試論建設(shè)網(wǎng)格多媒體教學(xué)資源庫
論文摘要:在飛速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)已經(jīng)成為很大的熱門，隨之而來的教學(xué)資源庫也得到了人們的更多關(guān)注。介紹了一種基于網(wǎng)格的多媒體教學(xué)資源庫，該系統(tǒng)能有效的提高教學(xué)資源庫的利用率和靈活性。
1多媒體資源庫的設(shè)計(jì)背景
以多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，給現(xiàn)代帶來了令人激動(dòng)生機(jī)與活力。多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)則是現(xiàn)代信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的一種具有代表性的典型應(yīng)用如何利用現(xiàn)有的各種教學(xué)資源建設(shè)多媒體教學(xué)資源庫，是學(xué)校信息化建設(shè)急為迫切的任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)高速傳輸提供了切實(shí)可行的方案，為多媒體技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用提供了很好的技術(shù)支持。建設(shè)基于校園網(wǎng)的多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式正在各大高校中迅速發(fā)展，比如運(yùn)用多媒體技術(shù)開展的網(wǎng)上精品課、網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)上互動(dòng)答疑平臺(tái)等，而支持多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的重心是多媒體資源庫的配套建設(shè)。研究基于校園網(wǎng)的多媒體資源庫的建設(shè)正成為教育技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的首要任務(wù)。
2多媒體教學(xué)資源庫的現(xiàn)狀
目前，我國高校和中學(xué)中都有不同程度的開展多媒體教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，在這個(gè)形式下也帶動(dòng)了多媒體教學(xué)資源庫的發(fā)展，但我國的多媒體教學(xué)還處于初級(jí)階段，難免的使多媒體教學(xué)資源庫的發(fā)展也存在著很多問題。
2. 1多媒體教學(xué)資源庫等于多媒體資源庫
現(xiàn)有的比較常見的多媒體教學(xué)資源庫，其實(shí)本質(zhì)上是一個(gè)多媒體資源庫，并沒有所謂的教學(xué)作用，它只是一個(gè)存放資源的地方，雖然多媒體教學(xué)資源庫的一個(gè)作用就是存放多媒體資源，但它卻有教學(xué)這個(gè)較為重要的作用存在。
2. 2多媒體資源的緊缺
多媒體教學(xué)資源庫能存放多媒體資源，但其內(nèi)容卻實(shí)為很少，多數(shù)多媒體資源都是相對(duì)重復(fù)的.
2. 3投入不足
雖然學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到多媒體的重要性，但無論在、物力、資金的投人方面都相對(duì)不多。
3教學(xué)資源庫
為了解決上述問題，本文構(gòu)建了基于網(wǎng)格下的教學(xué)資源庫建設(shè)平臺(tái)，利用網(wǎng)格技術(shù)能將上異構(gòu)分布的各種高性能計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、大型檢索存儲(chǔ)系統(tǒng)等通過網(wǎng)絡(luò)連接集成，對(duì)所有資源統(tǒng)調(diào)配和使用，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、數(shù)據(jù)資源和服務(wù)資源的'有效聚合及共享，是提高高校網(wǎng)絡(luò)資源利用率，完善教學(xué)資源庫建設(shè)的有效方法。
目前主要的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)分為兩種:一種是八層沙漏結(jié)構(gòu)，它的主要思想是以協(xié)議為中心，強(qiáng)調(diào)資源的共享.另一種是開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)(Open Grid ServicesAr- Chitecture)，在OGSA中，定義了“網(wǎng)格服務(wù)”( GridScrvice)概念，并將計(jì)算機(jī)資源、存儲(chǔ)資源、程序、數(shù)據(jù)庫等看作網(wǎng)格服務(wù)，服務(wù)提供了一組接口，這些接口將解決服務(wù)發(fā)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)服務(wù)創(chuàng)建、生命周期、通知等問題。用不同方式聚合起來的網(wǎng)格服務(wù)不僅可以滿足不同教學(xué)資源類型的分類管理與建設(shè)的需求，由于網(wǎng)格環(huán)境提供資源的統(tǒng)一管理有利于資源的整合與利用。
詞格環(huán)境下的教學(xué)資源庫應(yīng)用平臺(tái)基于OGSA架構(gòu)的網(wǎng)格應(yīng)用平臺(tái)，主要由分散在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)中的多媒體集群服務(wù)器組成。應(yīng)用平臺(tái)為用戶提供統(tǒng)的Web訪問接口。網(wǎng)格系統(tǒng)中的資源調(diào)度服務(wù)器將負(fù)責(zé)，完成多媒體資源的查找、動(dòng)態(tài)服務(wù)的創(chuàng)建、資源的調(diào)度、訪問資源的定位、生命周期管理等工作。最后用戶將根據(jù)此動(dòng)態(tài)訪問實(shí)例對(duì)多媒體教學(xué)資源進(jìn)行訪問。網(wǎng)格平臺(tái)可以充分利用網(wǎng)格中的各種現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)資源，分散訪問請(qǐng)求，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高服務(wù)質(zhì)量，提高教學(xué)資源庫的利用率及靈活性。
