淺談云計算在計算機實訓教學中的應用

云計算最早由IBM在2007年底提出，其前身是分布式計算、網格計算和效用計算，旨在降低成本，提供可擴展和高可用性的計算。云計算提供了一種新的商業計算模式，為計算機實訓教學提供了新的思路。本文介紹了云計算的定義和特點，初步探討了使用桌面云來解決計算機實訓教學中存在的困難。

一、云計算的定義和特點

1.云計算的定義

目前，云計算沒有統一的定義。IBM在技術白皮書“Cloud Computing”中對云計算的定義為：云計算是用來描述系統平臺以及應用程序類型的一個術語。云計算平臺可以按需動態地提供配置、重配置以及取消服務。云計算平臺中的服務器可以是物理的服務器，也可以是虛擬的服務器。云計算描述了一種可以通過互聯網進行訪問的可擴展的應用程序。任何一個用戶可以通過一個合適的互聯網接入設備和一個標準的瀏覽器就能夠訪問云計算應用程序。

Luis M.Vaquero等學者綜合多個云計算定義后，將云定義為：云是一個大量易于使用和訪問的虛擬資源池（這里的資源是指例如硬件、開發平臺或者服務），這些資源可以根據負載進行動態重配置，從而優化資源的使用率。這些資源池通常由基礎設施提供商按照等級服務協議（Service Level Agreement，SLAs）采用按需付費（Pay-Per-Use）的模式開發管理。

目前學術界和工業界對云計算的定義都僅限于云計算的一個或幾個層面。如下圖所示：

■

云服務中的三個服務層次

其中，SaaS（Software as a Service）是指將某些特定軟件功能作為一類服務提供給終端用戶（Client）；PaaS（Platform as a Service）是指將軟件開發平臺作為一類服務提供給用戶；IaaS（Infrastructure as a Service）是指將虛擬化的基礎設施作為一類服務提供給用戶。

本文總結這些定義之后，將云計算的含義理解為：構架在大規模廉價服務器集群之上，運用虛擬化技術，通過網絡提供基礎設施、開發平臺、應用軟件等服務的一種計算模式。

2.云計算的特點

（1）資源虛擬化及資源的自動管理和配置。虛擬化是云計算的主要特征，它實現了軟件和硬件的分離。利用虛擬化技術，將資源分享給不同用戶，資源的放置、管理與分配策略對用戶透明。

（2）彈性服務。服務的規模可快速伸縮，以自動適應業務負載的動態變化，避免了因為服務器性能過載或冗余而導致的服務質量下降或資源浪費。

（3）高可靠性和可用性。云計算系統使用數據冗余和分布式存儲來提高數據的可靠性。云計算系統可以自動檢測失效節點，將失效節點排除，不影響系統的正常運行。

（4）按需服務降低成本。云計算按需提供服務，按需付費，以服務的形式為用戶提供應用程序、開發平臺、基礎設施等資源，為用戶節省了軟硬件購置和運維費用，并且用戶可以根據需要定制、修改服務，提高了用戶的資金利用效率。

二、計算機實訓教學的現狀

現代化教學方式已經離不開計算機的輔助。隨著高校辦學規模不斷擴大，傳統的實訓教學管理方式已經很難滿足計算機課程實訓教學的要求，在教學中面臨如下幾個困境：

1.對于桌面和應用的維護和管理成本巨大。桌面系統和應用軟件的日趨復雜及升級換代，常常需要采用新操作系統和新硬件與之相配套，這就需要大量的人力來大規模地構建、測試并安裝新系統。

2.學校各間教室的服務器相互獨立，資源利用率低，維護和升級效率低下。

3.安全性差。一旦某間教室的服務器出現意外宕機，則會直接導致在該間教室上課的學生無法進行正常教學，從而影響學校教學質量。

4.為防止學生誤操作導致數據丟失，學校必須在每臺電腦中安裝硬盤保護卡，以確保每次重啟桌面時，數據恢復到初始狀態，但是，這就給學生的學習帶來不便，且未能解決信息安全方面存在的風險。

因此，我們需要一個新的教學平臺，該平臺可以降低成本，集中管理學校IT架構、提升服務器資源利用率、增強計算機教室的管理性和安全性。

三、桌面云的定義及發展現狀

IBM云計算智能商務桌面云（IBM Smart Business Desktop Cloud）的介紹頁面中，對桌面云的定義是：“可以通過瘦客戶端或者其他任何與網絡相連的設備來訪問跨平臺的應用程序，以及整個客戶桌面。”也就是說我們只需要一個瘦客戶端設備，或者其他任何可以連接網絡的設備，通過瀏覽器，即可訪問云端的個人桌面以及各種應用。

目前，IBM、惠普、SUN、華為等大的企業都在桌面云中有很多投入，如IBM的只能商務桌面云、SUN的Sunray解決方案等。基于云計算的桌面云將是虛擬桌面的一個重要發展方向。

四、桌面云在計算機實訓教學中的應用價值

隨著云計算的進一步發展和成熟，根據目前計算機輔助教學特點及困難，不難看出云計算輔助教學將是今后教學的重要發展方向，而基于云計算的虛擬桌面（簡稱云桌面），將為我們解決計算機實訓教學的具體困難。

然而，傳統的虛擬桌面在部署復雜且開銷巨大，通過與云計算技術的結合，由第三方統一維護桌面虛擬物理架構，各院系則可以保留對虛擬桌面具體的部署。云桌面不再局限于主流桌面應用的復制，而是在利用和突出桌面的優點同時，創建一種新的虛擬桌面發布平臺。

云桌面具有傳統虛擬桌面的優點：

1.物理基礎設施的集中化管理，可以讓學校進一步節省物理設備購買和管理維護成本。對于計算機實訓教學來說，經常需要配置不同的操作系統和運行程序來滿足不同培訓課程的需要，云桌面為實訓教學節約了大量的人力成本。

2.學校各院系可以快速部署可伸縮的桌面環境。由于第三方的物理基礎架構已可用，因此可以快速在新的實訓教學環境中部署新的桌面環境。

3.降低對環境的影響。由于第三方管理物理基礎設施，學校可節省額外的電力和制冷費用。

通過虛擬化部署后，學校的所有服務器被統一管理，完全避免了教師到每間教室進行管理。學校里的傳統桌面全部由云桌面取代，虛擬機快照技術可完全取代硬盤保護卡，每個學生可以登錄自己的云桌面，繼續完成本人的作業。

相信隨著云計算的發展，云計算的方便、安全和廉價會使得更多的高校做這方面研究和嘗試，云計算輔助教學將得到進一步的發展。

（作者單位 成都電子機械高等?？茖W校）