4. 2015 年全國電信研討會 11 月 26 日 桃園 台灣
圖五、雲端學習平台評定學生單元測驗結果
學生在完成單元學習後，將會進入課後測驗，如圖
六，針對單元學習成果進行檢測，並會提醒學生已經回
答正確的答案與整體答案正確率，並允許學生重覆作
答，以提升學生學習成效與興趣。
圖六、雲端學習平台課程單元的學習測驗
結論與未來工作
本研究成功運用Eucalyptus私有雲結合Openshift公
有雲，再整合Nginx網頁伺服器、HHVM、PHP-FPM、
Wordpress內容管理系統、PHP語言設計與MySQL資料
庫系統，完成混合雲端HHVM容錯自動移轉PHP-FPM之
數位學習平台實現，本研究使用Nginx與HHVM進行伺
服器PHP運算性能遠高於其他參考伺服器超過20倍以
上。進一步將伺服器HHVM服務停止，模擬HHVM服務
發生故障，本研究成果可自動容錯切換到PHP-FPM執行
模式，惟測性能發現下降到與他參考伺服器性能相當接
近程度。未來成果發展可逐步增加私有雲與公有雲內虛
擬電腦數量，另一方面，隨著雲端規模的增大，資訊安
全將成為挑戰課題，亦將是未來主要研究工作之一。
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![2015 年全國電信研討會 11 月 26 日 桃園 台灣
陳慶順、胡大湘、許麻、莊煙進、莊豐嘉、黃柏翰、陳益祥、呂沛儒、林立佳、唐竺佑
大葉大學電機工程學系
e-mail: cschen@mail.dyu.edu.tw
摘要—本研究以 Eucalyptus 雲端架構建置私有雲並
結合 Openshift 公有雲之平台即服務，再運用 Nginx 網
頁伺服器、Wordpress 內容管理系統、PHP 語言設計與
MySQL 資料庫系統，並使用 HHVM 自動容錯移轉
PHP-FPM，完成一混合雲端之數位學習平台實現，數
位學習平台主要基於 Wordpress 內容管理系統與 PHP
語言設計，具有使用者身分識別、教師所見即所得
WYSIWYG 設計數位課程、學生學習數位影音文字教
材、線上作答評分、線上討論等主要功能。本研究採用
Eucalyptus、Openshift、Nginx、HHVM、PHP-FPM、
MySQL、Wordpress 等均為免費開放源碼自由軟體，
未來設計功能提升與應用延伸，均為可能。1
關鍵字: 混合雲端運算,Eucalyptus,Openshift,數位學習,
Nginx, PHP, HHVM, PHP-FPM, MySQL.
一、 導論
隨著將計算能力、儲存空間、網路頻寬、各類軟
體...這些計算資源簡化成為可由網路遠端應的服務，
雲端運算越來越受重視並具競爭力，這些雲端運算服務
可以採用使用者付費型態進行[1]。美國國家標準技術研
究 所 (Nation Institute of Standard and Technology, NIST)
總結雲端運算五個基本特徵:自助式隨需服務、廣闊網路
存取、共享資源庫、快速的彈性或擴充、可量測的服
務。NIST也定義了雲端運算四個部署模式(私有雲、社
群雲-數個組織因共同利益考量所建構者、公有雲、混
合雲)與三個服務模式(軟體即服務SaaS、平台即服務
PaaS、基礎設施即服務IaaS)[2,3]。
許多全球領導企業，例如:Microsoft, IBM, VMware,
AT&T, 與 Apple 針對未來迫切需求的雲端應用，均發展
自有創新的雲端服務[4]。混合雲兼具私有雲維持私有企
業的資訊系統投資與公有雲彈性運算資源特點。私有雲
具有完全自訂、穩健管理、安全性設計等優勢，公有雲
具有以量計費、降低成本、高彈性等優勢，兼具公有雲
與私有雲優勢的混合雲為雲端運算現今主流應用[5]，可
有效提升企業營收1.9倍與總利潤2.4倍，80%的市場反應
為優異。最近學術界也進行有關混合雲的部署、負載管
理、任務排程、保全等課題研究[6-9]。
另一方面，在雲端數位學習方面，2011年潘英豪進
行科技教室導入雲端網路教學方法之研議[10]，以在企
1
