基于虚拟化的openedx慕课平台架构研究

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1、基于虚拟化的OpenedX慕课平台架构研究　　摘要：慕课平台是云计算环境下慕课建设和推广的重要组成部分。描述了当前慕课平台面临的问题、主流虚拟化技术、OpenedX慕课平台架构，提出了基于虚拟化技术的OpenedX慕课平台架构方案，并将其应用于OpenedX慕课平台设计。　　关键词：慕课平台；OpenedX；虚拟化；架构　　DOIDOI：10.11907/rjdk.161870　　中图分类号：TP319　　文献标识码：A文章编号：16727800（2016）010010303　　0引言　　慕课，英文名为MOOCs，是大规模开放在线课程[1]。与早期的在线教学不同，MOOC

2、s完全模拟真实教学环境，包含了学习、交流、测试、反馈等全部环节。MOOCs为缺乏学习资源的学习者（如已工作学生，受地理位置限制无法接触优质教学资源的学生）提供了学习途径。　　EdX[2]是麻省理工大学和哈佛大学在2012年联手创建的大规模开放在线慕课平台，它能免费给大众提供大学教育水平的在线课程，实现了大部分在线教学网站功能，包括用户管理、组织、课程设计、测试管理、评价管理、互动交流等。2013年7月，EdX公开了平台代码，项目名为OpenedX，现在已有637个来自全球各地的开发者参与这个项目，为其不断添加新的功能。OpenedX因其开源性和免费性得到了国内高校的青睐，

3、OpenedX平台成为国内高校搭建慕课平台的首选。　　1OpenedX慕课平台面临的问题　　OpenedX慕课平台是一种在线视频教学及互动平台，这类平台不可避免会遇到以下问题[3]：①并发性问题：大量用户的涌入造成平台服务器瞬时负载过大引起平台瘫痪问题；②投资成本过大：用户的增加需要更大的服务器和网络设备等硬件投入；③能耗过大：服务器硬件投资越来越大，造成功耗、能耗越来越大；④服务器资源分配不均：慕课平台由众多服务器集群组成，有的服务器负责慕课用户注册，有的负责慕课用户视频浏览和学习，有的负责在线讨论和评价，有的负责大数据的分析评价。众多服务器中有的只是在一天中的某个时段

4、会出现使用高峰，其它时间不过10%的使用率，出现分配不均现象；⑤服务器容灾问题：由于建设时间和周期的原因，有些服务器服役期限超过了3年，逐渐进入老化淘汰更新期，设备故障频发容易造成慕课业务中断。如何避免感染病毒、操作系统崩溃等灾难故障，快速恢复慕课业务也是一个难题；⑥服务器虚拟化平台选择：当前主流服务器器虚拟化技术[4]有半虚拟化和全虚拟化两种架构，不同架构又有多种虚拟化平台。如何选择虚拟化架构及其对应的虚拟化平台成为服务器虚拟化关键。　　针对以上问题，本文提出了基于虚拟化技术的OpenedX慕课平台架构，将其应用于OpenedX慕课平台搭建。　　2服务器虚拟化技术7　　

5、虚拟化技术是当今热门技术之一，服务器虚拟化后能降低成本、提高资源利用率。目前，服务器虚拟化技术比较多，选择何种虚拟化技术成为OpenedX慕课平台搭建的关键。　　服务器虚拟化技术核心为Hypervisor。Hypervisor是一种运行在物理服务器和操作系统之间的中间软件层，可将服务器虚拟化成多个不同的虚拟主机（VituralMachine，简称为VM），每个VM可自由设定VituralCPU数量、内存大小、硬盘存储大小，每个VM都是一个独立个体，可以安装不同的操作系统和软件，不会互相干涉，只是共享一套基础物理硬件。它可以协调访问服务器上所有物理设备和VM，也叫作虚拟机监

6、视器（VirtualMachineMonitor）。根据Hypervisor系统所在位置不同，可分为半虚拟化技术[5]和全虚拟化技术[6]两种架构。　　2.1全虚拟化技术　　全虚拟化Hypervisor（VirtualizationHypervisor）位于服务器操作系统之上，被服务器操作系统（ServerOS）当作一种应用程序安装于操作系统中。Hypervisor由服务器操作系统分配服务器资源，再将分配到服务器资源分配给运行在其上的VM操作系统（VMOS）。全虚拟化平台主要有VMwareWorkstation、MicrosoftVirtualPC、SunVirtualB

7、OX，见图1。　　2.2半虚拟化技术　　半虚拟化Hypervisor（Para-VirtualizationHypervisor）直接位于服务器硬件之上，可直接控制服务器硬件，不需要事先安装服务器操作系统，性能比全虚拟化平台要好。半虚拟化平台主要有VMwarevSphere、CitrixXenServer、MicrosoftHyper-V，见图2。　　3OpenedX平台架构7　　OpenedX平台由课程管理模块（contentmangementsystem，CMS）、学习管理模块（LMS）和公共服务模块（commonmoud