CC BY
70
ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ АППАРАТНО - ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ
О.П. Гущин, зав. лаб. Правовой информатики Институт права, социального управления и безопасности Тел.: + 7 3412 916012, E-mail: oleg@jf.uni.udm.ru Удмуртский государственный университет http://751610.3412.ru
This article describes the practical application of using Web portals and cluster- oriented strategies in communicating and training students.
Структура учебного процесса с развитием аппаратно-программных средств претерпевает существенные изменения. В лаборатории Правовой информатики Института права, социального управления и безопасности (ИПСУБ) Удмуртского государственного университета проводятся исследования проблем с точки зрения взаимодействия технических и социальных факторов. Данная работа затрагивает внедрение новых средств обучения на базе современных теоретических и практических разработок в этой области.
Введение. В настоящее время объем информации, требуемой для качественного обеспечения учебного процесса, растет лавинообразно. Обычные бумажные технологии мало отвечают современным требованиям. В связи с тем, что электронные средства предоставляют обширные возможности по обработке, хранению и выдаче электронных документов, количество компьютерной техники, используемой преподавателями и сотрудниками нашего института, ежегодно увеличивается. Для сравнения в 1989 г. в УдГУ использовалось несколько десятков PC Intel 86 совместимых компьютеров. В настоящее время в нашем институте уже более 1500 персональных компьютеров без учета компьютерной техники, находящейся в личном использовании студентов и преподавателей. Уровень обеспеченности компьютерной техникой превышает 80%. Подобные тенденции характерны для многих высших учебных заведений в целом. Однако отдача от использования компьютеров в целом достаточно низкая [1]. В лучшем случае ис-
пользуются оцифрованные экземпляры обычных бумажных учебников.].
Вместе с тем возможности новых технических средств обучения используются не в полной мере [2]. Исследуя ряд работ в этой области, приходишь к выводу, что нужно использовать решения крупных компаний, например [3], или серьезные готовые платформы, предлагающие аналогичные по функциональности решения [4
1. Мобильные системы
Крупнейшие зарубежные компании,
например фирма Intel, развивают «мобильное направление» в образовании. Их инициатива «Образование для будущего» охватывает в России более 300 тысяч студентов и преподавателей вузов, и на эти цели фирма потратила более 10 млн долл. [5]. В Удмуртском государственном университете, благодаря поддержке Евросоюза по проекту Тем- пус, студенты имеют возможность приобщится к новейшим компьютерным технологиям. По этому проекту были приобретены мобильные компьютерные системы для проведения презентаций. Данное нововведение позволило проводить занятия с большей эффективностью, что подтверждается результатами федерального тестирования. При применении новых технологий уровень остаточных знаний студентов повысился в среднем на 26%. С результатами можно ознакомится на www.fepo.ru.
2. Информационно - поисковые и тестовые оболочки
В целях дальнейшего перевода учебного процесса на компьютерные технологии была внедрена тестовая система «ОЛИМП», (Рис. 1,2 - см. цв. вставку) и программная оболочка «КОДЕКС», позволяющая в кратчайшие сроки создавать гипертекстовые интерактивные мультимедиа учебники и системы электронного тестирования, что дало возможность дополнить учебно-методический потенциал по многим преподавае
мым дисциплинам.
Внедрению и развитию электронных средств компьютерного представления информации способствовали дополнительные факторы:
•обеспечение недорогим и сравнительно быстрым Интернетом (Интранетом) на основе ADSL и CDMA;
•использование мультимедиа презентаций в учебном процессе;
•большое количество студентов, в том числе и в удаленных филиалах. *
Указанные выше факторы привели к накоплению информации учебно-методического характера, в том числе мультимедиа презентаций и мультимедиа учебников (Рис. 3 - см. цв. вставку).
3. Web- портал
С ростом информации данного вида, учитывая, что информация была рассредоточена по большому количеству компьютеров, появилась необходимость структурировать и классифицировать созданные электронные учебно-методические средства [6]. Потребовалась поддержка учебного процесса в виде WWW-портала, для которого были установлены следующие требования:
•обеспечивать: достаточную масштабируемость и производительность; быструю и экономичную обслуживаемость; низкую стоимость владения; интеграцию данных из различных источников;
•гарантировать необходимый уровень готовности;
•способствовать увеличению производительности пользователей.
4. Кластерные решения Существует несколько причин применения кластерных технологий. Первая проблема - это проблема обеспечения необходимого уровня отказоустойчивости системы [7] для WWW портала. Следует отметить, что в настоящее время любое компьютерное оборудование реализует идеи отказоустойчивости. Современные серверы используют резервные блоки питания, вентиляторы, дублирующиеся контроллеры, процессоры, а также технологии виртуального и реального зеркалирования памяти (оперативной и постоянной).