本研究由教育部補助智慧終端併雲端技術運用之軟體人才推升計
畫與雲端互動式 程式設計教學與資訊科學扎根教育計畫完成。
業中導入雲端系統的經驗與知識背景分析其可能之不利
缺失與困難處，討論雲端科技導入到學校及教育等教學
環境的實施方式與建議，並探討雲端網路教學與科技教
室結合所帶來的優勢和價值。2013年陳信欽等人探討影
片註記學習系統在機構學課程之應用與評估[11]，透過
科技接受模式來探討學生使用影片註記系統的滿意度。
研究結果顯示學生對於影片註記系統有良好的接受態度
及使用意圖。
進一步的，PHP是一種開發網際伺服端應用程式的
語 言 ， PHP 廣 受 歡 迎 使 用 但 執 行 效 率 有 待 提 升 。
HHVM[12]是一即時編譯器與PHP執行模組，在許多性
能測試中，可提升執行速度數倍之多。
基於前述科技與產業發展趨勢，促進本研究投入基
於混合雲端架構之數位學習平台相關研究。本研究主要
目的以Eucalyptus雲端架構建置私有雲並結合Openshift
公 有 雲 之 平 台 即服 務 ， 再 運 用 Nginx 網 頁 伺 服 器 、
HHVM、PHP-FPM、Wordpress內容管理系統、PHP語
言設計與MySQL資料庫系統，完成一混合雲端之數位學
習平台實現。本論文其他內涵，第二節探討有關數位學
習平台架構與Nginx網頁伺服器、HHVM、PHP-FPM、
Wordpress內容管理系統、PHP語言設計與MySQL資料
庫系統，第三節為數位學習平台實現之結果與討論。
二、 數位學習平台架構
本研究發展之數位學習平台Eucalyptus私有雲硬體
架構採用節電微型伺服器[13]，有關性能規格如後，主
機板:ASRock Rack C2750D4I，CPU:Intel Atom C2705八
核自動超頻時脈2.6GHz，記憶體:DDR3-1600 32GB，硬
碟:6TB (3TBx2，RAID-1磁碟陣列映射)。數位學習平台
Openshit 公 有 雲 硬 體 架 構 ， 有 關 性 能 規 格 如 後 ，
CPU:Intel Xeon E5-2670 四 核 時 脈 2.5GHz ， 記 憶
體:16GB，硬碟:125GB。混合雲端之數位學習平台，具
有私有雲八部虛擬電腦與公有雲八部虛擬電腦，同步提
供數位學習的雲端運算服務，每一部虛擬電腦均運行
Linux 作業系統，並運行獨立的Nginx 網頁伺服器、
HHVM、PHP-FPM、Wordpress內容管理系統與共用的
MySQL資料庫。在混合雲端十六部虛擬電腦以外，並建
置一個Nginx反向代理伺服器提供大量服務需求時所需
的負載平衡服務，架構如圖一。
使用 HHVM 容錯移轉至 PHP-FPM 之混合雲端數位學習平台](https://image.slidesharecdn.com/nst2015-hhvmphp-fpm-151020024919-lva1-app6891/85/Nst2015-hhvm-php-fpm-1-320.jpg)
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圖一、混合雲端之數位學習平台架構
本論文運用的Nginx是一款由俄羅斯程式設計師Igor
Sysoev於2004年所開發輕量級的開放源碼網頁伺服器、
反向代理伺服器以及電子信件（IMAP/POP3）代理伺服
器[14]。Nginx具有占用記憶體少，穩定性高等優勢。在
實際的網站運作中，可以支援二萬至四萬個訪客同時連
結。伴隨網路與智慧型行動裝置快速發展，網站激增的
同步(high-concurrency)訪客量造成伺服器運行的極大壓
力。運用Nginx HTTP與反向代理伺服器進行負載平衡與
最佳化快取，對網站效能可有極大的提升[15]。因此本
研究在混合雲端虛擬電腦以外，建置一個Nginx反向代
理伺服器提供負載平衡服務，以有效提升網站效能。
本 研 究 應 用 的 PHP （ 全 稱 ： PHP ： Hypertext
Preprocessor，即「PHP：超文字預處理器」）是一種開
