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試論建設網(wǎng)格多媒體教學(xué)資源庫
論文摘要:在飛速發(fā)展的今天，計算機輔助教學(xué)已經(jīng)成為很大的熱門(mén)，隨之而來(lái)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多媒體資源庫的設計背景
以多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為代表的現代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，給現代帶來(lái)了令人激動(dòng)生機與活力。多媒體網(wǎng)絡(luò )教學(xué)則是現代信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的一種具有代表性的典型應用如何利用現有的各種教學(xué)資源建設多媒體教學(xué)資源庫，是學(xué)校信息化建設急為迫切的任務(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 )化應用提供了很好的技術(shù)支持。建設基于校園網(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，比如運用多媒體技術(shù)開(kāi)展的網(wǎng)上精品課、網(wǎng)上虛擬實(shí)驗室、網(wǎng)上互動(dòng)答疑平臺等，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。研究基于校園網(wǎng)的多媒體資源庫的建設正成為教育技術(shù)與網(wǎng)絡(luò )教學(xué)的首要任務(wù)。
2多媒體教學(xué)資源庫的現狀
目前，我國高校和中學(xué)中都有不同程度的開(kāi)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)還處于初級階段，難免的使多媒體教學(xué)資源庫的發(fā)展也存在著(zhù)很多問(wèn)題。
2. 1多媒體教學(xué)資源庫等于多媒體資源庫
現有的比較常見(jiàn)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(méi)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，但其內容卻實(shí)為很少，多數多媒體資源都是相對重復的.
2. 3投入不足
雖然學(xué)校領(lǐng)導已經(jīng)認識到多媒體的重要性，但無(wú)論在、物力、資金的投人方面都相對不多。
3教學(xué)資源庫
為了解決上述問(wèn)題，本文構建了基于網(wǎng)格下的教學(xué)資源庫建設平臺，利用網(wǎng)格技術(shù)能將上異構分布的各種高性能計算機、數據服務(wù)器、大型檢索存儲系統等通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接集成，對所有資源統調配和使用，實(shí)現計算資源、數據資源和服務(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)資源庫建設的有效方法。
目前主要的網(wǎng)格體系結構分為兩種:一種是八層沙漏結構，它的主要思想是以協(xié)議為中心，強調資源的共享.另一種是開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)體系結構(Open Grid ServicesAr- Chitecture)，在OGSA中，定義了“網(wǎng)格服務(wù)”( GridScrvice)概念，并將計算機資源、存儲資源、程序、數據庫等看作網(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、動(dòng)態(tài)服務(wù)創(chuàng )建、生命周期、通知等問(wèn)題。用不同方式聚合起來(lái)的網(wǎng)格服務(wù)不僅可以滿(mǎn)足不同教學(xué)資源類(lèi)型的分類(lèi)管理與建設的需求，由于網(wǎng)格環(huán)境提供資源的統一管理有利于資源的整合與利用。
詞格環(huán)境下的教學(xué)資源庫應用平臺基于OGSA架構的網(wǎng)格應用平臺，主要由分散在網(wǎng)格節點(diǎn)中的多媒體集群服務(wù)器組成。應用平臺為用戶(hù)提供統的Web訪(fǎng)問(wèn)接口。網(wǎng)格系統中的資源調度服務(wù)器將負責，完成多媒體資源的查找、動(dòng)態(tài)服務(wù)的創(chuàng )建、資源的調度、訪(fǎng)問(wèn)資源的定位、生命周期管理等工作。最后用戶(hù)將根據此動(dòng)態(tài)訪(fǎng)問(wèn)實(shí)例對多媒體教學(xué)資源進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。網(wǎng)格平臺可以充分利用網(wǎng)格中的各種現存網(wǎng)絡(luò )資源，分散訪(fǎng)問(wèn)請求，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)資源庫平臺的架構設計
