上海教育信息化云服务研究成果

1.2.1　云计算

关于云计算，目前国内外具有多种不同的定义，而且业界尚未形成统一的观点。各研究机构和专家从不同角度对云计算进行了描述和定义，根据不完全统计至少有25种以上。随着应用场景的变化和使能技术的发展，关于云计算的定义还在不断产生新的观点。下面列举比较典型的几种定义。

美国Argonne国家实验室的资深科学家、Globus项目的领导人Ian Foster将云计算定义为：“云计算是由规模经济拖动，为互联网上的外部用户提供一组抽象的、虚拟化的、动态可扩展的、可管理的计算资源能力、存储能力、平台和服务的一种大规模分布式计算的聚合体。”

美国国家标准与技术实验室对云计算的定义是：“云计算是一个提供便捷的通过互联网访问一个可定制的IT资源共享池能力的按使用量付费模式（IT资源包括网络、服务器、存储、应用、服务），这些资源能够快速部署，并只需要很少的管理工作或很少的与服务供应商的交互。”

Gartner认为，云计算是一种使用网络技术并由IT使能而具有可扩展性和弹性能力作为服务提供给多个外部用户的计算方式。

中国网格计算、云计算专家刘鹏给出如下定义：“云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。”

谈到云计算，我们还得提及云计算的生态系统，来自计世资讯的一份分析报告（CCW Research，2009）中就提出云计算的生态系统有三个核心角色，即使用者、提供者和建设者。使用者是指各种云计算服务的最终使用者，包括个人消费者、政府、教育和企业客户；提供者是指各种云计算服务的提供商，包括SAAS（软件即服务）、PAAS（平台即服务）和IAAS（基础设施即服务）三类提供商；建设者是为提供商提供各种基础资源、解决方案和服务的供应商。

图1-1　云计算生态系统中的三个核心角色（CCW Research，2009）

对于提供者而言，云计算可以有三种部署模式，即公共云、私有云和混合云。

公共云，是指为外部客户提供服务的云，它所有的服务是供别人使用，而不是自己用。目前，典型的公共云有微软的Windows Azure Platform、Office 365、Live＠edu，亚马逊的AWS、Salesforce.com，以及国内的阿里巴巴、用友伟库等。

对于使用者而言，公共云的最大优点是，其所应用的程序、服务及相关数据都存放在公共云的提供者处，自己无需做相应的投资和建设。目前最大的问题是，由于数据不存储在自己的数据中心，其安全性存在一定风险。同时，公共云的可用性不受使用者控制，这方面也存在一定的不确定性。

私有云，是指企业自己使用的云，它所有的服务不是供别人使用，而是供自己内部人员或分支机构使用。私有云的部署比较适合于有众多分支机构的大型企业或政府部门。随着这些大型企业数据中心的集中化，私有云将会成为他们部署IT系统的主流模式。

相对于公共云，私有云部署在企业自身内部，因此其数据安全性、系统可用性都可由自己控制。但其缺点是投资较大，尤其是一次性的建设投资较大。

混合云，是指供自己和客户共同使用的云，它所提供的服务既可以供别人使用，也可以供自己使用。

相比较而言，云计算在教育领域中的迁移称为“教育云”，是未来教育信息化的基础架构，包括了教育信息化所必需的一切硬件计算资源，这些资源经虚拟化之后，向教育机构、教育从业人员和学员提供一个良好的平台，该平台的作用就是为教育领域提供云服务。现结合高义栋（2010）等人的研究，以四个维度进行云计算的特点分析，整理如下表1-1：

表1-1　云计算的四维度特点分析

总之，云计算就是一种以互联网为中心，提供海量数据存储、运算、分析、挖掘能力，大规模整合分布式资源，为更多的外部用户提供虚拟化、动态化、可扩展性的软件、平台和服务的分布式计算集合。

在云计算的模式中，用户所需的服务（如：应用程序、数据存储）运行和保存在互联网上大规模的服务器集群中，而不是运行和保存在用户的个人终端设备上。云计算服务提供商会负责管理和维护这些数据中心的正常运转，保证足够强的计算能力和足够大的存储空间可供用户使用。用户如果要使用这些服务，只需要随时随地，以任何方式在互联网状态下，通过互联网终端访问这些服务即可，十分快捷方便。

