Образовательный портал «Кафедра онлайн» НИЯУ «МИФИ», Обнинск"

Главная » Рубрики » Блоги преподавателей » Мышев Алексей Владимирович » Мышев - статьи » Кафедра онлайн: облачные технологии в высшем образовании

Кафедра онлайн: облачные технологии в высшем образовании

Модели обслуживания при облачных вычислениях
Модели обслуживания

В.П. ТЕЛЬНОВ, А.В. МЫШЕВ

Национальный исследовательский ядерный университет (МИФИ) – Обнинский филиал (ИАТЭ), Россия, Обнинск

Аннотация

Обеспечение масштабируемости компьютерных сетей и программного обеспечения – одна из насущных проблем отечественных университетов. В условиях быстрого роста сетевого трафика ИТ-специалисты университетов вынуждены тратить все больше времени и средств на обеспечение пропускной способности каналов связи. В то же время, ИТ-бюджеты университетов зачастую отстают от необходимых темпов роста.

Учебным заведениям требуются экономичные, надежные и технологичные способы удовлетворения растущих информационных потребностей при одновременном контроле расходов.

Созданный программный продукт «Кафедра онлайн» базируется на концепции «облачных вычислений», в максимальной степени использует общедоступные технологические решения и ресурсы, при этом по возможности независим от конкретных провайдеров услуг и лицензионного программного обеспечения. Продукт ориентирован на высшие учебные заведения, имеющие бюджетные ограничения в части приобретения и поддержки собственной компьютерной инфраструктуры, сетевого оборудования и программного обеспечения. Для бюджетных образовательных учреждений РФ программное обеспечение «Кафедра онлайн» доступно на безвозмездной основе.

Во введении к статье рассмотрены важнейшие характеристики облачных вычислений, дан краткий аналитический обзор существующих готовых решений для высшей школы. В основной части статьи сформулированы требования к программному обеспечению «Кафедра онлайн», представлены основные компоненты программного продукта, даны ключевые архитектурные, технологические и проектные решения в нотации UML-диаграмм, показаны результаты тестирования программного обеспечения и образцы пользовательского интерфейса.

Введение, терминология

Под «облачными вычислениями» обычно подразумевают технологии удаленного хранения и обработки данных. Более определенно, облачные вычисления есть процесс предоставления через интернет компьютерной инфраструктуры, сервисов и программного обеспечения конечному пользователю [1-3]. «Облако» в компьютерном значении (не как метафора) есть набор услуг в области информационных технологий, доступных по сети через широкий спектр терминальных устройств.

Специалисты выделяют следующие ключевые характеристики облачных вычислений.

  1. Облачные услуги предоставляются через интернет из удаленных высокотехнологичных центров обработки данных. Соответствующие серверные кластеры часто располагаются рядом с источниками дешевой энергии, их местонахождение не всегда известно конечному пользователю.
  2. Устройства хранения информации, процессоры, оперативная память и пропускная способность сети образуют общий пул вычислительных ресурсов и динамически выделяются пользователям. Ресурсы могут распределяться между несколькими центрами обработки данных, что повышает безопасность хранения данных и улучшает характеристики устойчивости системы.
  3. Вычислительная эластичность (или «бесконечная» масштабируемость) – одна из ключевых характеристик облачных вычислений. Доступ к системе и её производительность сохраняются даже при неожиданном пике запросов, так что у конечного пользователя создается впечатление, что вычислительные ресурсы можно увеличивать до бесконечности.
  4. Самообслуживание по требованию, без явного взаимодействия с представителем поставщика услуг. Услуги могут быть предоставлены, расширены, сужены в любой момент времени. Провайдер обеспечивает средства автоматизированного учёта реального потребления услуг, конечный пользователь оплачивает лишь фактически потребленные ресурсы.

В области облачных вычислений принято различать следующие модели развертывания.

Частное облако – ограниченная облачная инфраструктура, предназначенная для использования конкретной организацией, включая её подразделения и других уполномоченных пользователей (клиентов, подрядчиков и т.п.).

Публичное облако – облачная инфраструктура, предназначенная для свободного использования неограниченным кругом лиц.

Облако сообщества – многопользовательская частная облачная инфраструктура, предназначенная для использования определенным сообществом из двух или более организаций, которых объединяют общие интересы.

Гибридное облако – сочетание облаков нескольких перечисленных выше типов.

При использовании облачных вычислений выделяют различные модели обслуживания, которые можно условно разбить на три уровня (см. рис. 1).

Первый уровень – «Инфраструктура как услуга» (IaaS, «Infrastructure as a Service»). На этом уровне пользователи получают базовые вычислительные ресурсы – например, процессоры и устройства для хранения информации – и используют их для  создания  своих  собственных  операционных  систем и  приложений.