3. 1教學(xué)資源庫平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)
網(wǎng)格教學(xué)資源庫中的資源管理是整個(gè)校園網(wǎng)教學(xué)資源庫的基礎(chǔ)和關(guān)鍵的部分，它為網(wǎng)格的上層應(yīng)用提供底層支持，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
網(wǎng)格環(huán)境下多媒體教學(xué)資源庫資源的調(diào)度過程:
(1)用戶經(jīng)過身份論證，通過網(wǎng)格資源訪問接口向資源調(diào)度模塊發(fā)出一個(gè)訪問請(qǐng)求。
(2)請(qǐng)求插人到用戶請(qǐng)求隊(duì)列中，此時(shí)用戶還沒有真正獲得網(wǎng)格資源的分配。
(3)資源調(diào)度模塊在完成一個(gè)資源調(diào)度分配周期后，將從隊(duì)列中接收新的訪問請(qǐng)求，并對(duì)其進(jìn)行資源分配。在資源分配過程中主要有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。
(1)首先在資源目錄服務(wù)模塊中查找待分配資源的信息。如果查找成功，將進(jìn)人下一步:如果失敗將返回錯(cuò)誤信息給用戶并結(jié)束本次資源分配調(diào)度。
(2)由于在網(wǎng)格環(huán)境中，可能查詢到不只一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)能對(duì)用戶的訪問提供服務(wù)，例如有多個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)能提供英文在線視頻服務(wù)。為了提高服務(wù)質(zhì)量(QOS )，資源調(diào)度模塊將根據(jù)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的服務(wù)連接數(shù)、網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的權(quán)值進(jìn)行負(fù)載均衡。
(3)經(jīng)過負(fù)載均衡處理后的訪問將被定位到一個(gè)具體的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)。資源配置模塊將進(jìn)一步完成動(dòng)態(tài)資源訪問請(qǐng)求中涉及到的其它相關(guān)配置，如生命周期的確定、服務(wù)器URL參數(shù)的確定等工作。最后成一個(gè)針對(duì)具體服務(wù)節(jié)點(diǎn)的訪問請(qǐng)求實(shí)例，并將其插人到訪問實(shí)例請(qǐng)求隊(duì)列中，完成此次資源的分配流程。
(4)用戶將根據(jù)資源訪問實(shí)例中的信息通過校園網(wǎng)對(duì)資源進(jìn)行訪問。
3. 2資源目錄組織結(jié)構(gòu)
從圖1中可以看出，資源目錄服務(wù)是多媒體教學(xué)資源庫應(yīng)用平臺(tái)的重要組成部分，它主要負(fù)責(zé)管理網(wǎng)格環(huán)境下節(jié)點(diǎn)資源的注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)、查找、更新等服務(wù)，它為信息的查詢與任務(wù)的分配提供支持擇資源目錄樹的方式來對(duì)多媒體資源進(jìn)行組織和管理。
為此構(gòu)建資源樹中的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):
3. 3資源調(diào)度
網(wǎng)格下多媒體教學(xué)資源庫資源的調(diào)度與負(fù)載均衡也是直接影響網(wǎng)格服務(wù)質(zhì)量的重要因索。在實(shí)際運(yùn)用中，設(shè)計(jì)了一種基于最小連接數(shù)的加權(quán)輪叫調(diào)度算法。該算法基于服務(wù)器最小連接數(shù)與網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的權(quán)值(根據(jù)服務(wù)器的服務(wù)能力設(shè)置相應(yīng)的權(quán)值，叫設(shè)為1,2,3，其中1表示服務(wù)能力最強(qiáng))進(jìn)行綜合調(diào)度。它不僅考慮到服務(wù)器權(quán)值對(duì)服務(wù)器性能的影響，還將同一權(quán)值下的服務(wù)器的最小連接數(shù)作為調(diào)度的影響因素.多媒體視頻網(wǎng)格資源調(diào)度模塊將維護(hù)一張當(dāng)前各個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上服務(wù)器連接數(shù)的表格。在進(jìn)行資源定位時(shí)，調(diào)度算法將查詢這張表格。并從候選節(jié)點(diǎn)中選擇出當(dāng)前連接數(shù)最小的服務(wù)器為用戶提供服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度的負(fù)載均衡。
w(Si)為服務(wù)器Si的權(quán)值，gw表示當(dāng)前調(diào)度的權(quán)值，g_max(S)表示網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)服務(wù)器集合N中最大權(quán)值，gcd(N)表示集合N中所有權(quán)值的最大公約數(shù)。變量i初始化為一1,gw初始化為零。集合S=SO,S1,...,Sn-1表示權(quán)值相同但在線連接數(shù)不同的待選服務(wù)器集群.調(diào)度算法如下所示:
4結(jié)論
在校園教學(xué)資源庫系統(tǒng)中，目錄的組織，資源的調(diào)度是應(yīng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，通過對(duì)他們的合理組織與安排可以有效的解決教學(xué)資源庫建設(shè)中出現(xiàn)的內(nèi)容龐雜凌亂，缺乏兼容性和系統(tǒng)性，資源分類不規(guī)范，不利于規(guī)劃、和使用等現(xiàn)象。利用網(wǎng)格的共享特性更能實(shí)現(xiàn)不同類教學(xué)資源的整合，提高開放性與交互性。網(wǎng)格環(huán)境下的負(fù)載均衡與QOS也使網(wǎng)絡(luò)訪問更為流暢，使教學(xué)資源庫成為高校開展教學(xué)科研的重要平臺(tái)。
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