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篇1

關鍵詞：云存儲；智能手機；文件管理；云實例；能量；帶寬

中圖分類號：TP315

文獻標志碼：A

文章編號：1001-9081（2016）11-3050-05

0 引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能手機已經(jīng)成為當前最具革命性的設備之一。根據(jù)Nielsens 2014年3月的報告，美國消費者智能手機普及率約為70.4%[1]。如今智能手機已經(jīng)無縫融入到人們的日常生活中，其角色遠超移動電話范疇。本文主要研究近期興起的一項技術(shù)，即智能手機的云存儲服務應用。一般而言，每個用戶在云中擁有一定的遠程存儲空間，通過互聯(lián)網(wǎng)可從不同設備訪問文件。這些云存儲服務可保證同步性和文件的一致性[2]。隨著智能手機的普及，用戶不可避免地需要將云存儲服務和他們的智能手機結(jié)合起來。然而，由于智能手機自身存在限制，用戶和開發(fā)人員遇到一些困難。首先，與常見臺式計算機和筆記本相比，智能手機的存儲空間有限；其次，蜂窩網(wǎng)絡的帶寬有限。于是，主要移動網(wǎng)絡運營商們往往對數(shù)據(jù)計劃施加約束，這些約束從根本上限制了服務可擴展性的提升； 再次，能耗問題是智能手機用戶的關鍵問題[3]。鑒于這些約束，大多數(shù)當前智能手機云存儲服務均采用相同的設計原則，即：不在本地存儲云中的文件拷貝，因為智能手機沒有足夠多的空間存放這些文件，而且下載這些文件會消耗大量帶寬和電量。相反，默認情況下只在智能手機上存儲元數(shù)據(jù)。雖然這種設計的效率較高，但是制約了應用性能的提升。對于智能手機用戶來說，利用本地拷貝即可輕松完成的部分文件操作（比如壓縮文件或?qū)⑽募鬏斀o其他用戶）變得異常困難甚至無法實現(xiàn)[4]。

為此，本文設計了一種基于云實例的文件管理系統(tǒng)（File Management system based on Cloud Instances， FM-CI），幫助智能手機用戶提升云存儲文件的性能?；舅悸肥峭ㄟ^建立云實例[5]來幫助用戶完成部分文件操作。FM-CI不要求用戶存儲文件的本地拷貝，且具有如下特點：1）豐富了移動設備可實現(xiàn)的文件操作種類，包括下載、壓縮、加密和轉(zhuǎn)換操作； 2）包括一種文件傳輸協(xié)議，支持兩個智能手機用戶從一個用戶的云存儲空間傳輸?shù)搅硪挥脩舻脑拼鎯臻g中； 3）為上述所有操作提供安全的解決方案，以便對共享的云實例（即其他用戶創(chuàng)建的實例）加以利用。

1 相關工作

云存儲問題是目前的研究熱點。文獻[6]提出了一種基于指紋魔方算法的云存儲數(shù)據(jù)保護機制。該機制通過用戶的指紋特征值控制魔方旋轉(zhuǎn)對文件進行加密，再利用門限分割技術(shù)將文件分割成小塊存儲到各個服務器中；需要恢復原文件時，先對各個服務器中的文件塊進行完整性驗證，找到不少于門限值數(shù)量的文件塊就能完整恢復文件；該機制保護了云存儲用戶的隱私數(shù)據(jù)，同時提高了云存儲系統(tǒng)的抗破壞能力和靈活性。文獻[7]針對采用主從式結(jié)構(gòu)的主流云存儲系統(tǒng)可能出現(xiàn)的性能瓶頸和可擴展問題，提出了基于Kademlia的負載均衡云存儲算法。文獻[8]針對如何選擇云存儲系統(tǒng)中可以關閉的節(jié)點集合問題，設計了基于輔助節(jié)點的貪心算法，并針對異構(gòu)云存儲系統(tǒng)的能耗優(yōu)化問題，提出了面向異構(gòu)云存儲系統(tǒng)的能耗優(yōu)化貪心算法。然而總的來說，以上的算法都需要較大的存儲空間，因此并不適用于智能手機，另外智能手機對于能耗的要求較高，這也進一步制約了這些算法在智能手機中的應用。

為了克服以上方案的不足，文獻[9]提出了一種用于智能手機的云存儲系統(tǒng)ThinkAir。該系統(tǒng)在當前運行時間系統(tǒng)之上部署了一種Android框架。它們還提供了一種動態(tài)運行時間系統(tǒng)，可確定某個應用組件該運行于移動設備上還是遠程服務器上，有效降低了移動設備的計算量，節(jié)省了手機存儲空間。除了卸除計算機量外，文獻[10]提出的SmartDiet方案還試圖將通信相關任務卸除給云端，以便節(jié)約智能手機的能量。文獻[11]分析了當前系統(tǒng)架構(gòu)及存儲協(xié)議可能導致的性能瓶頸，針對基于云P2P網(wǎng)絡的智能手機提出一種高效的反惡意軟件工具CloudShield。然而總的來說，以上方案都較為片面，其中文獻[9]主要關注如何降低移動設備的計算量，而文獻[10-11]則關注如何降低移動設備的能量。針對以上不足，本文設計了FM-CI，在降低移動設備計算量的同時還減少了能耗，幫助智能手機用戶提升了云存儲文件的性能。

