基于混合云虚拟学习环境探析

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1、基于混合云虚拟学习环境探析　　文章编号：1672-5913（2013）22-0062-05中图分类号：G642摘要：为了更好地支持教师教学和学生学习，教育机构需要不断优化IT基础设施、资源和业务流程。一种新兴的计算范式“云计算（cloudcomputing）”是最佳的解决方案，它通过提供基础设施、平台和教育服务，改变IT资源的利用和消费模式，将对教育领域产生巨大影响。文章构建一种基于混合云的虚拟学习环境，探讨实现该学习环境面临的挑战，从而提高应用程序及服务的可扩展性和可靠性，削减教育机构软硬件资源的开销，减少软件更新和数据中心维护的费用。关键词：云计算；混合云；

2、虚拟学习环境0引言10目前，E-Learning系统缺乏适当的基础设施，而基础设施层的可扩展性又较差。当为特定的任务部署和分配资源而进行高负荷访问时，系统需要添加和配置相同类型的新资源，使得资源成本和管理费用骤然增加。这其中还涉及的一个关键问题是如何有效利用这些资源，如教育机构机房PC和服务器通常在夜晚和假期的利用率较低，而临近学期末对这些资源的需求又很高。满足教育机构学生、教师和管理者的各种需求，也是极大的挑战。近年来，随着互联网和网络学习技术的发展，虚拟学习环境有效结合面对面学习和E-learning系统。虚拟学习环境是一组集成的交互式在线服务，能够向学生、

3、教师和管理者提供信息、工具和资料，以支持和加强教育资源的发布和管理。这些在线服务的应用程序包括网页、电子邮件、留言板、论坛、文本和视频会议、在线社区以及评估、管理和跟踪工具，通过集成教育理论与实践、技术和内容，提供一个以学生为中心的学习平台。一种新兴的计算范式“云计算（cloudcom-puting）”可以为虚拟学习环境提供IT基础设施、资源和业务流程。在云计算环境中，教育用户可以通过网络随时随地按需访问教育资源共享池（如网络、服务器、存储、应用程序和服务等）。云计算的显著特点是虚拟化资源、快速的服务配置、动态可扩展性、弹性和成本分配模型等，使得云服务能够有效地

4、配置，以适应互联网教育用户的各种需求。1云计算的定义美国国家标准局（NIST）于2009年4月提出的云计算标准定义最清晰、最全面，也普遍为学术界和工业界所接受。该定义中给出了云计算的5个关键特征、3种服务模型和4类部署模型，云计算的体系结构如图1所示。10云计算的5个关键特征包括：（1）按需自助服务（on-demandself-service）；（2）随时随地用任何网络设备存取（broadnetworkaccess）；（3）共享资源池（resourcepooling）；（4）快速重新部署灵活度（rapidelasticity）；（5）被计价服务（measured

5、service）。这5个特征适用于互联网中所有的云。从不同的抽象层次看，云计算可以为用户提供3种服务模型：（1）基础设施即服务（InfrastructureasaService，IaaS），主要包括计算和存储资源，该资源池是动态、可扩展的，可以添加新的物理主机增强云服务的计算能力；（2）平台即服务（PlatformasaService，PaaS），在IaaS之上的PaaS可以认为是整个云计算系统的核心层，主要为云计算环境下的开发者设计，提供应用程序运行及维护所需要的一切平台资源；（3）软件即服务（SoftwareasaService，SaaS），提供简单的应用程

6、序服务和用户交互接口，用户可以通过移动设备、PC和PAD等访问应用程序，而不能控制或访问运行该应用程序的底层基础设施和平台。10云服务有4类部署模型：（1）公有云，由第三方供应商通过互联网向公众提供服务，公有云供应商包括谷歌、亚马逊、微软等。（2）私有云，在专用网络上提供云计算服务，由教育机构内IT部门或第三方设计和管理，消除了网络带宽限制或数据安全风险，以及使用公有云服务可能带来的法律问题。（3）社区云，在一定的地域范围内，结合社区内的用户需求共性，由云供应商统一提供计算资源、网络资源、软件和服务。（4）混合云，是一个公有云、私有云和/或社区云的组合，这些云保

7、有其独立性，通过“集中云”架构实现不同云之间的负载均衡，在这种模式下，用户通常将非关键业务信息外包给公有云处理，同时将关键业务服务和数据保留在私有云中。2基于混合云的虚拟学习环境构建2.1基于混合云的虚拟学习环境用户基于混合云的虚拟学习环境中涉及5类用户：学生、教师、管理者、开发者和研究者。首先，在基于混合云的虚拟学习环境中，云供应商通过SaaS云和IaaS云，向学生、教师和管理者提供软件（如电子邮件、应用程序、账户管理等）和硬件（如网络、存储、内存等）。对于学生和教师，SaaS云和IaaS云提供所需的软硬件以运行实验，这些实验可能涉及大量的计算。由于不受硬件限

8、制，学生可以与其他学生或