Необходимый уровень надежности фиксируется в соглашении об уровне сервиса SLA (Service Level Agreement). В настоящее время серверное оборудование и программное обеспечение без применения кластерных технологий обеспечивают надежность на уровне не более 99%, что соответ
ствует времени простоя до 3,7 дней в год. Для целей обеспечения непрерывного учебного процесса этого бывает недостаточно. Вторая и основная проблема внедрения кластерных систем - это использование продуктов производителей программного обеспечения гипертекстовых информационно-поисковых систем. Для обновления данных систем приходилось останавливать соответствующие веб-службы, что снижало эффективность работы аппаратно-программного комплекса в целом, учитывая большое количество удаленных клиентов. Приемлемое решение, при котором можно останавливать веб-службы, не прерывая работы, - использование кластерных систем. При этом можно существенно повысить уровень готовности. Приведенное ниже решение обеспечивает SLA на уровне 99,99%.
4.1. Практическая реализация кластерной системы
Техническим специалистам, без сомнения, будут интересны особенности реализации программной и аппаратной части данного кластера (рис. 4 - см. цв. вставку).
Реализация кластера предполагается на базе серверов Vist Forward ВН2, которые построены на основе серверной архитектуры Intel SE7520BD2SATAD2 (Brandon) с поддержкой работы двух процессоров Intel Хеоп 3 ГГц, с частотой системной шины 800MHz, двух каналов памяти Registered ЕСС DDR2-400 общим объемом 4 GB, технологий PCI-X 133 MHz и PCI Express. Сетевые коммуникации выполнены на основе технологии Gigabit Ethernet на медной витой паре. Используются серверные сетевые платы фирмы 3Com Gigabit Server Pro, Коммутаторы 3Com 5500S1, маршрутизатор -брандмауэр уровня предприятия D-Link. NAS реализован на изделии фирмы Mylex Disk Array 1200.
В качестве операционной системы была выбрана Windows 2003 Server Enterprise, обеспечивающая необходимую надежность и масштабируемость, интеграцию в существующую компьютерную сеть.
Рассмотрим подробнее программное обеспечение кластера.
4.2. NLB
На программном уровне кластер состоит из двух модулей. Ключевое звено первого модуля - служба Network Load Balancing (NLB - балансировка сетевой нагрузки).
NLB входит в состав операционной системы Windows 2003 Server Enterprise и представляет собой IP - балансировщик на-
грузки. Данная служба распределяет входящие запросы IP между несколькими узлами, обеспечивая масштабируемость и готовность. Для внешнего наблюдателя узлы имеют один IP-адрес. Удовлетворить растущий пользовательский спрос на сетевые ресурсы достаточно просто - нужно увеличить число узлов NLB-кластера.
На рис. 5 показан внешний NLB-интерфейс критически важного для работы сервера, такого как SQL Server, работающий на кластере. Внешний NLB-интерфейс обеспечивает основную часть операций связи, которые в ином случае были бы возложены на кластер SQL Server. Кроме балансировки нагрузки повышается и готовность, поскольку NLB-кластер направляет клиентские запросы на сервер. При отказе NLB узла нагрузка будет немедленно передана на оставшиеся работоспособные узлы и пользователь не заметит перерыва в обслуживании.
Рис.5. Кластер фирмы Stratus Technologies
Принцип работы NLB сервера следующий.
Сессии обрабатываются, используя базовое программное обеспечение NLB службы - NDIS-драйвер, расположенный между сетевым контроллером и TCP/IP. Такой драйвер устанавливается на каждом сервере NLB-кластера. NLB-узлы, или серверы, имеют общий виртуальный IP-адрес (VIP, зарегистрированный в службе DNS), который представляет требуемый сетевой ресурс. NLB-серверы принимают пользовательские запросы, отвечает лишь один. При определении сервера, откликающегося на запрос, используется метод балансировки нагрузки, основанный на алгоритме быстрого хеширования, учитывающий клиентский IP-адрес, номер порта или оба эти параметра. Можно указать аффинность и распределить трафик между серверами (на одни серверы приходится менее интенсивный трафик, чем на другие). Вследствие периодического обмена контрольными посылками NLB-узлы немедленно оповещаются о изменениях в кластере, таких как отказ или до
бавление узла. Если обнаружены любые изменения, NLB служба начинает процедуру конвергенции, автоматически согласовывает изменения и перераспределяет входящую нагрузку.
4.3. Кластеры серверов
Несмотря на заметно более высокую по сравнению с Windows 2000 стабильностью, кластерная служба, известная еще со времен использования NT Server 4.0 как Microsoft Cluster Server, предназначена для повышения уровня готовности путем отработки отказов (failover) и обратной передачи управления (failback) и для поэтапной модернизации. При любом отказе производится обработка отказа, которая состоит в передаче задач приложения отказавшего на одном узле кластера на другой узел. При возобновлении работы отказавшего узла после восстановления отказавшего приложения производится обратная передача управления. Microsoft Cluster Server Service - кластерная служба, которая управляет обработкой отказов приложений, выполняемых в кластере, исключая любые потери данных, связанных с отказавшей программой. Возможная модернизация предусматривает поочередное обновление узлов кластера, чтобы не останавливать работу приложения на время модернизации.