2 云存儲服務

本文將Dropbox平臺[12]看成是一種典型的服務提供商，下面結(jié)合用戶應用對其架構(gòu)和功能進行簡要介紹。作為個人云存儲市場的主流解決方案，Dropbox基于亞馬遜簡易存儲服務（ Amazon Simple Storage Service， S3）為桌面和移動用戶提供跨平臺服務。Dropbox采用分層架構(gòu)：在底層，Amazon S3基礎設施提供基本的數(shù)據(jù)存儲和檢索接口；中間層是Dropbox核心系統(tǒng)，與S3存儲服務進行交互，為更高層應用提供服務；最頂層為正式的Dropbox應用及開發(fā)人員構(gòu)建第三方應用時用到的一組API接口。

為了對第三方應用進行管理，Dropbox為每個應用分配一個獨一無二的應用密鑰（app key）和應用密函（app secret）。當用戶啟動一個應用時，Dropbox服務器利用OAuth v1進行認證。當被用戶啟動時，第三方應用與Dropbox服務器進行通信，以獲得一個一次性請求令牌和請求密函。然后，應用利用一次性請求令牌和請求密函形成一個改向鏈接，并將該鏈接提供給用戶。當訪問該鏈接時，用戶將被提醒利用他的Dropbox賬號登錄，Dropbox服務器將驗證他的改向鏈接及用戶登錄信息。成功登錄之后，服務器將向應用返回一個訪問令牌和訪問密函，進而允許訪問用戶數(shù)據(jù)。

3 FM-CI

本章首先描述FM-CI框架和基于云輔助的文件操作； 然后，重點討論了FM-CI如何在兩個用戶的云存儲空間之間傳輸文件，其目標是在完成文件操作的同時，使網(wǎng)絡帶寬消耗最小。

3.1 FM-CI框架和基于云輔助的基本文件操作

在FM-CI中，每個移動設備關聯(lián)一個云存儲賬號。與其他應用類似，鑒于存儲空間和帶寬消耗約束，F(xiàn)M-CI默認情況下不在本地保存云端的文件。但是，F(xiàn)M-CI在移動設備上維護一個影子文件系統(tǒng)，以存儲云端文件的元數(shù)據(jù)。該本地文件系統(tǒng)基于服務提供商的API接口，且與云存儲同步。

FM-CI支持兩種類型的文件操作：第1種類型為服務提供商API接口可以普遍提供的基本文件操作，比如文件的創(chuàng)建、刪除和重命名；第2種類型為需要云實例提供幫助的復雜文件操作。FM-CI可鑒別用戶的操作請求屬于哪種類別，進而相應作出處理。第1種類別通過調(diào)用常規(guī)的API函數(shù)即可處理。對于第2種類別，F(xiàn)M-CI將創(chuàng)建一個云實例，然后將文件操作請求轉(zhuǎn)發(fā)給實例進行處理。具體而言，本文在FM-CI中設計了如下4種基于云輔助的文件操作：

下載 該操作允許用戶直接將文件下載到他的云存儲中。在FM-CI中，已知統(tǒng)一資源定位符（Uniform Resource Locator， URL）等目標文件位置后，云實例將獲取文件，然后將其上傳到用戶的云存儲中。因此，文件的下載和上傳不會消耗移動設備的帶寬。

壓縮 該操作允許用戶對存儲于云中的當前文件或目錄進行壓縮。如果用戶設備在本地存儲了目標文件的拷貝，則該操作可輕松完成，生成的壓縮文件可上傳到云存儲中。在FM-CI或針對移動設備的其他類似應用中，真正的文件內(nèi)容是無法獲得的。因此，文中設計了一種接口，支持用戶根據(jù)本地影子文件系統(tǒng)和元數(shù)據(jù)選擇目標文件，然后將壓縮操作轉(zhuǎn)發(fā)給云實例進行操作。云實例將從云存儲中獲得指定的文件，對其壓縮，然后將壓縮文件上傳到云存儲中。

加密 在FM-CI中，用戶可選擇目標文件及密碼套件，包括加密算法和密鑰。加密操作將發(fā)送給云實例。類似地，云實例將從用戶的云存儲中下載目標文件，對其加密，然后將密文發(fā)送回云存儲空間。

轉(zhuǎn)換 該操作專門針對圖片和視頻片斷等多媒體文件。在FM-CI中，用戶在瀏覽圖片時可明確可接受的分辨率，這一請求將由云實例處理。初始圖片將下載到實例中并根據(jù)用戶指定的分辨率將圖片轉(zhuǎn)換為體積更小的文件。最后，將轉(zhuǎn)換好的文件發(fā)送給用戶。

