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大数据及云计算技术在智慧校园中的整合与应用研究

时间:2022-10-27 19:40:20 来源:网友投稿

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XtjhjV@学习等任务的实现,还能够降低分布式数据集处理时的工作负载。

1.2云计算机技术

云计算平台是面向服务的可扩展信息系统,其包含Open-Stack云管理平台、分布式计算技术等组成架构,借助于云计算平台,可以对校园内多种业务功能进行部署与管理,为用户提供多种动态可扩展的基础服务。

1)OpenStack云管理平台。openStack云管理平台,是基于Linux内核的系统管理平台,其可以安装多种跨平台的应用程序,在完成系统存储、网络等构架设置后,就可以运用该云管理平台,展开多种信息化网络服务的部署,包括基础设施服务、平台服务和软件服务等的提供,具体框架如图1所示。比如在需要软件定义存储时,应通过服务器、软件定义子网的部署,遵循云计算的数据整合、存储流程,实现不同网络端口数据信息的共享、迁移与动态分配,来保证数据存储于同一个数据中心。

2)分布式计算与网格计算技术。分布式计算为多种计算技术的集合,包括Web service、Agent、网格计算等技术,其主要通过将数据分解为多个小部分进行并行处理,来完成海量数据的随时随地地的大批量处理。首先中间件技术在分布式系统、应用程序之间的协调,可以促进不同应用软件,在多个计算机硬件上的运行,这不仅能够有效减少单个计算机处理器的工作负载,也可以解决海量、复杂数据的运算处理难题。而网格计算技术为分布式计算的一种,其开展数据处理实现流程为:应用层将数据处理任务分配至虚拟计算机,然后由计算机硬件对多种数据资源,进行协调、分配与并行处理,最终完成多种网络数据资源的运算与存储,虚拟存储服务器可以保证系统功能拓展、数据存储的实现。

2高校智慧校园信息平台的网络体系架构

高校智慧校园建设是网络服务、线下服务的整合,要通过利用大数据技术、云计算技术、物联网技术等,构建完善的教学与管理系统,进行多种计算机硬件设备、信息化服务融合,才能保证智能化数据处理、综合业务管理服务的提供,提高院系综合事务治理、教学管理的水平。因此当下高校智慧校园信息管理平台体系的建构,主要包括感知层、网络通信层、大数据业务支撑层、智慧校园应用层、终端层等组成部分,不同层级分别负责网络搭建、数据处理、系统建设、服务提供等逻辑指令的执行,具体如图2所示:

1)智能感知层。智能感知层为智慧校园最基础层级,主要负责近距离传感通讯的信息读取,包括ZigBee协议、WSN无线传感网络、RFID射频识别、NFC近距离通信等技术,可以采集校园网络中出现的多种感应数据。首先ZigBee无线协议、WSN无线传感网络,是智能感知层的重要网络技术,WSN网络有无线网关、传感器节点等组成,其能够将微型传感器感测到的数据信息,经由ZigBee无线数据传输控制协议,传输至附近的计算机,然后再传输至校内网络系统中。而RFID无线射频识别技术,主要用于移动硬件设备的识别、读取,RFID读取器在不接触识别物体的情况下,能够读取芯片中储存的数据信息,证件识别速度、识别与验证的安全性非常高,可以对教师及学生的活动状况进行感知、监测。

2)网络通信层。网络通信层包含多种通信传输技术,如IPv4/IPv6有线网络、3G/4G移动网络、WiFi等通信模式,以及IP协议、通用网关接口协议等网络洗衣,主要为高校师生用户提供高速、稳定、便捷的互联网访问服务。

3)大数据业务支撑层。大数据业务支撑层,是大数据及云计算技术应用、实现的主要层级,也是智慧校园建设的关键层级。大数据业务支撑层中包含云平台服务器、后台数据库等硬件设备,以及数据挖掘引擎、数据仓库、分布式数据存储等软件,通常负责对搜集到的数据信息进行挖掘、整合处理与分析。一般在大数据业务信息的处理过程中,会先构建网络虚拟化服务器,然后利用分布式计算技术、分布式存储技术等,展开海量数据的并行处理,最后将聚合过的数据存储至分布式数据库。

4)智慧校园应用层。智慧校园应用层中包含多种应用系统,通过将不同信息服务整合至某一应用程序中,可以完成一系列校内信息管理工作,如协同办公、教务管理、学生管理、一卡通管理、综合信息管理等重要场景,都可以使用校园信息管理系统,进行教务教学、科研、生活服务的提供。(5)终端层。校园网络用户属于智慧校园建设的终端层,智能手机、平板电脑、PC等终端设备,可以被广泛应用于不同的校园环境、服务场景中。

3大数据及云计算技术在智慧校园中的整合与应用

3.1智慧校园的大数据资源调度与处理平台设计

大数据中心网络平台,主要为智慧校园建设提供数据采集、处理与存储父亲,具有操作简便、安全稳定、数据信息准确等特点。通过在Hadoop MapReduce虚拟计算环境,利用数据挖掘引擎(spark)、数据交换与存储系统,可以完成对海量校园网数据的抽取、清洗、转换、整合与分析,从而实现数据在不同业务系统之间的互相传输、共享。在这一数据资源的调度、集群负载、运算处理过程中,要首先对访问的用户进行身份认证,使用SpringWeb Flow框架,在后台服务器对登录的用户身份进行统一识别,并通过统一信息入口平台,将不同应用系统中的数据运算、业务服务形成有效整合。

本文利用Map-Reduce任务编译器,对获取到的数据进行资源调度的算法实现。使用优先级较高的priority值,对数据集群节点、文件系统接口、数据处理的任务流程展开动态配置与设计,数据资源调度与优化算法的权值代码实现为:

3.2智慧校园的云计算开发环境与平台部署设计

智慧校园云服务主要借助于OpenStack操作平台,进行校园网络中存储服务、虚拟运算等的组织运行。首先利用OpenvSwitch多层虚拟交换机,能够为校内不同主体提供基于IaaS的Internet服务,通过接入二层网络、三层网络等网络接口,形成物理主机、VM虚拟机与校园网之间的连接。校园网络开发者无须关注应用程序的底层架构,只需使用通用性的云计算平台,对现有数据资源计算、业务服务,做出合理的服务器控制节点、计算机节点配置,就可以实现智慧校园基础设施服务、平台服务、软件应用服务、终端业务的建设。

例如:智慧校园网络中多种业务系统的实现,可以通过基础设施即服务的公有云、私有云服务,对所使用的数据资源、网络存储、物理服务器、后台数据库等进行租用,并在上面部署任何需要的应用程序,来展开教务管理系统、教学管理系统、学生管理系统、综合信息系统、移动校园系统、一卡通系统等的建设,以满足不同教师及学生主体多元化的业务服务需求。

4结束语

大数据及云计算技术为智慧校园建设的主要技术,通过云服务开发平台、分布式数据库、分布式文件系统等体系的建构,可以对采集到的海量数据信息,进行数据挖掘、抽取、清洗与整合等,从而得到更加可靠、准确的数据内容。因此依托open-stack开源软件,搭建虚拟化计算机、虚拟化客户服务器等網络组成架构,能够完成对不同数据资源的匹配与部署,并为智慧校园网络基础信息平台的设计提供可行的解决方案。

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