試論建設網(wǎng)格多媒體教學資源庫
論文摘要:在飛速發(fā)展的今天，計算機輔助教學已經(jīng)成為很大的熱門，隨之而來的教學資源庫也得到了人們的更多關注。介紹了一種基于網(wǎng)格的多媒體教學資源庫，該系統(tǒng)能有效的提高教學資源庫的利用率和靈活性。
1多媒體資源庫的設計背景
以多媒體技術和網(wǎng)絡技術為代表的現(xiàn)代信息技術的飛速發(fā)展，給現(xiàn)代帶來了令人激動生機與活力。多媒體網(wǎng)絡教學則是現(xiàn)代信息技術在教育領域的一種具有代表性的典型應用如何利用現(xiàn)有的各種教學資源建設多媒體教學資源庫，是學校信息化建設急為迫切的任務。網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，為實現(xiàn)高速傳輸提供了切實可行的方案，為多媒體技術的網(wǎng)絡化應用提供了很好的技術支持。建設基于校園網(wǎng)的多媒體網(wǎng)絡教學方式正在各大高校中迅速發(fā)展，比如運用多媒體技術開展的網(wǎng)上精品課、網(wǎng)上虛擬實驗室、網(wǎng)上互動答疑平臺等，而支持多媒體網(wǎng)絡教學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與網(wǎng)絡教學的首要任務。
2多媒體教學資源庫的現(xiàn)狀
目前，我國高校和中學中都有不同程度的開展多媒體教學與網(wǎng)絡教學，在這個形式下也帶動了多媒體教學資源庫的發(fā)展，但我國的多媒體教學還處于初級階段，難免的使多媒體教學資源庫的發(fā)展也存在著很多問題。
2. 1多媒體教學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資源庫，其實本質(zhì)上是一個多媒體資源庫，并沒有所謂的教學作用，它只是一個存放資源的地方，雖然多媒體教學資源庫的一個作用就是存放多媒體資源，但它卻有教學這個較為重要的作用存在。
2. 2多媒體資源的緊缺
多媒體教學資源庫能存放多媒體資源，但其內(nèi)容卻實為很少，多數(shù)多媒體資源都是相對重復的.
2. 3投入不足
雖然學校領導已經(jīng)認識到多媒體的重要性，但無論在、物力、資金的投人方面都相對不多。
3教學資源庫
為了解決上述問題，本文構建了基于網(wǎng)格下的教學資源庫建設平臺，利用網(wǎng)格技術能將上異構分布的各種高性能計算機、數(shù)據(jù)服務器、大型檢索存儲系統(tǒng)等通過網(wǎng)絡連接集成，對所有資源統(tǒng)調(diào)配和使用，實現(xiàn)計算資源、數(shù)據(jù)資源和服務資源的有效聚合及共享，是提高高校網(wǎng)絡資源利用率，完善教學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(diào)資源的共享.另一種是開放網(wǎng)格服務體系結構(Open Grid ServicesAr- Chitecture)，在OGSA中，定義了“網(wǎng)格服務”( GridScrvice)概念，并將計算機資源、存儲資源、程序、數(shù)據(jù)庫等看作網(wǎng)格服務，服務提供了一組接口，這些接口將解決服務發(fā)現(xiàn)、動態(tài)服務創(chuàng)建、生命周期、通知等問題。用不同方式聚合起來的網(wǎng)格服務不僅可以滿足不同教學資源類型的分類管理與建設的需求，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(jié)點中的多媒體集群服務器組成。應用平臺為用戶提供統(tǒng)的Web訪問接口。網(wǎng)格系統(tǒng)中的資源調(diào)度服務器將負責，完成多媒體資源的查找、動態(tài)服務的創(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)此動態(tài)訪問實例對多媒體教學資源進行訪問。網(wǎng)格平臺可以充分利用網(wǎng)格中的各種現(xiàn)存網(wǎng)絡資源，分散訪問請求，避免網(wǎng)絡擁塞，提高服務質(zhì)量，提高教學資源庫的利用率及靈活性。
3. 1教學資源庫平臺的架構設計