4.4. Обзор существующих решений
Подобные решения на базе программного продукта Windows 2003 Server Enterprise используются другими фирмами и компаниями. Аналогичные решения предлагают COMPAQ и Hewlett Packard серии NONSTOP. Компания Stratus Technologies планирует в 2007 г. выпустить новую модель ftServer Wseries 5700 семейства отказоустойчивых серверов под управлением ОС Windows на базе двухъядерных процессоров Intel XEON. Кластерное решение фирмы Stratus Technologies будет обеспечивать SLA на уровне 99,999. Цена двухузлового кластера ftServer Wseries 5700 примерно в шесть раз дороже.
Заключение. Описываемый программно-аппаратный комплекс обладает возможностью адаптации учебного материала индивидуально для каждого слушателя в соответствии с его особенностями, уровнем восприятия учебного материала, уровнем знаний и навыков и личных предпочтений, ти пом операционной системы и др. В реализации программно-аппаратного комплекса заложены возможности обмена - информацией с аналогичными системами, поддерживаю-
щими XML и SOAP.
Применение кластерной технологии на базе операционной системы Windows 2003 Server Enterprise Edition полностью удовле-
творяет требованиям по масштабируемости, отказоустойчивости и надежности для целей обеспечения веб поддержки учебного процесса.
Литература.
1. Виштак О.В., Ефремов Р.В. Новые информационные технологии при решении проблем учебного процесса в вузе // Сб. научн. тр. «Образование и наука в третьем тысячелетии. Алтайский ГУ, 2004. -
С. 102-106.
2. Houghton J.W., Crisis and Transition: The Economics of Scholarly Communication // Learned Publishing, 14 (July), 2005. - P.167-176.
3. Microsoft Corporation: Educational Program, 2006. [Электронный ресурс]
Режим доступа: http://www.microsoft.com/Rus/Education/Lg/Overview/default.mspx свободный. -Загл. с экрана.
4. Гребнев А. Н. AtLeap - база для ИС научных коммуникаций в высшей школе. Материалы конференции «Свободное программное обеспечение в высшей школе»,
Университет г. Переславля имени А.К. Айламазяна,2006.С.106-112.
5. Intel Corporation, Innovation in Education, 2006. [Электронный ресурс]
Режим доступа: http://www.intel.com/cd/corporate/education/emea/rus/272876.htm. свободный. - Загл. с экрана.
6. Создание Web-решений высокой доступности на основе Microsoft Windows 2003 Server Enterprise Server. MCSE , издательство Microsoft Press, 2001. - 540 с. Microsoft Corporation, An Overview of Windows Clustering Technologies, 2006. [Электронный ресурс] Режим доступа: свободный. — Загл. с экрана.
7. http://technet2.microsoft.com/WindowsServer/en/library/c35dd48b-4fbc-4eee-8e5c-2a9a35cf63b21033.mspx?mfr=true
8. Разработка инфраструктуры сетевых служб Microsoft Windows 2003. MCSE, издательство Microsoft Press, 2005 . - 542 с.
9. Microsoft Internet Security and Acceleration Server 2004. MCSE, издательство Microsoft Press, 2005 . - 231 с.
10. Проектирование и реализация баз данных Microsoft SQL Server 2000. MCSE, издательство Microsoft Press, . - 512 с.
РАЗВИТИЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО КАПИТАЛА В УСЛОВИЯХ ПЕРЕХОДА К ОБЩЕСТВУ ЗНАНИЯ
О.В. Красина, к. полит. н., снс лаб. Социальных исследований И.А. Крутий, к. социол. н., директор Институт комплексных социологических исследований Тел.: 737-88-37, доб. 31-90; E-mail: lpo@mur.ru Современная гуманитарная академия http://www.muh.ru
Analyzing the category of human capital, authors of this article state that the significance of educational capital as a component of human capital is growing rapidly as a result of «knowledge-society» development. The notion of human capital and information technologies has got strong connotations with each other recently. From being just a measure for human capital development, information technologies are transforming gradually into its component, creating the basis for constant improvement of human's capital.
Анализируя состояние современного общества, нельзя не отдавать себе отчета в важности информационных технологий в его развитии. Сегодня фраза «кто владеет информацией, тот владеет миром» превратилась в лозунг современной цивилизации.
В условиях современного общества
различают три вида информации, определяющих как ее содержание, так и цель:
- передача (информация выступает как упрощенная форма знания, с помощью которой происходит обучение и социализация следующих поколений);
- трансформация (информация понима-
