云計(jì)算對(duì)教育的影響初探

1、窗體頂端云計(jì)算對(duì)教育的影響初探（僅供參考）摘要:云計(jì)算是在分布式計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算的基礎(chǔ)上提出的一種新型計(jì)算模型,它提供了可靠安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、強(qiáng)大的計(jì)算能力和方便快捷的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù). 云計(jì)算將給 IT 行業(yè)帶來(lái)重大的變革,同樣將對(duì)教育領(lǐng)域產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響. 該文介紹了云計(jì)算的含義、基本原理和發(fā)展現(xiàn)狀,分析了云計(jì)算對(duì)教育領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生的積極影響和意義.關(guān)鍵詞:云計(jì)算;互聯(lián)網(wǎng);教育;學(xué)校;網(wǎng)格計(jì)算Preliminary Study on the Influence of Cloud Computing on EducationAbstract: Cloud computing is a new

2、ly-established computing model, which is based on the distributed computing, parallel computing,grid computing. It provides reliable and secure data storage, powerful computing ability and convenient Internet service. Cloud computingwill bring a great change in IT and important and far-reaching infl

3、uence on the field of education. The article introduces the definition, thebasic principles and the present development of cloud computing, and analyses the positive effect and significance on the field of educationthat cloud computing will bring.Key words: cloud computing; internet; education; scho

4、ol; grid computing1 引言互聯(lián)網(wǎng)資源和計(jì)算能力的分布式共享,是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)界具有重要意義的研究課題. 在互聯(lián)網(wǎng)上,計(jì)算資源的利用率一直處于一種不平衡的狀態(tài). 另外,隨著數(shù)字技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的急速發(fā)展,特別是隨著 Web2.0 的發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)據(jù)量高速增長(zhǎng),也導(dǎo)致了互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理能力的相對(duì)不足. 如何實(shí)現(xiàn)資源和計(jì)算能力的分布式共享以及應(yīng)對(duì)當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)量高速增長(zhǎng)的勢(shì)頭,是目前互聯(lián)網(wǎng)界亟待解決的問(wèn)題. 正是在這樣一個(gè)發(fā)展背景下,云計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生.最近,美國(guó) SIMtone 公司與北卡羅來(lái)納州的格雷漢姆小學(xué)合作開(kāi)始了學(xué)校云計(jì)算計(jì)劃,推出的"通用云計(jì)算服務(wù)"將為

5、學(xué)校 600名師生帶來(lái)虛擬電腦桌面. IBM 近日宣布與全球的六所大學(xué)在云計(jì)算項(xiàng)目上進(jìn)行合作. 這些大學(xué)將利用 IBM"藍(lán)云"解決方案加速推進(jìn)一些過(guò)去受時(shí)間、資源以及系統(tǒng)負(fù)載等因素限制的項(xiàng)目和研究計(jì)劃. 隨著技術(shù)的成熟,云計(jì)算正叩開(kāi)學(xué)校大門(mén),開(kāi)始為教育提供服務(wù).2 云計(jì)算的含義云計(jì)算是什么? 根據(jù) Wiki 網(wǎng)站上的解釋,"云是指因特網(wǎng),因?yàn)檫^(guò)去一直將因特網(wǎng)畫(huà)成一朵云". 云計(jì)算是 2007 年第 4 季度才開(kāi)始興起的一個(gè)名詞,到目前為止還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義,云計(jì)算是并行計(jì)算(Parallel Computing)、分布式計(jì)算(Distributed C

6、omput-ing)和網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)的發(fā)展,或者說(shuō)是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn).云計(jì)算是虛擬化(Virtualization)、效用計(jì)算(UtilityComputing)、IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、PaaS(平臺(tái)即服務(wù))、SaaS(軟件即服務(wù))等概念混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果.云計(jì)算的基本原理是,用戶(hù)所需的應(yīng)用程序并不需要運(yùn)行在用戶(hù)的個(gè)人電腦、手機(jī)等終端設(shè)備上,而是運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模服務(wù)器集群中. 用戶(hù)所處理的數(shù)據(jù)也并不存儲(chǔ)在本地,而是保存在互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心里面. 這些數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)轉(zhuǎn)的管理和維護(hù)則由提供云計(jì)算服務(wù)的企業(yè)負(fù)責(zé),并由他們來(lái)保證足夠強(qiáng)的計(jì)算能力和足夠大的