1.2.2　云存储

云存储是在云计算（cloud computing）概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。云存储主要是通过将庞大数据自动分拆成无数个较小的数据块，交由多部存储资源所组成的计算机集群系统进行分布式的存储。云存储的核心是将应用软件与存储设备相结合，通过应用软件来实现存储设备向存储服务的转变。云存储通过虚拟化技术，将服务器、存储设备和其他硬件视为一个资源池，而不是离散系统，从而可以根据需要分配这些资源。这样，一个存储云就相当于一个虚拟化的存储资源池，用来容纳各种不同的工作模式，这些模式可以快速部署到物理设施上，并且按照用户需求动态地调用资源。

图1-2　云存储结构模型（唐箭，2009）

云存储是伴随云计算概念发展出来的新课题，它通过网络和分布式文件系统将分散的存储设备连接、整合成一个高效、便捷、可靠的系统，通过某种应用软件共同一致地对外提供在线数据存储和业务访问服务。

云存储作为一种新兴的存储模式，具有不可抗拒的诸多优点：

（1）对政府机构用户。由于政府机构的特殊性，对其数据安全性和可备份性的要求特别严格。云存储的应用，避免了因不可抗力或操作不当情况等原因，而造成数据丢失所引发的严重后果，节约了大量额外财政支出。(www.chuimin.cn)

（2）对企业用户。云存储模式的不断成熟，使得企业可以通过网络，在云端建立包括数据库和各类信息管理系统在内的综合平台，实现远程移动办公，实现管理信息系统化。

（3）对个人用户。云存储模式的出现，为个人用户提供了几乎无限容量的稳定空间，以便其保存日益增多的照片、视频、音频、电子文档等个人数据。

目前看来，云存储还不那么完善和成熟，处于快速发展阶段。它的完善和成熟，不是单纯靠技术层面所能解决的。云存储要想得到类型不同、不同需求群体的共同认可，得到大范围的广泛应用，还有诸多问题亟待解决：

（1）安全性。不同用户的数据，包括着大量的机密和个人隐私等均被远程存储到同一个云存储提供商那里，如何才能保证其数据具有安全性和私密性，保证私有数据不被云存储提供商内部或无授权的用户浏览和散播，是制约云存储发展的首要问题。

（2）可靠性。若云端数据遭到破坏，造成数据的全部或部分丢失、缺损，云存储提供商能否快速全面地恢复数据，并保证数据的完整性。

（3）实用性和便捷性。通过密码验证或其他有效的形式，云存储提供商必须保证任何用户使用任何终端，均能通过网络在任何时间、地点享受到云存储的优质服务，并且做到操作简易和人性化。

（4）优质服务。用户与云存储提供商签订服务协议或合同后，将数据存储到云端，云存储提供商必须要保证提供7＊24小时不间断的优质贴心服务。对用户反馈的问题或意见，能及时解决和处理。

（5）低成本性。云存储的一大优势就是成本优势，因此云存储提供商应采取有效措施，在保证安全可靠的前提下，进行技术创新和改进，不断降低成本，促进云存储服务的大面积普及。

作为目前来说的一种先进技术，云存储占据着压倒性的优势，有着不可抗拒的吸引力，代表着未来存储发展的必然趋势。我们下一步的重点，将是从技术、用户需求等多层面、多角度着手，完全解决实用性、可靠性、安全性等问题，促进云存储的尽快成熟和完善，以便其早日获得广泛应用。

1.2.3　云服务

1）云服务的定义

“云计算”是指由几十万甚至上百万廉价的服务器所组成的网络，为用户提供所需要的计算机服务，这是近年来计算机科学领域中分布式计算、并行计算和网格计算的新发展。“云计算”将大规模的计算机阵列连接成一个向全球用户提供社会化计算机服务的网络，用户只需要一个能够上网的设备，如一台笔记本或者手机，在任何时间、任何地点、用任何可以连接至互联网的终端设备访问这些服务，就可以获得自己需要的计算机服务。我们将这种“云计算”为用户提供的服务称为“云服务”（黎加厚，2008）。云服务是采用云计算技术的网站为用户提供的不必下载、不必安装、上网即用、操作方便、功能丰富、价格低廉的互联网服务。