FM-CI通過啟動云實例來幫助用戶完成這些文件操作。在執(zhí)行文件操作期間，云實例將周期性地向智能手機發(fā)送心跳消息，以匯報進度和狀態(tài)。智能手機在與云存儲服務器和云實例交換控制信息時只消耗少量帶寬。

3.2 用戶間的文件傳輸

大多數(shù)云存儲服務允許用戶與其他用戶共享文件，但是不支持不同用戶空間之間復制文件。然而，用戶之間的文件共享無法代替文件傳輸（制作一份拷貝）。在文件共享時，一位用戶對共享文件的操作會對其他用戶產(chǎn)生影響。例如，如果用戶刪除共享文件，則所有其他用戶也將失去這些文件。圖1表示了不同用戶空間之間的文件傳輸問題。假設攜帶智能手機且支持數(shù)據(jù)計劃訂閱的兩名用戶相遇，這兩名用戶均在云端設有存儲空間。一位用戶（發(fā)送方）想將自己云存儲空間中的文件傳輸?shù)搅硪晃挥脩簦ń邮辗剑┑脑拼鎯臻g內(nèi)。本文希望提出一種高效的解決方案，既可為這一特性提供支持，又將消耗的網(wǎng)絡帶寬降到最低。在傳統(tǒng)的解決方案中，發(fā)送方可將目標文件下載到自己的智能手機上，然后通過互聯(lián)網(wǎng)或藍牙、近場通信（Near Field Communication， NFC）等近距離通信手段將文件傳輸?shù)浇邮辗降氖謾C上。在接收到文件時，接收方的手機可上傳文件或與云存儲進行文件同步。然而，這一方法從帶寬消耗角度來看效率較低，尤其是當文件較大時更是如此，比如說大量圖片和視頻片斷，因為發(fā)送方必須要下載所有文件而接收方必須要上傳所有文件。

在FM-CI中，采用如下的設計原則來解決上述問題，即：利用云實例來幫助用戶在各自云存儲空間之間傳輸文件。一般來說，云實例啟動后扮演中繼節(jié)點的角色。它從發(fā)送方的云存儲空間獲取目標文件，然后將其發(fā)送到接收方的云存儲空間。通過這種方式，發(fā)送方和接收方的智能手機可以不用保存目標文件的本地拷貝，只當智能手機和云實例/云存儲服務器間傳輸控制信息時消耗一定帶寬。然而，在實踐中使用云實例這種設計思想存在一定困難，因為發(fā)送方和接收方之間沒有建立信任。云實例可由發(fā)送方或接收方創(chuàng)建。無論是誰創(chuàng)建，對于沒有擁有云實例的那一方來說這種方案的安全性都較低，因為云實例需要獲得發(fā)送方和接收方的云存儲安全證書才能完成文件傳輸。

為了解決上述問題，本文為FM-CI提出一種解決方案，要求發(fā)送方和接收方均有云實例。具體來說，通過部署算法1來完成文件傳輸。假設用戶UA試圖將文件F（F也可表示一組文件）發(fā)送給用戶UB。假設Fsrc表示F在UA云存儲空間中的位置，F(xiàn)dst表示UB將在其云存儲空間存儲該文件的目的位置。算法1給出了文件傳輸?shù)闹饕襟E。首先，UA啟動一個云實例（IA），將可以訪問它的云存儲空間的安全證書上傳給實例。UA的請求也包括源文件位置Fsrc和中間文件位置URIF（統(tǒng)一資源標識符），以表明在實例中存儲F的位置。云實例將利用安全證書來把目標文件F下載到本地磁盤。此時，IA需要允許F被用戶UB訪問。它首先向UA發(fā)送中間文件位置URIF。然后，IA可設置F可被公共訪問，或者創(chuàng)建一個來賓賬戶， 接著設置F的權(quán)限以便只有來賓賬戶可訪問它。在后者情況下，作為來賓賬戶登錄所需要的安全信息，比如登錄密碼或身份文件，也需要返回給UA。然后，UA方的步驟便已經(jīng)完成。此時，UA需要向UB傳達訪問F所需要的信息。因為這一通信步驟涉及敏感信息，所以FM-CI采用NFC協(xié)議以便使URIF和可選登錄信息安全地從UA智能手機傳輸?shù)経B智能手機。對于接收方來說，UB也開啟一個云實例IB，該實例根據(jù)URIF從IA處獲取F。最后，IB把F上傳到Fdst。此時，發(fā)送方和接收方均開啟一個云實例作為各自的。F的數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生于云實例和云存儲服務器間，不會消耗用戶智能手機的帶寬。同時，訪問云存儲空間所需的安全證書只發(fā)送到同一擁有方創(chuàng)建的實例。因此，F(xiàn)M-CI中兩名用戶云存儲空間之間的文件傳輸既高效又安全。