7、存儲(chǔ)空間來(lái)供用戶(hù)使用. 在任何時(shí)間和任何地點(diǎn),用戶(hù)都可以任意連接至互聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備. 因此,無(wú)論是企業(yè)還是個(gè)人,都能在云上實(shí)現(xiàn)隨需隨用. 同時(shí),用戶(hù)終端的功能將會(huì)被大大簡(jiǎn)化,而諸多復(fù)雜的功能都將轉(zhuǎn)移到終端背后的網(wǎng)絡(luò)上去完成.3 云計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀云計(jì)算已經(jīng)得到包括亞馬遜(Amazon)、谷歌(Google)、微軟(Microsoft)、IBM、SUN、雅虎(Yahoo)等國(guó)際廠商的重視,各個(gè)軟件廠商都在積極推進(jìn)云計(jì)算的研究和應(yīng)用,分別提出了針對(duì)云計(jì)算的方案和實(shí)現(xiàn).3.1 亞馬遜的"彈性計(jì)算云"亞馬遜(Amazon)公司是最早的云計(jì)算實(shí)踐者之一. 亞馬遜公司在構(gòu)建自身零售平臺(tái)時(shí)

8、,使用了云計(jì)算的方法,將購(gòu)物平臺(tái)構(gòu)建在其基礎(chǔ)之上. Amazon 的云計(jì)算服務(wù)總稱(chēng)為 Amazon Web Services (AWS,Amazon WEB 服務(wù)), 它包括四種主要的服務(wù):SimpleStorage Service(S3,一種簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)服務(wù));Elastic Compute Cloud(EC2,彈性可擴(kuò)展的云計(jì)算服務(wù)器);Simple Queuing Service(一種簡(jiǎn)單的消息隊(duì)列);以及 SimpleDB(簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)管理).3.2 Google 的GAE 云計(jì)算平臺(tái)Google 的云計(jì)算平臺(tái)主要包括 Google 針對(duì)云計(jì)算提出的大規(guī)模分布式計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)以及 Goo

9、gle 在此基礎(chǔ)之上構(gòu)造的云計(jì)算應(yīng)用服務(wù)程序. 2008 年4月,Google 推出了 GAE(Google App Engine)云計(jì)算平臺(tái). GAE 是一個(gè)由 Python 應(yīng)用服務(wù)器群、BigTable(Google 的一個(gè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng))數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)及 GFS(Google File System,Google 文件系統(tǒng))數(shù)據(jù)儲(chǔ)存服務(wù)組成的平臺(tái). 它能為開(kāi)發(fā)者提供一體化的主機(jī)服務(wù)器及可自動(dòng)升級(jí)的在線應(yīng)用服務(wù),由用戶(hù)編寫(xiě)應(yīng)用,Google 提供應(yīng)用運(yùn)行及維護(hù)所需要的一切平臺(tái)資源.3.3 微軟的"云-端"策略微軟的云計(jì)算戰(zhàn)略是"云-端"的共存與互動(dòng),

10、并提出了"軟件+服務(wù)"(S+S:Software+Service)業(yè)務(wù)模式,希望通過(guò)整合最優(yōu)秀的軟件和實(shí)時(shí)更新的服務(wù),充分發(fā)揮技術(shù)在選擇性、適應(yīng)性和功能性方面的價(jià)值. Software 主要指前端展現(xiàn)層,包括桌面客戶(hù)端(如:Vista、Office 等)和智能/移動(dòng)終端(如Windows Mobile 等);Services 主要是指后端數(shù)據(jù)模塊,包括云計(jì)算服務(wù)(如:Windows Live)和企業(yè)后端(如Biztalk 等).對(duì)于云計(jì)算領(lǐng)域來(lái)說(shuō),微軟是后來(lái)居上,加大投資力度,緊跟云計(jì)算步伐,于2008 年10 月推出了 Windows Azure 操作系統(tǒng).Windows

11、 Azure 的主要目標(biāo)是為開(kāi)發(fā)者提供一個(gè)平臺(tái),幫助開(kāi)發(fā)可運(yùn)行在云服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、Web 和PC 上的應(yīng)用程序. 云計(jì)算的開(kāi)發(fā)者能使用微軟全球數(shù)據(jù)中心的儲(chǔ)存、計(jì)算能力和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)服務(wù).Azure 服務(wù)平臺(tái)包括了以下主要組件:Windows Azure;MicrosoftSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù),Microsoft .Net 服務(wù);用于分享、儲(chǔ)存和同步文件的 Live 服務(wù);針對(duì)商業(yè)的 Microsoft SharePoint 和Microsoft DynamicsCRM 服務(wù).3.4 IBM 的"藍(lán)云"計(jì)劃IBM 公司在與 Google 的合作過(guò)程中,提出了自己對(duì)于云計(jì)算的理解以