2）云服务的特点

Google指出“云服务”的特点——“①数据在云端，可靠和安全的数据存储；②软件在云端，无数的软件和服务置于云端的服务器中，不必下载软件，软件能动态升级；③无所不在的云计算，基于网络的“云”服务器的物理位置与用户无关，只要使用者能够使用接入网络的任何设备，登录即用，十分方便；④无限强大的云计算，为全球化的用户提供了无限空间。”

3）云服务的分类

目前业界普遍认为，云服务从服务类型的角度可分为三种模式。一是软件即服务（SAAS），包括与应用相关的所有基础设施的提供及软件服务，用户通过基于Web的前端与此服务进行交互；二是软件平台即服务（PAAS），包括软件API、开发环境和应用工具等，用户可通过浏览器接受其中的各类服务；三是基础设施即服务（IAAS），包括存储空间服务、网络设施服务、带宽服务和将各种资源虚拟化网络化的服务。

4）教育云服务

教育信息化云服务主要体现在教育云服务这个概念上，教育云是指以公开标准和服务为基础，实现物理资源的虚拟化，支持动态的扩展，为教育用户提供统一计算、存储、资源、应用等。在业务模式上建立统一的教育服务中心，统一管理与运营教育公共服务平台，教育用户可以以租用等方式使用各类资源。

教育云包括云计算辅助教学（Cloud Computing Assisted Instructions，CCAI）和云计算辅助教育（Clouds Computing Based Education，CCBE）等多种形式。（黎加厚，2008）

云计算辅助教学（Cloud Computing Assisted Instructions，CCAI）是指学校和教师利用“云计算”支持的教育“云服务”，构建个性化教学的信息化环境，支持教师的有效教学和学生的主动学习，促进学生高级思维能力和群体智慧发展，提高教育质量。也就是充分利用云计算所带来的云服务为我们的教学提供资源共享、存储空间无限的便利条件。

云计算辅助教育（Clouds Computing Based Education，CCBE），或者称为“基于云计算的教育”，是指在教育的各个领域中，利用云计算提供的服务来辅助教育教学活动。云计算辅助教育是一个新兴的学科概念，属于计算机科学和教育科学的交叉领域，它关注未来云计算时代的教育活动中各种要素的总和，主要探索云计算提供的服务在教育教学中的应用规律，与主流学习理论的支持和融合，相应的教育教学资源和过程的设计与管理等。

根据文献，“教育云”在2008年初开始在业界出现。教育云相关技术将对全人类的教育教学带来革命性的变化。这主要体现在以下几个方面：①优质数字化教学资源的获取将变得极为容易和便捷，因特网用户可以快速地获得国内外一流高校的各类优质精品课程。②泛在化的学习将逐步流行，人们可以随时随地通过各类终端获得他们想要了解的各类知识。

教育云在云端提供教育内容、教育应用、教育服务。教育云面向教育管理部门、学校、老师和学生乃至于家长，提供教育管理、学校管理、设施维护及管理、教学内容及资源、学习管理等应用及服务，如访客管理、宽带及设备管理、信息通告、教学资源管理及共享、学业分析等。教育云同时还面向教育应用及服务提供方，为教育管理部门、学校、老师、学生、家长提供有偿或无偿的教育应用服务。教育云的主体是教育管理云、校园云、教育服务云、用户云。校园云同时又是教育服务云以及用户云。

教育云代表云计算技术在学习上的应用，“云”的思想和理念改变了传统的学习方式，演化为一种教育资源的整合手段，由此发展出新的教育模式。杨滨、王文霞从“云服务”的实际应用状态出发，将目前我国教育中常见的“云服务”归为两大类，即固态“云服务”和常态“云服务”。结合两种状态的“云服务”现状，围绕教育中的教学、管理和科研等主要工作，可将固态“云服务”和常态“云服务”从应用的角度细分为八种服务状态，即：协作平台、电子邮箱、博客空间、网络贴吧、搜索引擎、QQ空间、QQ群服务、移动服务。

“云”的思想核心，就是资源的集中共享，即将所有资源集中到一个先进的平台上，使资源在统一的平台管理调配下，具备最大的灵活性和利用效率，最终以服务的形式提供给终端用户。教育云服务的发展方向可以借用黎加厚教授的观点：一切皆服务（Everything as a service），事事可在线（Everything online），更快更方便（Everything easy and quick），更加个性化（Everything Personal）。