算法1 從UA至UB的文件傳輸。

1）UA開啟一個云實例IA；

2）UAIA（蜂窩網(wǎng)絡）：UA訪問其云存儲空間的安全證書，源文件位置Fsrc，中間文件位置URIF；

3）IA從UA的云存儲空間中下載F，并將其存儲在URIF；

4）UAUB（NFC）：URIF（IA上的文件位置）；

5）UB開啟一個云實例IB；

6）UBIB（蜂窩網(wǎng)絡）：UB訪問其云存儲空間的安全證書，URIF，目的文件位置Fdst；

7）IB將F從IA（URIF）拷貝到其本地空間；

8）IB將F上傳到UB的云存儲空間（Fdst）。

4 基于共享云實例的解決方案

上面描述的解決方案通過開啟云實例作為輔助手段，使智能手機用戶可以對云端的文件進行管理。然而，在實踐中，下面兩種問題可能會影響上述解決方案的部署。首先，創(chuàng)建一個云實例會導致較大開銷，比如本文第5章實驗中這一開銷可達15～30s； 其次，開啟云實例的成本較高。雖然云服務較為便宜，但是頻繁開啟云實例仍然可能增加用戶的成本。

本章給出了FM-CI的改進版本，通過允許用戶相互之間共享云實例來解決上述開銷和成本問題?？梢赃@樣處理的原因在于：大多數(shù)云服務提供商按照一定的時間尺度為實例服務收取費用[5]。當執(zhí)行云操作而開啟云實例時，用戶在操作結(jié)束時可以不用結(jié)束實例。該實例可一直保存到將要額外收取成本費用時為止。例如，假設服務提供商以小時為單位為實例服務收費，當用戶開啟一個實例并在前5min內(nèi)結(jié)束其文件操作時，該實例可在其余55min內(nèi)保存活躍狀態(tài)，且無需額外支付費用。在該空閑時間內(nèi)，該實例可為其他用戶或同一用戶的其他文件操作提供服務。在用戶間共享實例的這種設計做法雖然提升了性能，但也帶來了安全問題。首先，用戶將其云存儲空間的安全證書上傳給其他用戶的云實例時，存在一定風險。實例所有者可以監(jiān)控并獲取安全證書，進而獲得用戶云存儲空間的訪問權(quán)。其次，當向公眾開放時，被共享的云實例可能被惡意用戶用來發(fā)起攻擊。

為此，本文提出一種基于受信任服務器的實例共享方案。該服務器既維護了一個包含可被共享的可用云實例的列表，又可對發(fā)出實例請求及共享實例的用戶進行協(xié)調(diào)。FM-CI利用如下兩條基本策略來解決安全問題：首先，實例的共享方式是開啟后臺服務并接收其他用戶的請求，而不是允許其他用戶登錄并隨意運行程序；其次，當使用一個共享實例時，用戶并不上傳自己未經(jīng)保密的云存儲賬戶的安全證書，而是以加密格式上傳。如此一來，實例的所有者無法訪問租賃用戶的云存儲空間，且所有用戶對共享實例的權(quán)限只限于指定的文件操作。

具體來說，本文設計中有3種類型的實體：受信任服務器S；希望對共享實例執(zhí)行文件操作的用戶UA；由另一個用戶UB所有的可用云實例I。受信任服務器擁有一個二進制程序P，該程序在共享實例上運行后即可向其他用戶提供FM-CI服務。一旦用戶（UB）決定共享其實例（I），則該實例將與服務器通信，并轉(zhuǎn)發(fā)I的基本信息，比如操作系統(tǒng)、硬件配置和剩余共享時間。服務器需要給出可執(zhí)行二進制程序P作為響應，可執(zhí)行程序中嵌入了密鑰kP。假設kP受到程序模糊技術(shù)的保護，且IB無法從P處獲得kP（見圖2）。

此外，服務器將周期性地更改kP，并重新編譯二進制程序。在接收到P時，I將把P作為一種服務加以運行，并準備好接收其他用戶的請求。另一方面，服務器把IB添加到可被共享的可用實例列表中。最后，每個被共享實例I可設置一個調(diào)度任務以便在額外收費出現(xiàn)前自動關閉實例。在關閉期間，I將通知服務器S誰將因此把I從可共享實例列表中刪除。

發(fā)送方UA向服務器S發(fā)送一個共享實例請求。在響應中，除了與單用戶操作相同的信息外，服務器還會額外發(fā)送回一個證書{UA，I}k，該證書是請求用戶ID和分配實例I的簽名。UA將會把加密后的安全證書、源文件位置（Fsrc）和中間文件位置（URIF）上傳給I。然后，UA將會把共享實例I和目標文件的位置（URIF）通知給接收方UB。該消息還附有來自S的證書，以便接收方可驗證共享實例I是否合法。接著，接收方UB向服務器發(fā)送一個含有UA和I的請求，確認有一個共享實例I為UA提供服務之后，服務器將向UB返回RB和kB，以便UB可按照與UA相同的方式對其安全證書加密。最后，UB向共享實例I上傳加密后的安全證書、中間文件位置（URIF）及目標文件位置（Fdst）。

