CN106341478A - 一种基于Hadoop的教育资源共享系统及实现方法 - Google Patents

一种基于Hadoop的教育资源共享系统及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于Hadoop的教育资源共享系统及实现方法,其中,该系统包括:Web服务器,用于接收发自客户端的用户请求,并将用户请求发送给Master主节点,及将从Master主节点获得的检索信息返回给客户端;客户端,用于发送用户请求给Web服务器,并接收返回的检索信息;Master主节点,用于接收和处理用户请求,返回检索信息;MapReduce模块,用于根据Master主节点接收到的用户请求选择不同的算法策略,对互连的Slave节点里的数据进行搜索,汇总检索信息返回给Master主节点;Slave节点,用于根据MapReduce模块提供的算法策略进行数据搜索。实施本发明,可以在提高传输效率的同时提高I/O吞吐量,加快搜索速度及提高搜索效率,提高负载能力,并提高各个节点的吞吐量利用率。

Description

一种基于Hadoop的教育资源共享系统及实现方法
技术领域
本发明涉及网络资源共享技术领域,尤其涉及一种基于Hadoop的教育资源共享系统及实现方法。
背景技术
随着科学技术不断发展创新,现代社会迎来信息化变革的风暴。多媒体、网络、云存储等技术更新换代的频率越来越快,犹胜日新月异。而作为科学技术的摇篮,教育,以及相关教育资源的开发与管理,也受到了前所未有的重视。现今人们虽然可以通过各种渠道获取自己想要的信息,但是对于教育资源的需求却是有增无减。网络教育资源结构庞杂、条目繁多,使得系统管理、用户检索都变得非常不方便。将信息技术应用于教育资源的整合管理是科学技术对教育的反哺,具有很深的现实意义。
Hadoop是一个由Apache基金会开发的分布式系统基础架构,设计目标是使用户在不了解分布式系统底层细节的情况下,能够顺利地进行分布式程序的开发。Hadoop框架中的核心部分是Hadoop分布式文件系统(Hadoop Distributed File System,HDFS)和MapReduce,其中HDFS提供了海量数据的存储技术,MapReduce(映射-规约)提供了分布式计算的技术。Hadoop框架的特点是可靠、高效、可伸缩。HDFS进行了冗余处理,维护了多个工作数据副本,保证了可靠性。MapReduce以并行的方式工作,保证了高效性。
目前将云存储技术应用于教育领域,主要存在的问题是重视教育资源的建设但忽视了建设的实用性,资源重复建设、利用率低、检索困难、无法有效共享等。目前基于B/S架构的教育资源管理系统的主要缺点是I/O吞吐量小、搜索缓慢、负载均衡等问题。
现有基于B/S架构的教育资源管理系统有基于校园网的管理系统和基于学习对象元数据的资源管理系统等。基于校园网的管理系统面向的对象是校内教师学生等使用校园网的用户,在数据存储方面一般采用常见的数据库系统如MySQL等,采用的检索算法是一般数据库的检索算法,在负载均衡方面没有进行优化,没有提供共享的API供第三方接入使用。基于学习对象元数据的资源管理系统定义了一种教育资源的存储规范,使用XML文档描述数据,在存储上依然使用集中式的数据库系统。
现有基于B/S架构的教育资源管理系统一般采用常见的数据库系统作为存储系统,在数据量不大的情况下能够满足性能要求,在面对海量数据存储要求时,就会暴露出I/O吞吐量低、检索算法效率低下等缺点,从而导致整个系统的反应速度变慢,影响用户的体验感。而且,由于没有适当的负载均衡策略,系统容易出现崩溃。最重要的是,由于没有开放资源共享的第三方API接口,不利于系统自身进行扩展,也不利于教育资源的分享和挖掘。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,本发明提供了一种基于Hadoop的教育资源共享系统及实现方法,可以在提高传输效率的同时提高I/O吞吐量,加快搜索速度及提高搜索效率,提高负载能力,并提高各个节点的吞吐量利用率。
为了解决上述问题,本发明提出了一种基于Hadoop的教育资源共享系统,所述系统包括:
Web服务器,用于接收发自客户端的用户请求,并将用户请求发送给Master主节点,及将从Master主节点获得的检索信息返回给客户端;
客户端,用于发送用户请求给Web服务器,并接收返回的检索信息;
Master主节点,用于接收和处理用户请求,返回检索信息;并与互连的Slave节点进行信息交互;
MapReduce模块,用于监视各Slave节点的吞吐量以及剩余存储容量,并根据Master主节点接收到的用户请求选择不同的算法策略,对互连的Slave节点里的数据进行搜索,汇总检索信息返回给Master主节点;
Slave节点,用于存储经过分块后的文件数据信息,并根据MapReduce模块提供的算法策略进行数据搜索。
优选地,所述Slave节点包括:
筛选单元,用于根据用户关键字和资源标签进行筛选;