12、及相應(yīng)的技術(shù)解決方案. IBM 公司于 2007 年11 月15 日在上海宣布了藍(lán)云"Blue Cloud"計(jì)劃,使公司的數(shù)據(jù)中心能夠按照互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)程序的形式進(jìn)行組織,將計(jì)算能力分配到分布式全局可以訪問(wèn)的資源組織中,而不是局限于本地的一些服務(wù)節(jié)點(diǎn)或者固定遠(yuǎn)端的服務(wù)器機(jī)群中.藍(lán)云計(jì)劃建立在 IBM 大規(guī)模計(jì)算分布式計(jì)算的專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)上,基于由 IBM 硬件系統(tǒng)、軟件技術(shù)和服務(wù)支持的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)源軟件,包括了 Xen(一種可用于 Unux 內(nèi)核的虛擬化技術(shù))和PowerVM 虛擬化、Linux 操作系統(tǒng)以及 Hadoop 文件系統(tǒng)與并行構(gòu)建.3.5 其它云計(jì)算方案S 公司是

13、"軟件即服務(wù)"(SaaS)廠商的先驅(qū),也是全球按需 CRM 解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者,并成為第一個(gè)年銷(xiāo)售額超過(guò) 10億美元的云計(jì)算公司. 它拋開(kāi)了讓客戶(hù)覺(jué)得太過(guò)科學(xué)性描述的云計(jì)算,而推出了"商業(yè)云"(Business Cloud)的概念. 開(kāi)發(fā)人員可以利用其 F 平臺(tái)建立核心的商業(yè)應(yīng)用,如ERP、HRM、SCM. 它的理念是重創(chuàng)新而不重架構(gòu),而客戶(hù)的生意就在這片云里完成.SUN 公司為了在云計(jì)算方面盡可能的走在隊(duì)伍的前列,提出了 N 計(jì)劃,在N 里集中了許多基于網(wǎng)格的在線應(yīng)用,如同一個(gè)按需提供服務(wù)的虛擬數(shù)據(jù)中心(virtual on-demand data ce

14、nter),Sun 的用戶(hù)可以按照使用量來(lái)付費(fèi).此外還有其它許多公司和研究機(jī)構(gòu)都對(duì)云計(jì)算進(jìn)行了大量研究和開(kāi)發(fā),可以預(yù)期云計(jì)算的發(fā)展會(huì)越來(lái)越火爆.4 云計(jì)算對(duì)教育領(lǐng)域的影響云計(jì)算模式能極大地降低教育信息系統(tǒng)建設(shè)的成本. 對(duì)于學(xué)校來(lái)講,通過(guò)投資建立計(jì)算中心成本較大,并且難以與教育信息系統(tǒng)的快速成長(zhǎng)和服務(wù)多元化要求相匹配. 云計(jì)算模式為學(xué)校提供了合適的借鑒方案,教育機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)中心的相關(guān)任務(wù)將可以選用云計(jì)算服務(wù)來(lái)完成,通過(guò)云計(jì)算提供的 IT 基礎(chǔ)架構(gòu),可以節(jié)約成本,不用再投資購(gòu)買(mǎi)昂貴的硬件設(shè)備,負(fù)擔(dān)頻繁的維護(hù)與升級(jí). 同時(shí),云計(jì)算也將有效地消除教育信息系統(tǒng)中的"孤島"現(xiàn)象.

15、 網(wǎng)格技術(shù)給出了消除信息孤島的解決方案,作為網(wǎng)格運(yùn)算模式的發(fā)展和改進(jìn)云計(jì)算提供了更強(qiáng)的管理機(jī)制、自動(dòng)化部署和高層次的虛擬化,將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境上的最大化資源共享和協(xié)同工作.云計(jì)算對(duì)教育領(lǐng)域的影響主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面:4.1 可以為學(xué)校節(jié)約計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換等硬件設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)成本目前,各級(jí)大中小學(xué)都配備著大量的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,為了滿(mǎn)足越來(lái)越多的計(jì)算需求,學(xué)校不得不經(jīng)常購(gòu)買(mǎi)更新計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備. 云計(jì)算固有的特點(diǎn)使其比其他新技術(shù)更容易進(jìn)入學(xué)校. 如果使用云計(jì)算服務(wù),絕大部分計(jì)算任務(wù)交給云端(分布式計(jì)算機(jī)服務(wù)器)來(lái)完成,學(xué)校只需讓電腦接入互聯(lián)網(wǎng)即可. 云計(jì)算能把分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上的內(nèi)存