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)資源庫的基礎和關(guān)鍵的部分，它為網(wǎng)格的上層應用提供底層支持，其系統架構如圖1所示。
網(wǎng)格環(huán)境下多媒體教學(xué)資源庫資源的調度過(guò)程:
(1)用戶(hù)經(jīng)過(guò)身份論證，通過(guò)網(wǎng)格資源訪(fǎng)問(wèn)接口向資源調度模塊發(fā)出一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)請求。
(2)請求插人到用戶(hù)請求隊列中，此時(shí)用戶(hù)還沒(méi)有真正獲得網(wǎng)格資源的分配。
(3)資源調度模塊在完成一個(gè)資源調度分配周期后，將從隊列中接收新的訪(fǎng)問(wèn)請求，并對其進(jìn)行資源分配。在資源分配過(guò)程中主要有以下幾個(gè)環(huán)節。
(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:如果失敗將返回錯誤信息給用戶(hù)并結束本次資源分配調度。
(2)由于在網(wǎng)格環(huán)境中，可能查詢(xún)到不只一個(gè)網(wǎng)格節點(diǎn)能對用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)提供服務(wù)，例如有多個(gè)網(wǎng)格節點(diǎn)能提供英文在線(xiàn)視頻服務(wù)。為了提高服務(wù)質(zhì)量(QOS )，資源調度模塊將根據網(wǎng)格節點(diǎn)的服務(wù)連接數、網(wǎng)格節點(diǎn)的權值進(jìn)行負載均衡。
(3)經(jīng)過(guò)負載均衡處理后的訪(fǎng)問(wèn)將被定位到一個(gè)具體的網(wǎng)格節點(diǎn)。資源配置模塊將進(jìn)一步完成動(dòng)態(tài)資源訪(fǎng)問(wèn)請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參數的確定等工作。最后成一個(gè)針對具體服務(wù)節點(diǎn)的訪(fǎng)問(wèn)請求實(shí)例，并將其插人到訪(fǎng)問(wèn)實(shí)例請求隊列中，完成此次資源的分配流程。
(4)用戶(hù)將根據資源訪(fǎng)問(wèn)實(shí)例中的信息通過(guò)校園網(wǎng)對資源進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。
3. 2資源目錄組織結構
從圖1中可以看出，資源目錄服務(wù)是多媒體教學(xué)資源庫應用平臺的重要組成部分，它主要負責管理網(wǎng)格環(huán)境下節點(diǎn)資源的注冊、發(fā)現、查找、更新等服務(wù)，它為信息的查詢(xún)與任務(wù)的分配提供支持擇資源目錄樹(shù)的方式來(lái)對多媒體資源進(jìn)行組織和管理。
為此構建資源樹(shù)中的網(wǎng)格節點(diǎn)數據結構:
3. 3資源調度
網(wǎng)格下多媒體教學(xué)資源庫資源的調度與負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)際運用中，設計了一種基于最小連接數的加權輪叫調度算法。該算法基于服務(wù)器最小連接數與網(wǎng)格節點(diǎn)的權值(根據服務(wù)器的服務(wù)能力設置相應的權值，叫設為1,2,3，其中1表示服務(wù)能力最強)進(jìn)行綜合調度。它不僅考慮到服務(wù)器權值對服務(wù)器性能的影響，還將同一權值下的服務(wù)器的最小連接數作為調度的影響因素.多媒體視頻網(wǎng)格資源調度模塊將維護一張當前各個(gè)網(wǎng)格節點(diǎn)上服務(wù)器連接數的表格。在進(jìn)行資源定位時(shí)，調度算法將查詢(xún)這張表格。并從候選節點(diǎn)中選擇出當前連接數最小的服務(wù)器為用戶(hù)提供服務(wù)，從而實(shí)現資源調度的負載均衡。
w(Si)為服務(wù)器Si的權值，gw表示當前調度的權值，g_max(S)表示網(wǎng)格節點(diǎn)服務(wù)器集合N中最大權值，gcd(N)表示集合N中所有權值的最大公約數。變量i初始化為一1,gw初始化為零。集合S=SO,S1,...,Sn-1表示權值相同但在線(xiàn)連接數不同的待選服務(wù)器集群.調度算法如下所示:
4結論
在校園教學(xué)資源庫系統中，目錄的組織，資源的調度是應系統的基礎和核心，通過(guò)對他們的合理組織與安排可以有效的解決教學(xué)資源庫建設中出現的內容龐雜凌亂，缺乏兼容性和系統性，資源分類(lèi)不規范，不利于規劃、和使用等現象。利用網(wǎng)格的共享特性更能實(shí)現不同類(lèi)教學(xué)資源的整合，提高開(kāi)放性與交互性。網(wǎng)格環(huán)境下的負載均衡與QOS也使網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)更為流暢，使教學(xué)資源庫成為高校開(kāi)展教學(xué)科研的重要平臺。
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