匹配单元,用于根据用户关键字和资源名称进行匹配,并根据匹配程度进行排序。
优选地,MapReduce模块还用于对汇总后的检索信息进行排序。
优选地,MapReduce模块还包括:
制定单元,用于根据I/0负载制定优先队列;
选择单元,用于在优先队列中选择剩余存储容量最大的Slave节点作为存储节点。
相应地,本发明还提供一种基于Hadoop的教育资源共享系统的实现方法,所述方法包括:
客户端发送用户请求给Web服务器;
Web服务器接收发自客户端的用户请求,并将用户请求发送给Master主节点;
Master主节点接收和处理用户请求;
MapReduce模块根据Master主节点接收到的用户请求选择不同的算法策略,对互连的Slave节点里的数据进行搜索,汇总检索信息返回给Master主节点;
Slave节点根据MapReduce模块提供的算法策略进行数据搜索;
Master主节点将获得的检索信息经过Web服务器返回给客户端。
优选地,所述Slave节点根据MapReduce模块提供的算法策略进行数据搜索的步骤,包括:
根据用户关键字和资源标签进行筛选;
根据用户关键字和资源名称进行匹配,并根据匹配程度进行排序。
优选地,MapReduce模块汇总检索信息后,对汇总后的检索信息进行排序。
优选地,所述MapReduce模块根据Master主节点接收到的用户请求选择不同的算法策略的步骤,包括:
根据I/0负载制定优先队列;
在优先队列中选择剩余存储容量最大的Slave节点作为存储节点。
在本发明实施例中,在存储方面,基于hadoop的HDFS分布式文件系统可以提高存储系统的吞吐量;在搜索方面,采用Mapreduce算法且配合资源标签,可以加快资源搜索速度;在负载均衡方面,采用吞吐量较低优先的原则,对上传的教育资源进行均衡分配到数据节点上,保证各数据节点正常运行;同时开放资源共享的API接口,供第三方应用接入使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例的基于Hadoop的教育资源共享系统的结构组成示意图;
图2是本发明实施例的基于Hadoop的教育资源共享系统的实现方法的流程示意图;
图3是本发明实施例中用户上传资源的过程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例的基于Hadoop的教育资源共享系统的结构组成示意图,如图1所示,该方法包括:
Web服务器1,用于接收发自客户端2的用户请求,并将用户请求发送给Master主节点3,及将从Master主节点3获得的检索信息返回给客户端2;
客户端2,用于发送用户请求给Web服务器1,并接收返回的检索信息;
Master主节点3,用于接收和处理用户请求,返回检索信息;并与互连的Slave节点5进行信息交互;
MapReduce模块4,用于监视各Slave节点5的吞吐量以及剩余存储容量,并根据Master主节点3接收到的用户请求选择不同的算法策略,对互连的Slave节点5里的数据进行搜索,汇总检索信息返回给Master主节点3;
Slave节点5,用于存储经过分块后的文件数据信息,并根据MapReduce模块4提供的算法策略进行数据搜索。
在本发明实施例中,Slave节点5为HDFS分布式存储系统的NameNode,其下面有若干个数据节点,文件经过分块后,存储于同一slave节点的不同数据节点中。
其中,Slave节点5进一步包括:
筛选单元,用于根据用户关键字和资源标签进行筛选;
匹配单元,用于根据用户关键字和资源名称进行匹配,并根据匹配程度进行排序。
MapReduce模块4还用于对汇总后的检索信息进行排序。具体地,MapReduce对各个Slave节点搜索结果进行归约,即再进行一次排序,并将结果逐层向上返回,最终返回给客户端,此时客户端获得的是检索信息而不是数据源。
MapReduce模块4还包括:
制定单元,用于根据I/0负载制定优先队列;具体地,1、I/0负载低的优先,以最低的I/0负载为基准,差距在5%以内的均为优先队列;
选择单元,用于在优先队列中选择剩余存储容量最大的Slave节点作为存储节点。
相应地,本发明实施例还提供一种基于Hadoop的教育资源共享系统的实现方法,如图2所示,该方法包括:
S1,客户端发送用户请求给Web服务器;
S2,Web服务器接收发自客户端的用户请求,并将用户请求发送给Master主节点;
S3,Master主节点接收和处理用户请求;
S4,MapReduce模块根据Master主节点接收到的用户请求选择不同的算法策略,对互连的Slave节点里的数据进行搜索,汇总检索信息返回给Master主节点;
S5,Slave节点根据MapReduce模块提供的算法策略进行数据搜索;
S6,Master主节点将获得的检索信息经过Web服务器返回给客户端。
进一步地,S5包括:
根据用户关键字和资源标签进行筛选;
根据用户关键字和资源名称进行匹配,并根据匹配程度进行排序。
另外,MapReduce模块汇总检索信息后,对汇总后的检索信息进行排序。
