P2P Grids环境下教育资源共享机制研究

摘要

目前，我国中小学已陆续建立了自己的校园网，并积累了大量的数字教学资源。但各地教育资源建设自成体系，无法实现有效的交流，带来了人力物力的极大浪费。网格作为一种日益流行的分布式计算平台，为各类资源的共享问题提供了一种有效的解决方案。数据网格广泛应用于数据密集型计算，为大数据量、分布存储数据资源提供快速的信息检索和数据访问的支持。因此，使用数据网格技术可以有效地将地理分散的各类教育资源进行整合，为授权用户提供分布式地资源检索和共享访问机制。构建高性能的教育资源网格可以有效地解决教育资源的共享问题。
　　教育资源网格作为数据网格的一种，具有其自身的特点。教育资源共享面向 PC机，资源分散地存放在不同学校的教研室中，节点自由进出，节点自治，传统数据网格的组织模式已经很难适应这种变化，而 P2P Grids则可以较好地解决这个问题。P2P可以作为网格节点间共享和交互数据的协议，提供基础设施和应用的多样性，应用表明，使用基于P2P的结构来进行网格环境下的资源发现和信息检索是一种合理的方法，本文即讨论在这种环境下的教育资源共享问题。
　　在前人的工作基础上，本文的主要研究工作及创新如下:
　　(1)研究中小学教育资源基于P2P Grids的新一代网络资源共享体系结构。在资源分布存放的前提下，利用P2P和网格的相关技术组织、管理这些资源，实现教育资源高质量的广泛共享。针对于教育资源共享节点动态性、自治性和层次性的特点，提出一种基于扩充树的节点组织结构。
　　(2)研究教育资源信息交换规范，研究统一的信息和资源表示模型。针对教育资源分布性和异构性的特点，研究、定义 P2P教育资源网格内部的数据共享和交换规范，这些资源交换规范实现了各类异构信息和服务的协调与集成。
　　(3)在基于扩充树的节点组织结构基础之上，研究P2P Grids教育资源网格的服务调用和转发，提出一种基于代理云的服务调用模型。该模型包含持久化对象管理器、服务调用管理器和服务异常处理器三个核心部件，提供服务的实例化、持久化、调用、转发以及异常处理功能。通过该模型，任何用户对资源的访问请求都可以交付给服务代理云，由它自动选择合适的代理去调用相关的服务。
　　(4)针对教育资源网格基于层次扩充树的节点组织结构和基于代理云的服务调用模型，提出一种基于分层 P2P结构的教育资源网格分布式检索模型(DRM-HP2P)，该模型使用Web服务技术为资源节点的本地资源检索进行了封装，使用P2P方式进行域内检索，并通过该域内的管理节点向其它管理域转发检索请求，启动多个域内检索，最后将检索结果合并后返回。应用表明，该模型有较高的效率。
　　(5)研究P2P Grids环境下高分布资源的信息检索和全文检索，提出一种基于单维语义向量组的Top-k全文信息检索算法。该算法对经典的VSM模型进行了改进，利用教育资源网格管理节点的单维语义向量组数据，节点直接计算文档资源和检索向量的全局语义相关度，并结合文档本身属性进行Top-k评分，实现了在分布式环境下的全文信息检索，并利用检索结果的反馈更新单维语义向量组数据；算法提出一种结合检索向量语义相关度和节点属性的Top-k阈值策略，在保证检索结果有效性的前提下，提高了分布式 Top-k检索的效率。
　　(6)设计和实现了P2P Grids环境下教育资源共享网格平台。该平台基于SOA架构，界面友好，易操作，系统的功能包括资源的添加、修改、删除以及资源的发现与检索，实现了教育资源的整合和共享。平台能够从大量资源节点中发现符合用户需求的资源信息，提供教育资源信息检索服务，实现了广域范围内分布式的资源检索和定位，并提供资源管理(各类教学资源的添加、删除、修改、审核，资源的传输、预览和交易等)、节点管理以及用户管理(包括注册用户的登陆、审核与授权等)等支撑功能。

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英文摘要

第一章 绪论

1.1 本文的研究对象、目的和意义

1.2 当前教育资源共享研究的现状和不足

1.3 本文的解决方案和主要创新点

1.4 本文的组织结构

第二章 P2P Grids 相关技术研究

2.1 P2P 资源共享技术研究

2.2 网格相关技术研究

2.3 P2P Grids 的研究现状及前景

2.4 本章小结

第三章 P2P Grids 环境下教育资源共享的理论模型

3.1 P2P-ERGrid 基于扩充树的节点组织结构

3.2 P2P-ERGrid 资源汇聚层和元数据目录

3.3 P2P-ERGrid 基于代理云的服务调用模型

3.4 本章小结

第四章 P2P-ERGrid 环境下资源分布式检索和查找模型

4.1 DRM-HP2P 底层资源检索和服务封装

4.2 DRM-HP2P 的域内检索

4.3 域内活跃节点的动态更新机制

4.4 DRM-HP2P 的域间检索

4.5 DRM-HP2P 的缓存策略

4.6 DRM-HP2P 原型系统的算法和分析

4.7 性能分析与测试

4.8 本章小结

第五章 P2P-ERGrid 环境下一种有效的分布式 Top-k 全文检索算法

5.1 相关研究

5.2 基于单维语义向量组的 Top-k 全文检索算法

5.3 实验分析

5.4 本章小结

第六章 P2P 教育资源网格平台的设计与实现

6.1 教育资源网格平台的整体架构

6.2 教育资源网格平台的用户管理模块

6.3 教育资源网格平台的节点管理模块

6.4 教育资源网格平台的资源管理模块

6.5 本章小结

第七章 结束语

7.1 本文的主要工作总结

7.2 进一步的工作

参考文献

在学期间发表的论文及参与的项目

致谢