整合教育资源 远程教学进入网格时代

互联网 | 编辑: 2006-03-02 09:28:00转载 一键看全文


     曾经有人在《北京奥运会需要重点突破的前沿信息技术》一文中将网格计算技术的发展分三个阶段：校园网格（Campus Grid）、城市网格（City grid）和全球网格（Global Grid）。由此引发的研究与评论对于我国尚不完善的远程教学系体来说，寄予了深刻的现实意义。

远程教育：在“织网”的大道上狂奔

     远程教学系统后台必需拥有强大的计算与响应能力，还需应对不断增长的存储需求，因此在实施和管理过程中需要一个稳定的技术支持平台。

     网格技术，作为一种能带来巨大处理、存储能力和其他IT资源的网络技术，是代替传统技术方案的首选。

     网格计算通过共享网络将不同地点的大量计算机相联，从而形成虚拟的超级计算机，将网络中计算机的多余处理能力联合在一起，为远程教学系统中的数据集中应用提供巨大的处理能力。

衔接异构存储平台

     一般的远程教学系统中大都包含实时可交互的视频、语音、文字、白板、文档共享等，实现实时互动式教学环节，为单位内部或不同组织之间搭建良好的沟通平台。文件上传与下载技术的应用在整个教学环境中占据了较大的比重，客户端常常受到服务器端存储瓶颈的困扰。

     在传统的教学资源网络中，大多建立有不同规模和类型的存储系统。这些存储系统往往侧重于不同的需求，为客户提供不同的服务：如高性能存储系统侧重于实现快速传送存储设备，与并行机或群聚计算机之间的庞大文件；分布式文件系统则侧重于支持海量存储与负载平衡。

     由于每个存储矩阵之间采用了不同的软件及数据访问协议，大部分存储系统并不兼容。若要访问多个存储系统，应用程序必须采用多种方法来检索所需数据，这显然是低效的。

     在具体应用中，许多地理上分布的应用程序或用户需要访问大量数据，要求各种存储系统之间能快速而有效地传输大量数据。网格文件传输协议（GridFTP）是GGF在FTP协议的基础上，扩展而来的一套网格模式下的文件交换的标准。

     GridFTP是网格环境中数据管理模块的核心，为其它上层的功能如RFT、GASS（Global Access to Secondary Storage，辅助存储全局访问）和RSL（Replica Location Service，副本定位服务）提供了底层的支持。

     借助GridFTP，可以实现具有大规模分布式教育资源服务能力的远程教育系统。这种远程教育系统，不需要将用于服务的教育资源全部存储到集中的服务器上，只需要将不同的资源存储服务器用GridFTP加以合并，即可实现大规模部署远程教育平台。

整合教育资源

     以网络为载体的远程教学是以资源环境为主要支撑，借助资源中的多种媒体，教师和学生通过实时交互或者是非实时交互，实现主要教学过程的沟通，也能以少量其它交互方式辅助来完善教学过程。

     远程教育的一个重要特征是少量的教师同时教授大量的学生，个性化的指导很难实施，因此给学生提供大量的学习资源，支持学生的自学就显得尤为重要。

     网络教学资源是开展网络教育的基础，这些基础资源包括网络课程教学中用到文本、图形图像、动画、音频库、视频库、学科基本符号和学科基本图形库。而部分远程教育分支机构的数字资源匮乏，以及不同分支机构资源的重复建设，都是我们不容争议的事实。

     网格技术在远程教育应用中，可以将不同的教学资源连接地理上分布的各类计算机（包括机群）、数据库、各类设备和存储设备等，形成对用户相对透明的虚拟的高性能计算环境，应用包括了分布式计算、高吞吐量计算、协同工程和数据查询等诸多功能。

     利用网格技术来构建一个分布式网络教学资源服务系统ERSDG(Education Resource Service Data Grid)，可以提供为不同分支机构通过教育资源访问口，访问现有资源管理系统中的教育资源数据库服务，从资源库获取新的教育资源数据，并同步到本地环境中的资源库中。

     不同分支机构的设计与开发人员将自行开发的数字资源上传到统一接口，其他分支机构再次自动调用 GridFTP，将教育资源文件同步到各节点上，通过这种网格技术模型设计下的资源库，实现自动分布和同步功能。

     利用网格的资源共享能力，可以构造教育资源访问和集成的虚拟化界面。其效果是，特定的网格服务屏蔽了用户或客户端程序对特定教育资源的访问，从而简化了用户或客户端程序对分布式教育资源的访问，从而使得用户易于在此基础上进行教育资源的集成。

     这种集成涉及到教育资源的发现、组织、管理、发布、分发和交换，从而大幅度提高人们对大规模分布式异构教育资源的控制和管理能力。

突破技术障碍

     远程教学平台中使用率和访问率最高是视频资源，而传统的视频资源的组织方式是以集中式为主，系统中播放中心在得到用户请求点播节目时，播放中心的视频服务器将直接服务该用户请求。

     但对于巨量的音视频数据，其存储、传输、大量并发性访问等使其与网络中的文本、图像信息有很大的差别，巨大的网络数据流必然会造成中心节点的网络拥堵，服务器超负载运行直至系统崩溃。这些问题不解决，势必将制约远程教学开展的健康发展。

     依托以网格技术的视频资源，与传统的集中管理的视频源相比有着本质的区别。当学习者通过视频播放器与资源请求代理进行交互时，资源请求代理负责为用户在整个网格中寻找合适的视频资源,并进行调度分配。

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