Второй уровень – «Платформа как услуга» (PaaS, «Platform as a Service»). Здесь пользователи имеют возможность устанавливать собственные приложения на технологической платформе, предоставляемой провайдером услуги. В качестве примера можно привести сервис Google Apps Engine, позволяющий разработчикам создавать и устанавливать приложения на языках Java, Python, PHP, Go.

Третий уровень – «Программное обеспечение как услуга» (SaaS, «Software as a Service»). Именно этот уровень представляет наибольший интерес для образовательных учреждений. В «облаке» хранятся не только данные, но и связанные с ними  приложения,  а  пользователю для работы требуется только веб-браузер. Примерами такого подхода являются сервисы Google Apps for Education и Microsoft Live@edu, предоставляющие средства поддержки коммуникаций, офисные приложения и удаленные хранилища данных.

Готовые решения для высшей школы

2010-й год стал первым годом, в котором через интернет было передано больше данных, чем за все предыдущие годы,    вместе взятые. При экспоненциальном росте трафика ИТ-специалисты университетов вынуждены тратить все больше времени и средств на обеспечение соответствующей пропускной способности каналов связи. С каждым годом проблема масштабируемости компьютерных сетей и программного обеспечения обостряется. В то же время, ИТ-бюджеты университетов зачастую отстают от необходимых темпов роста. Поэтому учебным заведениям нужны экономичные, надежные и технологичные способы удовлетворения растущих информационных потребностей при одновременном контроле расходов.

Задача создания в России национальной платформы «облачных вычислений» предусмотрена государственной программой «Информационное общество (2011–2020 годы)» [4]. Для ее решения было предусмотрено значительное бюджетное финансирование, на роль исполнителя работ было выбрано ОАО «Ростелеком». В 2013 году создание национальной платформы «облачных вычислений» в РФ было приостановлено. На момент подготовки настоящей статьи остается неизвестным, кем и когда будут продолжены данные разработки, и будет ли эта работа завершена вообще.

В настоящее время компании Google и Microsoft предоставляют образовательным учреждениям многих стран на бесплатной основе или за минимальную плату набор стандартных готовых инструментов, которые могут быть рекомендованы преподавателям и учащимся. Все инструменты свободны от рекламы и доступны через мобильные устройства.

Google Apps for Education и Microsoft Live@edu располагают средствами поддержки коммуникаций в виде электронной почты, конференц-связи, средств мгновенного обмена сообщениями наряду с электронной адресной книгой, календарем и планировщиком занятий. Имеются веб-приложения для создания документов, которые позволяют работать с текстами, электронными таблицами и презентациями (интернет-версии Word, Excel, PowerPoint, др.). Документы размещаются в удаленных хранилищах данных и могут редактироваться совместно с другими пользователями. Для хранения документов всех типов на сервисе Google Drive каждому пользователю бесплатно предоставляется до 15 Гб, на сервисе Microsoft SkyDrive – до 7 Гб дискового пространства. Google дополнительно предлагает хостинг и инструменты для создания и размещения вики-подобных сайтов.

Имеется опыт использования в высшей школе облачных платформ Google Apps Engine и Windows Azure (модель обслуживания PaaS), которые ориентированы на профессиональных разработчиков. Данные платформы при минимальных ограничениях доступны университетам для целей обучения ИТ-специалистов, выполнения НИР и создания собственных информационно-обучающих ресурсов.  

Другой вариант использования облачных технологий, который начинает распространяться в сфере образования – это перемещение в «облако» систем управления обучением (LMS, Learning Management Systems). Речь идет о поддержке таких популярных систем как Moodle и Blackboard.

Moodle – это система управления курсами (CMS) с открытым исходным кодом, также известная как система управления обучением (LMS) или виртуальная обучающая среда (VLE). Moodle успешно применяется в ряде российских высших учебных заведений, например в МАТИ, на физическом факультете МГУ, в Московской гуманитарно-технической академии. Система управления обучением Blackboard относится к коммерческим программным продуктам, в настоящее время внедряется в Санкт-Петербургском государственном университете.

Передача поддержки систем, подобных Moodle и Blackboard внешним провайдерам имеет смысл для образовательных учреждений, которые не могут позволить себе покупку и поддержку дорогостоящего оборудования и программного обеспечения.

Далее в статье рассматриваются ключевые аспекты созданного программного продукта «Кафедра онлайн», с рабочей версией которого вы в настоящий момент имеете дело.

Статья опубликована в международном журнале «Программные продукты и системы»  №4 за 2014 год на стр. 95-104.

Щелкните здесь мышкой, чтобы увидеть полный текст публикации.

1 комментарий

Похожие публикации
 
 

1 комментарий

  1. Свежая статья В.П.Тельнова, А.В.Мышева

 
 

Вы можете оставить комментарий

 





 
 

Выполните простое задание (антиспам). Картинки можно сибирать приблизительно, без точной подгонки фрагментов.


 
 
 

Наверх