網(wǎng)格教學資源庫中的資源管理是整個校園網(wǎng)教學資源庫的基礎和關鍵的部分，它為網(wǎng)格的上層應用提供底層支持，其系統(tǒng)架構如圖1所示。
網(wǎng)格環(huán)境下多媒體教學資源庫資源的調(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)出一個訪問請求。
(2)請求插人到用戶請求隊列中，此時用戶還沒有真正獲得網(wǎng)格資源的分配。
(3)資源調(diào)度模塊在完成一個資源調(diào)度分配周期后，將從隊列中接收新的訪問請求，并對其進行資源分配。在資源分配過程中主要有以下幾個環(huán)節(jié)。
(1)首先在資源目錄服務模塊中查找待分配資源的信息。如果查找成功，將進人下一步:如果失敗將返回錯誤信息給用戶并結束本次資源分配調(diào)度。
(2)由于在網(wǎng)格環(huán)境中，可能查詢到不只一個網(wǎng)格節(jié)點能對用戶的訪問提供服務，例如有多個網(wǎng)格節(jié)點能提供英文在線視頻服務。為了提高服務質(zhì)量(QOS )，資源調(diào)度模塊將根據(jù)網(wǎng)格節(jié)點的服務連接數(shù)、網(wǎng)格節(jié)點的權值進行負載均衡。
(3)經(jīng)過負載均衡處理后的訪問將被定位到一個具體的網(wǎng)格節(jié)點。資源配置模塊將進一步完成動態(tài)資源訪問請求中涉及到的其它相關配置，如生命周期的確定、服務器URL參數(shù)的確定等工作。最后成一個針對具體服務節(jié)點的訪問請求實例，并將其插人到訪問實例請求隊列中，完成此次資源的分配流程。
(4)用戶將根據(jù)資源訪問實例中的信息通過校園網(wǎng)對資源進行訪問。
3. 2資源目錄組織結構
從圖1中可以看出，資源目錄服務是多媒體教學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(jié)點資源的注冊、發(fā)現(xiàn)、查找、更新等服務，它為信息的查詢與任務的分配提供支持擇資源目錄樹的方式來對多媒體資源進行組織和管理。
為此構建資源樹中的網(wǎng)格節(jié)點數(shù)據(jù)結構:
3. 3資源調(diào)度
網(wǎng)格下多媒體教學資源庫資源的調(diào)度與負載均衡也是直接影響網(wǎng)格服務質(zhì)量的重要因索。在實際運用中，設計了一種基于最小連接數(shù)的加權輪叫調(diào)度算法。該算法基于服務器最小連接數(shù)與網(wǎng)格節(jié)點的權值(根據(jù)服務器的服務能力設置相應的權值，叫設為1,2,3，其中1表示服務能力最強)進行綜合調(diào)度。它不僅考慮到服務器權值對服務器性能的影響，還將同一權值下的服務器的最小連接數(shù)作為調(diào)度的影響因素.多媒體視頻網(wǎng)格資源調(diào)度模塊將維護一張當前各個網(wǎng)格節(jié)點上服務器連接數(shù)的表格。在進行資源定位時，調(diào)度算法將查詢這張表格。并從候選節(jié)點中選擇出當前連接數(shù)最小的服務器為用戶提供服務，從而實現(xiàn)資源調(diào)度的負載均衡。
w(Si)為服務器Si的權值，gw表示當前調(diào)度的權值，g_max(S)表示網(wǎng)格節(jié)點服務器集合N中最大權值，gcd(N)表示集合N中所有權值的最大公約數(shù)。變量i初始化為一1,gw初始化為零。集合S=SO,S1,...,Sn-1表示權值相同但在線連接數(shù)不同的待選服務器集群.調(diào)度算法如下所示:
4結論
在校園教學資源庫系統(tǒng)中，目錄的組織，資源的調(diào)度是應系統(tǒng)的基礎和核心，通過對他們的合理組織與安排可以有效的解決教學資源庫建設中出現(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現(xiàn)不同類教學資源的整合，提高開放性與交互性。網(wǎng)格環(huán)境下的負載均衡與QOS也使網(wǎng)絡訪問更為流暢，使教學資源庫成為高校開展教學科研的重要平臺。
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