在S4中,MapReduce模块根据Master主节点接收到的用户请求选择不同的算法策略的步骤,包括:
根据I/0负载制定优先队列;
在优先队列中选择剩余存储容量最大的Slave节点作为存储节点。
另外,图3示出了本发明的用户上传资源的实施例的过程,包括:
步骤1:用户通过Web客户端发起上传资源请求。
步骤2:Web服务器接收到请求后,传给Master主节点均衡负载模块进行处理。
步骤3:MapReduce模块获取各Slave的节点情况,主要是I/0负载和剩余存储容量,均衡策略如下:
I/0负载低的优先,以最低的I/0负载为基准,差距在5%以内的均为优先队列;
在优先队列中,选择剩余存储容量最大的Slave节点作为存储节点;
步骤4:Slave节点锁定数据节点中的块,并将分配给资源的数据节点的块信息逐层上传,最终返回到客户端;
步骤5:客户端将资源和存储位置信息存入缓存服务器中,等待审核;
步骤6:审核通过后,将缓存服务器中的资源写入对于的存储块中;若审核不通过则释放存储块。
本发明的方法实施例的流程处理可参见本发明系统实施例中各功能模块的功能,这里不再赘述。
在本发明实施例中,在存储方面,基于hadoop的HDFS分布式文件系统可以提高存储系统的吞吐量;在搜索方面,采用Mapreduce算法且配合资源标签,可以加快资源搜索速度;在负载均衡方面,采用吞吐量较低优先的原则,对上传的教育资源进行均衡分配到数据节点上,保证各数据节点正常运行;同时开放资源共享的API接口,供第三方应用接入使用。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:只读存储器(ROM,Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
另外,以上对本发明实施例所提供的基于Hadoop的教育资源共享系统及实现方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于Hadoop的教育资源共享系统,其特征在于,所述系统包括:
Web服务器,用于接收发自客户端的用户请求,并将用户请求发送给Master主节点,及将从Master主节点获得的检索信息返回给客户端;
客户端,用于发送用户请求给Web服务器,并接收返回的检索信息;
Master主节点,用于接收和处理用户请求,返回检索信息;并与互连的Slave节点进行信息交互;
MapReduce模块,用于监视各Slave节点的吞吐量以及剩余存储容量,并根据Master主节点接收到的用户请求选择不同的算法策略,对互连的Slave节点里的数据进行搜索,汇总检索信息返回给Master主节点;
Slave节点,用于存储经过分块后的文件数据信息,并根据MapReduce模块提供的算法策略进行数据搜索。
2.如权利要求1所述的基于Hadoop的教育资源共享系统,其特征在于,所述Slave节点包括:
筛选单元,用于根据用户关键字和资源标签进行筛选;
匹配单元,用于根据用户关键字和资源名称进行匹配,并根据匹配程度进行排序。
3.如权利要求1所述的基于Hadoop的教育资源共享系统,其特征在于,MapReduce模块还用于对汇总后的检索信息进行排序。
4.如权利要求1或3所述的基于Hadoop的教育资源共享系统,其特征在于,MapReduce模块还包括:
制定单元,用于根据I/0负载制定优先队列;
选择单元,用于在优先队列中选择剩余存储容量最大的Slave节点作为存储节点。
5.一种基于Hadoop的教育资源共享系统的实现方法,其特征在于,所述方法包括:
客户端发送用户请求给Web服务器;
Web服务器接收发自客户端的用户请求,并将用户请求发送给Master主节点;
Master主节点接收和处理用户请求;
MapReduce模块根据Master主节点接收到的用户请求选择不同的算法策略,对互连的Slave节点里的数据进行搜索,汇总检索信息返回给Master主节点;
Slave节点根据MapReduce模块提供的算法策略进行数据搜索;
Master主节点将获得的检索信息经过Web服务器返回给客户端。
6.如权利要求5所述的基于Hadoop的教育资源共享系统的实现方法,其特征在于,所述Slave节点根据MapReduce模块提供的算法策略进行数据搜索的步骤,包括:
根据用户关键字和资源标签进行筛选;
根据用户关键字和资源名称进行匹配,并根据匹配程度进行排序。
7.如权利要求5所述的基于Hadoop的教育资源共享系统的实现方法,其特征在于,MapReduce模块汇总检索信息后,对汇总后的检索信息进行排序。
8.如权利要求5所述的基于Hadoop的教育资源共享系统的实现方法,其特征在于,所述MapReduce模块根据Master主节点接收到的用户请求选择不同的算法策略的步骤,包括:
根据I/0负载制定优先队列;
在优先队列中选择剩余存储容量最大的Slave节点作为存储节点。
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