CN101901135A - Ccea-云计算平台的开发及其在教育领域的应用 - Google Patents

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CN101901135A CN2009100521243A CN200910052124A CN101901135A CN 101901135 A CN101901135 A CN 101901135A CN 2009100521243 A CN2009100521243 A CN 2009100521243A CN 200910052124 A CN200910052124 A CN 200910052124A CN 101901135 A CN101901135 A CN 101901135A
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李盛辉
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SHANGHAI YICHUANIT INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
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SHANGHAI YICHUANIT INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

一个应用于教育领域的“云计算”平台。通过程序将成千上万的服务器集中起来，实现自动管理，形成“云计算”平台。开发专用软件接入该平台，使所有学校可以在该平台上开设学校网站，向教师和学生提供富互联网应用服务。实现了在同一平台上不同学校的信息交互，功能自定、界面自定、权限自定，并按需付费。并提供教育应用服务引擎使开发人员可以在该平台上开发并运行教育应用软件为学校提供服务。

Description

CCEA-云计算平台的开发及其在教育领域的应用
技术领域
本发明涉及到教育管理信息系统、远程教育系统和校园网站，属于大型教育平台设计技术领域。
背景技术
目前各学校的教育系统和网站都是各自找软件公司开发或者购买一套产品，然后在学校部署一台或多台服务器，这样的做法导致了几个问题的产生：
1、极大的资源浪费，一所学校要开发或够买一套系统，那么十万所学校就要开发十万套系统，部署十万台服务器，而每台服务器的使用率却不到10％。
2、通用性差，每个学校所使用的系统由不同的公司开发，导致了每套系统的操作方式都不一样，因此，学校与学校之间无法做常性的技术交流，经验交流，问题探讨等。
3、开放性差，每所学校都是单独的校内网站，网站上的资源及信息都无法与其他学校做共享，这样也导致了信息的不对等，发达地区所获得的信息量会较为丰富，而落后地区所获得的信息量却极为狭隘。
4、安全性低，目前学校的服务器都由学校网管自行管理或者外包给软件公司，管理人员的技术水平参差不齐，以及软件的质量，使系统存在安全缺陷。
5、更新慢，现在的学校系统基本上要三四年才有改版一次，且经常会因为不同的供应商而使改版前后的架构不一样，数据的导入不够完善，导致丢失数据。
发明内容
为了克服现有教育系统和网站的缺点，本发明提出了一种新的教育平台结构，首次推出了“系统皆服务”的教育信息化理念，将现在的“系统产品”升级为“系统服务”。通过程序将成千上万的服务器集中起来，实现自动管理，形成“云计算”平台。开发专用软件接入该平台，使所有学校可以在该平台上开设学校网站，向教师和学生提供富互联网应用服务。实现了在同一平台上不同学校的信息交互。改变了传统学校网站的固定层次结构和表现方式，首次实行了“一切模块化”，使各学校可以根据自己的需求，实现完全的自定义，自定义设置结构，功能，外观，权限等。只要简单的拖拽就可以实现栏目和页面的部署，而且可设置详细的读写权限。并提供教育应用服务引擎使开发人员可以在该平台上开发并运行教育应用软件为学校提供服务。
本发明的应用有多种优点：
1、安全性高，根据本发明构建的“云计算平台”由一流的专业团队开发及维护运营，保证了系统安全性及数据安全性。
2、扩展性强，开发好的诸多功能，学校可按需设置，并按需付费，可选择的范围大，且随时可扩展，满足学校的应用需要。
3、更新速度快，有专门的研发团队在做技术跟进和产品研发，可做到技术和理念与世界同步，并开发出最新的产品供学校使用，一键升级，无须做更多的设置就可以使用到最新的功能，获得最顶尖的服务。
4、超大规模计算能力，根据本发明构建的“云计算平台”由上万台服务器集群为教育领域做计算，相当于一台超大型的计算机，能赋予学校前所未有的计算能力，这是任何一所学校都无法做到的。
5、高存储能力，根据本发明构建的“云计算平台”可为学校提供海量的存储能力，可保存学校的所有信息和资源，并提供不低于三份备份，且永不过时和丢失。
6、强大的应用服务支持，根据本发明构建的“云计算平台”提供教育应用服务引擎使更多的开发人员可以在该平台上开发并运行教育应用软件为学校提供服务。软件包括且不限于教学课件，教学工具，教学游戏等。
本发明的具体技术方案如下：
平台的架构和设计：
该平台由四部分组成：云计算中心，系统模块化，RRCS(Real-time Remote Collaboration System)即时远程协作系统和EAE(Education Applications Engine)教育应用服务引擎。
图1为CCEA-云计算平台的整体架构示意图
一、云计算中心
云计算中心针对教育网络数据规模超大的特点，提出了一整套基于分布式并行集群方式的基础架构，架构中最核心的设计就是：Map/Reduce编程模式和建立在集群之上的DFS(Distributed File System)分布式文件系统。
Map/Reduce的思想是由Google的一篇论文所提及而被广为流传的，简单的一句话解释Map/Reduce就是“任务的分解与结果的汇总”。Map是把输入Input分解成中间的Key/Value对，Reduce把Key/Value合成最终输出Output。这两个函数由程序员提供给系统，下层设施把Map和Reduce操作分布在集群上运行，并把结果存储在DFS上。
图2为Map/Reduce实际流通示意图
DFS被设计成适合运行在通用硬件(commodity hardware)上的分布式文件系统。DFS是一个高度容错性的系统，适合部署在廉价的机器上。DFS能提供高吞吐量的数据访问，非常适合大规模数据集上的应用。DFS放宽了一部分POSIX约束，来实现流式读取文件系统数据的目的。
DFS采用master/slave架构。一个DFS集群是由一个Namenode和一定数目的Datanodes组成。Namenode是一个中心服务器，负责管理文件系统的名字空间(namespace)以及客户端对文件的访问。集群中的Datanode一般是一个节点一个，负责管理它所在节点上的存储。DFS暴露了文件系统的名字空间，用户能够以文件的形式在上面存储数据。从内部看，一个文件其实被分成一个或多个数据块，这些块存储在一组Datanode上。Namenode执行文件系统的名字空间操作，比如打开、关闭、重命名文件或目录。它也负责确定数据块到具体Datanode节点的映射。Datanode负责处理文件系统客户端的读写请求。在Namenode的统一调度下进行数据块的创建、删除和复制。
图3为DFS结构示意图
二、系统模块化
改变了传统学校网站的固定层次结构和表现方式，首次实行了“一切模块化”，使各学校可以根据自己的需求，实现完全的自定义，自定义设置结构，功能，外观，权限等。只要简单的拖拽就可以实现栏目和页面的部署，而且可设置详细的读写权限。
图4为系统模块化逻辑示意图
三、RRCS即时远程协作系统
实现了文档、电子表格、图片、幻灯片、网页、动画等文件在线开发和即时远程协作。RRCS是跨区域的，跨平台的即时交互协作系统，如老师和同学可以在同一时间在多台电脑上制作同一个文件，每个人的每个动作，都是实时更新在每台电脑上的，而且文件可保存以便在任何时间打开再次编辑，且可记录每次编辑的时间和作者，并可返回到任一版本。
RRCS是方便的，快捷的，系统有两个版本，在线版以及桌面版，两个版本的操作方式完全一样，在线版可以无需任何安装和设置程序，只要打开浏览器登入网址即可使用。而桌面版本也有很多的优点，无需再打开浏览器，只需要简单的下载安装即可使用，可以离线操作，可以缓存数据到本地电脑，避免每次使用时重新加载数据，即时信息的弹出提示等方便的功能。
RRCS为用户提供以下文件在线协作功能：
1、文档、电子表格、幻灯片，类似精简版office，有Word、Excel、Powerpoint的一般操作功能，允许用户在线协作文档，网络保存，不需要繁冗的上传下载，同时也可以选择下载到本地硬盘，兼容office，支持本地文档编辑，包括文本、电子表格和幻灯片。
2、图片，类似精简版Photoshop，有Photoshop的一般操作功能，允许用户在线画图，导入本地及网络图片编辑，并随时保存网络编辑文件，以方便用户随时打开再次编辑，并可导出JPG和PNG等一般图片格式，导出的图片可保存在网络和本地。也可随时将做好的图片插入到博客、相册中去。
3、网页，允许用户在线制作网页文件，在线编写JS、CSS、HTML代码，以及使用RUBY在线编写程序，并可插入多媒体，制作出丰富多彩的文件，制作的文件可供访客在线浏览。
4、动画，类似精简版Flash，允许用户在线制作基于时间轴的Flash动画，有绘图和编辑图形、补间动画和遮罩等功能。还可以将视频文件转换成FLV格式，嵌入到动画中，并且可以结合ActionScript制作出具丰富的有交互功能的动画，文件编译导出为SWF格式，可网络保存或下载到本地。
图5为RRCS结构示意图
四、EAE(Education Applications Engine)教育应用服务引擎
开发人员可以使用EAE的API开发并运行教育应用软件，开发人员在EAE的框架内开发，不用再考虑CPU、内存、分布等复杂和难以控制的问题，即使是初级的程序员只要按照EAE的规范也可以写出高性能的应用软件。软件包括且不限于教学课件，教学工具，教学游戏等。
图6为EAE结构示意图