放源碼的通用電腦腳本語言[16]，尤其適用於網路開發
並可嵌入HTML中使用。PHP的語法融合C語言、Java和
Perl等流行電腦語言的特點，PHP的主要目標是快速編
寫動態頁面，其動態特性發展於2015年也有研究進行探
討[17]。PHP大多執行在網頁伺服器上，透過執行PHP程
式碼來產生使用者瀏覽的網頁。PHP可以在多數的伺服
器和作業系統上執行，而且使用PHP完全是免費的。根
據2013年4月的統計資料，PHP已經被安裝在超過2億
4400萬個網站和210萬台伺服器上[18]。本論文運用PHP
語言對WordPress進行客製化設計，逐步進行數位學習
平台的實現。
PHP-FPM (PHP FastCGI 行程管理)主要接收並處理
網頁伺服器傳來的需求，管理相關的PHP行程緒池，其
中每一PHP行程緒存在時間比每單一HTTP需求要長，故
能因應10, 50, 100, 500或更多的HTTP需求。本研究中，
安裝Nginx與PHP-FPM用來執行PHP應用程式。進一步
的，HHVM於2013發行，是另一種可替換的PHP引擎，
它的即時編譯器提供優於PHP-FPM數倍執行效率的優
勢。實際上WordPress整合HHVM的執行效率比一般的
安裝快上3.9倍[19]。 本研究增加安裝HHVM，提升PHP
應用程式的執行效率。
本論文運用的WordPress [20]是一乾淨的開放源碼軟
體，它的根源和開發可以推回到2001年b2/cafelog [21]部
落格發佈工具的承接，目前已經發展成為一款專業的網
站內容管理系統(Content Management System, CMS)，並
與Joomla和Drupal共領開源CMS的潮流。WordPress遵循
GNU通用公共授權, GPL授權，安裝到HTTP伺服器需要
PHP語言(5.2.4 版本以上)以及MySQL資料庫(5.0.2版本
以上)才能正常運作。WordPress具有經營與管理、發表
作品、客製化設計、建立內容、彙整與搜尋、討論與迴
響、建立與管理網誌鏈結等許多特點與優勢[22]。經過
對網頁載入時間、網頁數位量、CSS檔案量、JavaScript
檔案量以WordPress、Joomla和Drupal進行性能分析統計
比較，研究發現Joomla和Drupal較適用於企業內部網
站，在實務網站應用設計中，WordPress是最好的選擇
[23]。
MySQL 本是一個開放原始碼的關聯式資料庫管理系
統，2009 年甲骨文公司（Oracle）收購昇陽微系統公司
後，MySQL 成為 Oracle 旗下產品。MySQL 在過去由於
效能高、成本低、可靠性好，已經成為最流行的開源資
料庫，因此被廣泛地應用在 Internet 上的中小型網站
中。MySQL 逐漸用於更多大規模網站和應用，比如維
基百科、Google 和 Facebook 等網站[24]。2013 年雲端
MySQL 叢集更進一步運用來進行大規模網際資料查詢
相關研究，性能雖較 HBase 叢集較弱，但顯示出具備大
規模資料庫處理的能力[25]。本研究採用 MySQL 社群
版（MySQL 之中唯一的免費開源版本）進行有關研
究。為達到以 Web 介面簡易管理 MySQL 資料庫的功
能，本論文運用 PHP 設計的 phpMyAdmin [26]資料庫管
理工具，遠端進行管理 MySQL 資料庫，並簡便的建
立、修改、刪除使用者、資料庫及資料表與資料備份。
三、 結果與討論
由表一可發現，使用Nginx與HHVM的伺服器PHP
運算性能遠高於其他參考伺服器超過20倍以上。將伺服
器HHVM服務停止，模擬未來HHVM服務故障，本研究
成果可自動容錯切換到PHP-FPM執行模式，再檢測性能
發現與他參考伺服器性能相當接近，如表二。
使用者身分識別功能實現部分，除一般帳號密碼檢
核外，增加智慧型人工輸入判別功能，如圖二。使用者
需增加輸入以阿拉伯數字與國字大寫數字隨機產生的加
圖二、雲端學習平台使用者身分登入識別](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)