5 性能評估

本章給出了FM-CI在實驗中的性能評估結(jié)果。將FM-CI部署在支持Dropbox存儲服務的安卓平臺上，并在Google Nexus智能手機上對其進行了測試。對基于云輔助的操作，文中使用Amazon Web Service（AWS）[5]提供的服務，所有實驗在Micro實例上進行?？紤]的主要性能指標包括時間開銷和帶寬消耗。對每種實驗配置，本文進行5次獨立實驗，然后取均值并在本章中給出。

5.1 基本的文件操作

下面首先給出正式Dropbox API接口實現(xiàn)的基本文件操作的帶寬消耗情況。在該測試中，利用包含1000個測試文件（每個22B）的“test”文件夾來創(chuàng)建一個新的Dropbox賬戶。測試的操作包括：1）登錄Dropbox；2）創(chuàng)建/刪除一個文件夾（在根目錄下）；3）創(chuàng)建/刪除/重命名一個文件（在“test”文件夾下）；4）進入/離開一個文件夾（“test”文件夾）。

對每種文件操作，Dropbox服務器要求附上安全證書，且通信過程基于安全套接層（Secure Socket Layer， SSL）。如圖3所示，登錄過程消耗的帶寬最多，原因一方面是由于進行驗證，另一方面是由于Dropbox API接口不斷地獲取元數(shù)據(jù)以便與本地影子文件系統(tǒng)同步或?qū)Ρ镜赜白游募到y(tǒng)進行更新。創(chuàng)建和刪除一個空文件夾需要分別消耗7.3KB和3.9KB，在所有測試操作中的成本最低。創(chuàng)建和刪除一個文本文件的情況與前一情況類似。當測試“test”文件夾時，將會導致更多的帶寬消耗（15.5KB和11.2KB）。原因是由于該文件夾包括1000個其他文件，一旦文件夾發(fā)生變化，Dropbox API接口將重新獲取里面列表上的文件。最后，當用戶進入文件夾然后離開時，帶寬成本（9.7KB）略低于創(chuàng)建/刪除文件情況。

5.2 云輔助的高級文件操作

下面評估FM-CI中基于云輔助的文件操作，尤其是文件下載和壓縮。首先給出開啟一個云實例的開銷，然后給出如果有云實例可用時文件操作的性能。用于評估的工作負載包括4組文件：1幅圖片（16MB）、5幅圖片（83MB）、2個視頻片斷（63MB和127MB）。

開啟一個云實例的開銷 選擇一天中的不同時間進行了5組測試，每組測試包括5次AWS Micro實例開啟操作，當用戶可以登錄實例時操作結(jié)束。開啟云實例的開銷見圖4?？傮w來說，該操作非常耗時，因為所有的測試場景下實例開啟時間均超過15s。在發(fā)送完請求后，用戶必須要等待較長時間，直到云實例將要準備好為止。在本節(jié)其余部分，性能開銷不包括實例開啟的初始階段。

下載操作的開銷 在該測試中，本文設置云實例下載工作負載中的文件，并將其上傳到Dropbox存儲空間中。目標文件寄存于某一服務器中。從表1可以看出，上傳/下載開銷與文件尺寸基本成正比。上傳的速度要快于下載，因為使用的實例（AWS EC2）和Dropbox服務（AWS S3）屬于同一云服務提供商。總體來說，傳輸率為12.9Mb/s，遠高于通過蜂窩網(wǎng)絡將文件下載到智能手機再將其上傳到Dropbox云存儲空間上。

壓縮操作的開銷 測試了Dropbox文件的壓縮操作。具體來說，文中使用gzip對下載到云實例上的文件進行壓縮，然后將壓縮后的文件上傳到Dropbox云存儲空間上。表2給出了該操作的時間開銷情況。上傳過程正常來說開銷最大，其次是下載和壓縮過程。FM-CI中該操作的速度較快。例如，壓縮1幅圖像和5幅圖像總共耗時10.4s和38.7s。這兩種情況下壓縮文件的體積分別為7.7MB和40.0MB。

高級文件操作的帶寬消耗 高級文件操作的帶寬消耗比較類似，因為只需要傳輸控制信息。鑒于篇幅所限，只在表3中給出了壓縮操作的性能。包括從智能手機傳輸?shù)皆茖嵗目刂菩畔⒃趦?nèi)的上行鏈路成本非常小。下行鏈路帶寬隨著文件尺寸的不同而不同，主要被匯報操作狀態(tài)的周期性心跳消息所消耗。

5.3 用戶間的文件傳輸

在該操作中，實例從發(fā)送方的存儲空間中下載目標文件，然后上傳給接收方的存儲空間。當使用共享實例時，與受信任服務器進行通信的額外成本與總體性能相比可忽略不計。表4給出了利用共享實例進行文件傳輸時導致的時間和帶寬開銷（發(fā)送方和接收方）。在本文部署中，服務器處寄存的二進制程序為4.9MB。