Claims (6)

1.一种应用于教育领域的云计算平台结构方式，其特征是在同一平台上，实现所有学校可根据所需开设学校网站，界面、功能、权限的自定义设置以及永久存储学校及师生信息、资源并可组合导出。并提供教育应用服务引擎使开发人员可以在该平台上开发并运行教育应用软件为学校提供服务。
2.根据权利1要求所述的结构方式，其特征是在同一平台上的各学校可以将信息和资源设置隐私和开放权限，达到学校与学校之间的资源共享。
3.根据权利1要求所述的结构方式，其特征是可通过平台接口开发模块或使用预设模块组合设置班级、部门、栏目及功能。
4.根据权利1要求所述的结构方式，其特征是通过平台上的RRCS软件实现文件的即时远程协作并导出和在线存储。文件类型包括且不限于文档、电子表格、幻灯片、图片、网页、动画等。
5.根据权利1要求所述的结构方式，其特征是学校学生的自动升级，毕业后可自动转为校友及升学到新学校，直至大学毕业。实现学生信息在同一平台上的智能管理及终生存储。
6.根据权利1要求所述的结构方式，其特征是提供教育应用服务引擎使开发人员可以在该平台上开发并运行教育应用软件为学校提供服务。软件包括且不限于教学课件，教学工具，教学游戏等。
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