地環(huán)境中的資源庫中。其次，為了實(shí)現(xiàn)教育資源的共享，必須要針對(duì)高帶寬廣域網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化以便解決網(wǎng)格環(huán)境下數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳輸，于是就需要一種基于FTP協(xié)議基礎(chǔ)上的文件傳輸協(xié)議即GridFTP協(xié)議。目前，該協(xié)議是由Globus工作組開發(fā)的一種安全可靠的高性能網(wǎng)格文件傳輸協(xié)議。為了實(shí)際使用的需要，GridFTP協(xié)議的安全性方面采用了RFC2228(FTPSecu-rityExtensions)中提出的機(jī)制，對(duì)GSI(GridSecurityInfrastructure，網(wǎng)格安全基礎(chǔ)設(shè)施)和Kerberos提供支持，在實(shí)現(xiàn)高效傳輸上它支持第三方控制的數(shù)據(jù)傳輸、并行數(shù)據(jù)傳輸、條狀數(shù)據(jù)傳輸、部分文件傳輸、緩沖區(qū)大小自動(dòng)協(xié)商、出錯(cuò)重傳等機(jī)制。各資源分支機(jī)構(gòu)通過設(shè)計(jì)開發(fā)統(tǒng)一接口，在上傳數(shù)字資源的同時(shí)，自動(dòng)調(diào)用GridFTP協(xié)議，從而將相關(guān)教學(xué)資源文件同步上傳到網(wǎng)格的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之上，再由網(wǎng)格教學(xué)資源服務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分布和同步傳輸功能。因此，具備了這一資源共享的能力，就可以構(gòu)建教學(xué)資源訪問和集成的虛擬化界面，最終網(wǎng)格服務(wù)簡(jiǎn)化了用戶或客戶端程序?qū)Ψ植际浇虒W(xué)資源的訪問過程，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的的發(fā)現(xiàn)、組織、管理、、分發(fā)和交換等方面的整合和集成。

1.2.2分布式視頻和點(diǎn)播平臺(tái)

通過網(wǎng)格技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)將原來的分散管理和維護(hù)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)集中和調(diào)度方式，實(shí)現(xiàn)無障礙資源共享。它不僅能夠提供內(nèi)容最為豐富的大學(xué)課程視頻點(diǎn)播服務(wù)，而且提供了能同時(shí)支持成千上萬路視頻流的服務(wù)能力。大學(xué)課程在線網(wǎng)格系統(tǒng)(Realcourse)應(yīng)該建立在ChinaGrid公共支撐平臺(tái)(CGSP)之上，通過Realcourse為用戶提供“一站式”服務(wù)，將每個(gè)學(xué)校各自維護(hù)自己的資源，自動(dòng)納入到系統(tǒng)管理中，這種分布式管理方式可以在較短的時(shí)間內(nèi)聚集大量課程資源。分布式視頻和點(diǎn)播平臺(tái)的最終目標(biāo)為了實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)上支持全國各所重點(diǎn)院校的服務(wù)器，可以提供并發(fā)不同專業(yè)的不同課程的可靠視頻流服務(wù)。對(duì)于用戶可以獲取所有的視頻教案資源，只是根據(jù)自己的需求和喜好通過點(diǎn)播平臺(tái)點(diǎn)播不同學(xué)校不同專業(yè)的不同課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，網(wǎng)格技術(shù)在遠(yuǎn)程教育應(yīng)用中，可以將不同的教育資源連接地理上分布的各類計(jì)算機(jī)(包括機(jī)群)、數(shù)據(jù)庫、各類設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備等，形成對(duì)用戶相對(duì)透明的虛擬的高性能計(jì)算環(huán)境，應(yīng)用包括了分布式計(jì)算、高吞吐量計(jì)算、協(xié)同工程和數(shù)據(jù)查詢等諸多功能?？傊?，由網(wǎng)格技術(shù)構(gòu)建下的教學(xué)資源服務(wù)系統(tǒng)和分布式視頻和點(diǎn)播平臺(tái)，更好的解決了目前遠(yuǎn)程教育中存在的資源共享不對(duì)稱導(dǎo)致的資源建設(shè)重復(fù)，利用率低下等不足。根本上解決了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)布局中的差異最終實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)機(jī)器或機(jī)群之間的協(xié)作和轉(zhuǎn)換，達(dá)到教學(xué)資源最大化利用這一目標(biāo)。

2結(jié)語

網(wǎng)格技術(shù)在遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中的應(yīng)用將是其中非常重要的一個(gè)方向，到目前為止網(wǎng)格的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)還比較少，建立一個(gè)以網(wǎng)格為核心技術(shù)的遠(yuǎn)程教育教學(xué)系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，需要更進(jìn)一步的研究。隨著網(wǎng)格技術(shù)的不斷發(fā)展完善，必然會(huì)極大地影響現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的發(fā)展。未來的遠(yuǎn)程教育將更加突出學(xué)習(xí)過程中的協(xié)作學(xué)習(xí)和知識(shí)管理，虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)將成為網(wǎng)格環(huán)境下遠(yuǎn)程教育的非常重要的教育形態(tài)。在這方面，網(wǎng)格技術(shù)具有強(qiáng)大的支持力，不同的網(wǎng)格應(yīng)用類型將滿足遠(yuǎn)程教育的需求，特別是知識(shí)網(wǎng)格的實(shí)現(xiàn)，將對(duì)遠(yuǎn)程教育產(chǎn)生巨大的影響。

作者：胡培成 傅國軒 單位：青海廣播電視大學(xué) 青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司