5.4 不同方案的對比

最后，為了進一步體現(xiàn)本文系統(tǒng)的優(yōu)越性，將本文設計的FM-CI和目前最新的SmartDiet方案[10]和CloudShield方案[11]在時間開銷和能耗方案進行了對比，實驗結(jié)果分別如圖5和表5所示。圖5給出了上傳/下載5幅圖片時三種方案的時間開銷對比結(jié)果，可以看到，無論是上傳還是下載操作，F(xiàn)M-CI的時間開銷總是小于SmartDiet和CloudShield。這主要是因為FM-CI允許用戶互相之間共享云實例，從而避免了系統(tǒng)頻繁開啟云實例所需要消耗的那一部分時間，因此取得了更好的結(jié)果。

表5給出了傳輸不同負載時三種方案的能耗對比結(jié)果。可以看到，隨著傳輸負載的增加，三種方案的能耗都在迅速上升。但總的來說FM-CI的能耗要低于SmartDiet 和CloudShield。這主要是因為SmartDiet 和CloudShield都是將目標文件下載到自己的智能手機上，然后通過近距離通信手段將文件傳輸?shù)浇邮辗降氖謾C上，當文件較大時，能耗也將激增。而FM-CI利用云實例來幫助用戶在各自云存儲空間之間傳輸文件，它從發(fā)送方的云存儲空間獲取目標文件，然后將其發(fā)送到接收方的云存儲空間。通過這種方式，發(fā)送方和接收方的智能手機可以不用保存目標文件的本地拷貝，因此極大地降低了系統(tǒng)能耗。

6 結(jié)語

本文設計了面向智能手機的云存儲系統(tǒng)FM-CI，它通過利用云實例來幫助智能手機用戶對云端的文件進行管理。FM-CI豐富了文件操作種類，且不需要本地的文件拷貝； 此外，F(xiàn)M-CI支持用戶間傳輸文件， FM-CI中的所有文件操作可安全運行于共享實例上。下一步工作的重點是研究面向智能手機的云數(shù)據(jù)隱私保護問題，進一步提高移面向移動設備的云服務安全性。

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篇2

核心素養(yǎng)的提出，引發(fā)了學界和廣大教師的熱烈討論。研究者和一線語文教師對什么是語文核心素養(yǎng)，撰寫了大量的研究文章，從不同角度進行了廣泛深入的探討。新修訂的高中語文課程標準提出，所謂語文核心素養(yǎng)，是指學生學習語文學科之后所形成的具有語文學科特點的關鍵成就，包括語言建構(gòu)與運用、思維發(fā)展與提升、審美鑒賞與創(chuàng)造、文化傳承與理解四個方面，是語文學科最重要的素養(yǎng)。

隨著課程改革的深入推進，語文學科也將提出各學段學生發(fā)展核心素養(yǎng)的體系，明確學生應具備的適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力。目前學界對語文核心素養(yǎng)是什么討論得比較多，對老師在語文課堂上如何發(fā)展學生語文核心素養(yǎng)，理論研究和實踐研究都遠遠不足。

本人去年申報的重慶市教育科學十三五規(guī)劃課題《基于語文核心素養(yǎng)培養(yǎng)的中學語文課堂觀察研究》，試圖從課堂觀察的角度，對教師在語文課堂發(fā)展學生核心素養(yǎng)進行實踐研究。

所謂課堂觀察，是指研究者或觀察者帶著明確的目的，在課堂教學活動的自然狀態(tài)下，憑借自身感官（如眼、耳等）以及有關輔助工具（觀察表、錄音錄像設備等）直接或間接（主要是直接）從課堂情境中收集資料，并依據(jù)資料進行相應研究的一種教育科學研究方法。通過課堂觀察，可以直觀地發(fā)現(xiàn)教師在課堂上發(fā)展了學生的哪些語文素養(yǎng)，如何發(fā)展學生的語文核心素養(yǎng)，教師從文本中挖掘了哪些語文核心素養(yǎng)并進行有效訓練，學生達成了哪些語文核心素養(yǎng)。

課堂觀察能否科學有效地開展，關鍵是要設計出適合中學語文課堂觀察的觀察量表。

為了便于課堂觀察，我們從語文核心素養(yǎng)的四個方面分別設計了課堂觀察量表，然后組織多次討論修訂，用修訂的觀察表在初高中不同層次的學校（重點中學/普通中學）和不同層次班級（優(yōu)/中/差）進行課堂觀察研究。

語言建構(gòu)與運用。我們設計了六個觀察視角，即積累、整合、語感、語理、語境、表達。每個視角選取幾個觀察點供觀察者進行觀察記錄。如積累，我們就選取了“課堂上教師進行了哪些有意識的語言積累訓練？”“課堂上學生進行了哪些語言積累？”“學生積累語言的習慣如何？”幾個觀察點，提示觀察者客觀及時進行記錄。