16、、存儲(chǔ)和計(jì)算能力集中起來(lái)成為一個(gè)虛擬的資源池,并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)為用戶(hù)提供實(shí)用計(jì)算(Utility Computing)服務(wù). 云計(jì)算對(duì)用戶(hù)端的設(shè)備要求很低這一特點(diǎn)決定了云計(jì)算將會(huì)在學(xué)校大受歡迎,可以為學(xué)校節(jié)約大量的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換等硬件設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)成本.4.2 云計(jì)算可以為學(xué)校提供經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用軟件定制服務(wù)軟件即服務(wù)(SaaS)是云計(jì)算提供的一種服務(wù)類(lèi)型,它將軟件作為一種在線服務(wù)來(lái)提供,Google Apps(Google 企業(yè)應(yīng)用套件)和Zoho Office 等就是這種類(lèi)型的應(yīng)用. 學(xué)校接入這類(lèi)云計(jì)算服務(wù)后,無(wú)需再花費(fèi)大量資金購(gòu)買(mǎi)商業(yè)軟件授權(quán),一些常用的應(yīng)用軟件如辦公軟件、電子郵件系統(tǒng)等,云服務(wù)

17、已經(jīng)提供,收費(fèi)低廉,有的甚至是免費(fèi). 作為客戶(hù)端的本地電腦只需運(yùn)行圖形界面的 Linux 操作系統(tǒng)和 Firefox 瀏覽器即可享受云服務(wù),不用擔(dān)心應(yīng)用軟件是否是最新版本,這也極大地減少了學(xué)校為維護(hù)和升級(jí)操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件而投入的費(fèi)用. 而Linux 和Firefox 都是開(kāi)源軟件,可以獲取免費(fèi)使用的許可.Google Apps 就是一個(gè)典型的云計(jì)算服務(wù)案例,它為個(gè)人用戶(hù)免費(fèi)提供了字處理、電子表格、PPT 演示文檔制作、網(wǎng)頁(yè)制作以及電子郵件等應(yīng)用軟件,Google 還專(zhuān)門(mén)為教育機(jī)構(gòu)免費(fèi)提供了 Google Apps 教育版. 在一些學(xué)校,使用 Google Apps 比在電腦中布置開(kāi)源的應(yīng)用軟

18、件來(lái)得更方便和簡(jiǎn)單.4.3 云計(jì)算可以為學(xué)校提供可靠和安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心由于對(duì)教育信息資源建設(shè)的投入不斷加大,各個(gè)學(xué)校都積累了大量的教育信息資源. 在病毒和黑客猖獗的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全、可靠越顯重要. 如何能夠可靠和安全地存儲(chǔ)這些信息資源也給學(xué)校帶來(lái)了挑戰(zhàn),而信息安全的問(wèn)題在專(zhuān)業(yè)人員欠缺的學(xué)校特別突出,云計(jì)算可以為學(xué)校提供可靠和安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心. 學(xué)校使用云計(jì)算服務(wù),數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在云端,由云計(jì)算服務(wù)提供商提供專(zhuān)業(yè)、高效和安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ). 因此無(wú)需擔(dān)心病毒和黑客的侵襲以及由硬件的損壞所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題.4.4 云計(jì)算使教育信息資源的共建、共享更為便捷目前我國(guó)各級(jí)教育行政機(jī)構(gòu)、學(xué)校和教育企業(yè)已經(jīng)建設(shè)了大量的教育信息資源,并且還在建設(shè)更多的教育信息資源. 由于可以將教育信息資源存儲(chǔ)在云上,這樣使教育信息資源的共享將更為方便與快捷. 各個(gè)教育機(jī)構(gòu)或信息資源建設(shè)人員也可以利用云計(jì)算所提供的強(qiáng)大的協(xié)同工作能力實(shí)現(xiàn)教育信息資源的共建.在SIMtone 公司的教育云計(jì)算項(xiàng)目中,普通舊電腦通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)"WebSNAP"入口接入其"通用云計(jì)算服務(wù)"平臺(tái),而較新的電腦(能運(yùn)行 Windows XP 或以上)則通過(guò)終端虛擬機(jī)軟件"SoftSNAP"接入云服務(wù). 該云服務(wù)傳遞給每位教師和學(xué)生一個(gè)虛擬的個(gè)人電腦桌面.