受到新冠肺炎疫情的影響,今年的寒假變得史無前例的漫長。開學時間一推再推,從前背著書包跑學校的莘莘學子們不需要在路程上耗費時間,在家上網課就是響應政府號召。從前學校里一本正經的老師們也不得不開啟直播,紛紛化身主播在線激情教學。

大家經常會看到這樣的場景↓

從此次疫情不難看出,線上教學將會成為一種趨勢,
能承載大量數據與流量的線上教學平台則會成為未來的必需品。
那麼,怎樣才能搭建一個大規模的線上教學平台呢?

用 Amazon EC2 和 Amazon EBS + ELB + Auto Sacling group 的組合,以及 Moodle 和 BigBlueButton 這兩個成熟的開源軟體,結合 Amazon EFS、Amazon RDS、Amazon ElastiCache 和 Amazon CloudWatch 進行部署,就可以搭建一個大規模的在線教學平台。
AWS 雲存儲服務可以使在線教育平台存放更多的教學內容;AWS 彈性計算服務能夠實現平台的高可用性及持續性開發;AWS 同時擁有大數據、機器學習、多媒體、虛擬現實等先進技術。在 AWS 上構建線上教學平台會給學生與老師提供更好更順暢的網課體驗。

學生在家打開電腦,登上學習平台後,主頁上會顯示許多的選項框:課程搜索,訂購記錄,課程進度,作業提交等等。這些功能都必須依靠線上系統的服務的穩定性和靈活的擴展性,而 2C 的業務往往很難預估訪問量的趨勢發展。就像晚上六點到八點,線上學習的網頁訪問量往往比其他時段高几十倍,甚至更多。為什麼呢?因為這個時間媽媽們下班回家了,把重心都轉移到了小朋友們的學習上。

STEP1 設計平台架構:
設計平台架構的時候就要考慮到類似的情況,應用是否能經得住大流量高並發的考驗,是個嚴峻的問題。
Amazon EC2 和 Amazon EBS + ELB + Auto Sacling group 的組合無疑是個好選擇,這個組合能夠保障伺服器的穩定和彈性伸縮。

- Amazon EC2 擁有豐富的實例類型,包括計算、內存、GPU 等不同性能的優化類型;
- Amazon EBS 能適用於任何規模的吞吐量和事務密集型工作負載;
- 不用再自行搭建一些負載均衡的服務,Elastic load Balancing 能給我們帶來多種類型的負載均衡,無論是針對應用層還是網路層,都能可靠穩定的分配流量;
- 在流量激增的時候,除了高性能的 EC2 實例和自動輪訓分配流量的ELB,我們還需要 Auto Scaling 來自動的擴展機器來應對巨大的流量,也無需擔心高峰期之後資源的閑置問題,Auto Scaling 會自動關閉閑置的機器。

此次疫情引發的在線教學熱潮中,老師與學生們窘態百出:有假裝網路卡頓不想答題被揭穿的,有在課後與家人閑聊忘記關麥的;有申請主播把老師擠出直播間的調皮學生,還有上了比一學期課都多的體育老師。這些意外狀況除了讓我們捧腹大笑之外,也給我們提供了許多值得參考的需求。

STEP2 課程管理系統:
一個線上學習平台,除了需要穩定強大的架構,還要考慮應用層設計這一塊。從師生上網課期間多發的狀況不難發現,課程安排的管理以及直播期間的有效互動顯得尤為重要。採用 Moodle 和 BigBlueButton 這兩個海外比較成熟的開源軟體,結合 AWS 中國區域的服務:Amazon EFS、Amazon RDS、Amazon ElastiCache 和 Amazon CloudWatch 進行部署,就可以實現師生間穩定可靠的在線教學。

- Moodle是一個開源課程管理系統,採用 PHP + MySQL 的方式進行自由開源。Moodle 平台界面簡單、精巧,可以根據需要隨時調整界面,增減內容。在保持安全的前提下,讓老師能夠全面控制課程的所有設置,藉此能靈活開展課程活動,包括測驗、資源、問卷調查、作業、專題討論等。老師也能設置課程的登錄密碼,阻止那些閑雜人等進入。
- BigBlueButton 是一個為在線學習設計的開源的網路會議系統,支持實時共享音頻、視頻、幻燈片(帶有白板控制項)、聊天和屏幕。支持小班精品課程和分會議室安排大課來遠程教學,教師可以使用投票、表情符號、多用戶白板進行互動。課後老師也能將回訪內容分享給學生複習整理。
- Amazon EFS 可提供簡單、可擴展、完全託管的彈性 NFS 文件系統,為 Moodle 平台解決了使用過程中的持久化數據的存儲問題。
- 藉助完全託管的關係型資料庫 Amazon RDS ,它能自動執行耗時的管理任務,如硬體預置、資料庫設置、修補和備份等。解決了使用Moodle所需要人為管理Mysql資料庫的問題。
- 無需擔心訪問量大時資料庫的讀取負擔,Amazon ElastiCache 能緩存 Moodle 的會話和應用使用過程中的臨時數據。
- 通過 Amazon CloudWatch 來監控整體架構的運行情況。

使用 AWS 雲服務搭建大規模的線上教學平台,不僅架構服務穩定、可擴展性強,並且安全性高、成本低、部署速度快,能夠給予師生們穩定順暢的上課體驗。良好的用戶感受讓媽媽再也不用擔心我不想上網課啦!


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