思維發(fā)展與提升。我們設計了直覺思維、形象思維、邏輯思維、創(chuàng)造思維、思維敏捷性、思維批判性六個觀察視角。每個視角也選取幾個觀察點供觀察者課堂進行觀察記錄。如形象思維，我們就選取了“學生在課堂上是否表現(xiàn)出良好的聯(lián)想能力？”“學生在課堂上是否表現(xiàn)出良好的想象能力？”“教師在課堂上是否有意識地培養(yǎng)學生聯(lián)想和想象能力？”幾個觀察點。

審美鑒賞與創(chuàng)造。我們設計了體驗、感悟、欣賞、評價、表現(xiàn)、創(chuàng)新六個觀察視角。每個視角也選取幾個觀察點供觀察者課堂進行觀察記錄。如感悟，我們就選取了“學生在課堂上對文學形象獲得了哪些感悟？”“學生在課堂上是否感悟到作品的思想和藝術(shù)魅力？”“教師在課堂上給學生提供了哪些引導和幫助來豐富學生的閱讀感悟？”幾個觀察點。

文化理解與傳承。我們設計了意識、態(tài)度、鑒別、傳承、關注、參與六個觀察視角。每個視角也選取幾個觀察點供觀察者課堂進行觀察記錄。如鑒別，我們就選取了“學生能否用歷史的眼光和現(xiàn)代觀念審視古代作品”“學生能否比較分析不同民族作品在文化觀念上的異同”“教師為學生文化理解和鑒別提供了哪些指導和幫助”幾個觀察點。

要進行真實的課堂觀察研究，首先上課教師呈現(xiàn)的課應該是未經(jīng)集體打磨的原生態(tài)的課，保證研究樣本的真實性；其次是研究課最好在錄播室上，并進行全程錄像，便于及時保留上課記錄和課后“復課”，使觀察記錄準確完整；三是每個觀察者只記錄一個觀察維度的內(nèi)容，便于觀察集中，研究聚焦；四是觀察者只記錄課堂上發(fā)生了什么，記錄時不對教學事件進行評價，保證后續(xù)研究“讓事實說話”，使研究更客觀；五是課堂觀察研究要按“課前會議（了解授課意圖）――課中觀察（按四個觀察維度詳細記錄課堂事件）――課后會議（分析觀察記錄后討論語文核心素養(yǎng)的課堂實施和達成情況）”三步進行，保C研究過程的完整性；六是對課堂觀察量表記錄的內(nèi)容進行綜合分析，撰寫課堂觀察報告，提出改進教師教學行為的意見和建議。

參考文獻：

[1]教育部：《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》。

篇3

關鍵詞：中職語文；口語交際；軟實力；重要性

在社會生活實踐過程中，口語交際的重要性是不言而喻的。良好的口語交際能力是現(xiàn)代公民的重要素養(yǎng)，它不僅僅是語言能力，還是一種做人的能力、交往的能力、做事的能力。中職學校培養(yǎng)的學生大部分畢業(yè)后將直接走向社會，因此，口語交際能力的培養(yǎng)對他們而言顯得更為迫切，是構(gòu)成他們就業(yè)競爭力的關鍵能力之一。培養(yǎng)學生的口語交際能力是中職語文教學大綱的基本要求，更是適應社會發(fā)展的需要。語文教師要強化口語交際教學，努力提高學生口語交際能力，以適應學生將來生活和就業(yè)的需要。

一、重視課前三分鐘說話，培養(yǎng)學生的口語交際能力

每次講課之前用三分鐘說話的形式對學生進行口語訓練，在確定演講題目的時候堅持立足課堂、拓展課外、口語訓練生活化的原則。例如圣誕節(jié)那天的口語交際訓練題目懸：現(xiàn)在許多中國人愿意過外國人的節(jié)日，你喜歡嗎？談談你的看法？母親節(jié)那天出的題目是：請談談你對母親的看法。每次黑板上寫好題目后，請學生思考兩分鐘，由學生到講臺上說話。第一學期，一些學生的普通話水平很低，上來之后一說話全班同學都笑。有的學生站在講臺前根本不敢說話，局促不安，揪耳朵，摳鼻子；有的學生根本就不敢走到講臺上來，學生講完后由教師和學生點評，點評的時候，學生也表現(xiàn)出了極高的熱情，爭先恐后地各抒己見。經(jīng)過一個學期的訓練，每個學生都有兩到三次上臺說話的機會，學生當眾說話的水平大幅度提高，在眾人面前說話能克服羞怯心理，表情大方自然，效果很好。隨著課前三分鐘說話活動的深入開展，筆者開始要求學生在講臺前說話要有條理，說話之前要打好腹稿，分層次地說明問題；有時筆者也把課前三分鐘說話變成詞語串聯(lián)故事，給學生找出幾個相關的詞語，讓學生充分發(fā)揮想象力，根據(jù)老師提供的詞語說一段話，或者根據(jù)這些詞語講一個小故事，學生想象奇特，內(nèi)容豐富多樣，學生在愉快的氛圍中完成了一次次成功的口語交際訓練。經(jīng)過長期訓練，不僅培養(yǎng)和鍛煉了學生的口頭表達能力，而且擴大了學生的視野，豐富和充實了他們的課外知識，提高了他們的是非判斷力，同時也溝通了師生之間的感情。課前三分鐘說話培養(yǎng)他們有了一張能說會道的嘴，敢于在眾人面前講話不膽怯，為學生們今后走向社會、廣泛地進行人際交往打下了良好的基礎。

二、圍繞大綱、目標確定項目，在實踐教學中要注重一個“明”字

《職業(yè)高中語文教學大綱》明確指出：“教給學生在不同情境中交談的方法，并通過實踐活動，結(jié)合專業(yè)設置情境，提高他們的口語交際能力。”在實施項目教學時，項目的選取要包含主要的教學內(nèi)容，依據(jù)人才培養(yǎng)目標的需要，充分體現(xiàn)教學大綱的要求。所選項目要包含全部教學內(nèi)容并盡可能結(jié)合多項知識點，合理地綜合若干教學模塊，有利于學生學會應用所學的知識解決具體的問題，使技能和知識得到遷移。例如，《語文》（基礎模塊下冊）第二單元的“訪談”專題口語交際訓練。訪談是以談話為主要方式來了解某人、某事、某種行為或態(tài)度的一種調(diào)查方法。調(diào)查研究是一項基本的能力，同時也是一種常用的工作方法，對于中職學生來講是必需、必備的一種基礎能力。如果局限在課堂上，就很難讓學生得到真正意義上的訓練。針對學生對活動課感興趣的特點，根據(jù)大綱、教材的要求，把“企業(yè)文化”訪談作為本次口語交際訓練項目來實施，做好資料的查詢工作，列出詳細的訪談提綱，訪談后及時整理記錄，形成后續(xù)思路，嘗試獨立或合作進行訪談提綱的擬寫和具體人物或事件的訪談。學生通過對企業(yè)的實際走訪、對員工的訪談，了解了企業(yè)文化，對促進自身職業(yè)能力和職業(yè)生涯的發(fā)展具有重要的作用。

三、做好學生評價，讓全體學生都想說

在傳統(tǒng)的語文口語教學過程中，教師都是根據(jù)學生的學習成績進行評價，這樣的教學評價過于表面，很難使學生的語文口語能力得到提高。隨著社會的飛速發(fā)展，社會對人才的要求也越來越高，為了使學生在未來的社會中更好地生活和工作，有自己的一席之地，教師應該改變傳統(tǒng)的教學模式，通過開展全方位多樣化的教學評價提高學生的語文口語交際水平，從而促進學生綜合能力的發(fā)展。因此，在語文課堂上，教師應該構(gòu)建一個健全的教學評價機制，在評價過程中還要將學生的口語交際能力納入評價的范圍，讓學生認識到口語交際對學生的重要性，從而對W生進行全面的評價。在評價的時候，教師還應該讓學生積極地參與到課堂中，除了教師對學生進行評價之外，還可以讓學生對學生進行評價，學生之間經(jīng)常接觸能夠更加全面地對彼此進行評價。通過這樣的評價，教師對學生的了解會更加充分。在以后的教學過程中，教師也能夠做到因材施教，從而提高學生的口語交際能力，提升學生的綜合素質(zhì)。

四、開展活動，達到學以致用之目的

口語交際的重要內(nèi)容就是“交際”，重視人與人之間的溝通和交流。教師在組織口語交際授課的時候，一定要注重培養(yǎng)學生和教師之間的互動。學生口語交際的空間比較廣闊，學生在課外也可以實現(xiàn)口語交際訓練，班級集體活動和主題班會也是鍛煉學生口語交際能力的有利契機。教師要想高效的提升學生口語交際水平就要精心的準備各種活動，可以借助課前演講的機會來使每一個學生不斷的展現(xiàn)自己；可以借助課上朗讀、發(fā)言的機會，不斷的培養(yǎng)學生的自信心，使學生的口語表達更加的流利；教師可以組織學生參加各類社會交際活動，比如，社會調(diào)查、聯(lián)歡會、公益演出等等。教師一定要注重培養(yǎng)學生的自己動手能力，只有親身感受記憶才能最深刻，教師一定要給學生創(chuàng)造更多的表現(xiàn)機會，從而實現(xiàn)對學生口語交際能力的培養(yǎng)。為學生走向社會，從事某一職業(yè)打下堅實的基礎。

著名教育家葉圣陶說過：“語文教學的最終目標是：精于思想、寓于情感，工于表達?？谡Z交際教學在語文課堂中對體現(xiàn)“堅持以就業(yè)為導向，深化職業(yè)教育教學改革”這一教育宗旨，有不可替代的作用。作為教師的我們，在中職口語交際課程中創(chuàng)設情境，利用情境教學法提高教學效率，是勢在必行的，也是完全可行的?？谡Z交際模塊教學是一種全新的教學，是新時代培養(yǎng)學生的口語交際能力的一個重要目標。作為教師的我們面向中職生，要研究創(chuàng)意之路，培養(yǎng)學生口語交際才能。

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