基于云計算的高校計算機實驗室建設探析

任云鳳

（山東萬杰醫學院，255213）

0 引言

高校中計算機實驗教學采用傳統實驗教學模式，通常有自己固定的機房，擁有獨立的人員配置，獨立的軟硬件設備。在這種模式中，因專業的不同而設置的課程也會有所更新，因此所學課程的軟件也需不斷更新升級[1]，無形中增加了實驗室人員的工作負擔；另外，還會造成設備、人員的冗余，帶來一定的經濟浪費。隨著網絡的發展，作為一種新型的服務模式云計算技術在不斷的走向成熟。不同設備間的數據共享通過基于云計算的高校計算機實驗室輕而易舉就實現了，給用戶提供了無限的計算能力和存儲空間，并對數據的可靠、安全提供了保證。

1 系統建設

云計算可以看做是動態的概念，以互聯網為中心，在公開的服務和標準的基礎上，提供快捷安全的網絡計算和數據存儲服務。在設計一層次式結構的云計算系統中，需要結合高校計算機實驗的特點來進行，云計算平臺基本架構如下：

1.1 云客戶端

云客戶端提供規范統一的接口給云計算機用戶，網絡瀏覽器是其中最常見的，例如：IE、Avant Browser、Mozilla Firefox、Netscape Navigator[2]等，在部分應用程序入口也可以被使用。計算機用戶可以通過云客戶端對云中的資源進行很便捷的訪問。在這一系統中，各個實驗室終端計算機上都安裝有云客戶端，對于系統的硬件云客戶端要求不高，建立本地高性能的終端機器的時候不需要投入很大資金就能實現海量資源的訪問，從而進行高強度計算和大存儲容量工作。計算機實驗室中需要運行autodesk 3Ds Max、Maya 等時，通過云客戶端學生就可以使用這些程序，這就突破了機器性能受軟件的限制性。

1.2 云管理層

在這一層中包括云數據管理、云平臺安全管理、負載均衡管理、云資源管理，他們的具體作用如下表：

1.3 虛擬資源層

虛擬化的資源池是云計算的核心。虛擬化技術能夠把物理資源轉化為邏輯資源，物理資源的復雜性被屏蔽掉，把簡單的邏輯形態呈現在客戶端。在調用已整合的資源采用無關物理位置的方式，資源利用率提高、維護管理的復雜度降低，這就是資源虛擬化的過程。通過以下方向進行物理資源向虛擬資源的映射：用一個向量來表示加入云中的資源Ri：

Ri=（CPU，Memory，Disk），資源Ri的CPU的速度、磁盤大小和內存大小有上述三個參數表示。假設在虛擬資源池中Uni.tCpu、Unit Disk、Unit Memory 是一個可調度資源的最小單位[3]，映射成虛擬資源的資源Ri的個數為：

當在云中加入資源Ri時，在資源池中對應的各種虛擬資源總數更新后為：

1.4 物理資源層

在該層中主要包括物理計算機，可以是工作站、服務器、PC機等，另外數據存儲設備及網絡交換設備等也包括在其中，通過網絡來連通全部設備。

2 分析系統性能

2.1 大范圍的資源共享可以得到實現，分布不均、資源不足的問題得到了很好的解決。各個院系的資源可以通過元計算技術共同構筑一個虛擬資源池，同時資源的利用率得到了很大的提高，大幅度降低了建置成本。

2.2 云服務器管理高效，易于維護，系統維護和升級方面的工作量大大減少了。因所有教學軟件在服務器端安裝配置完成，所有軟硬件升級和維護只需在服務器端運行，而不需要對客戶終端中的軟件進行逐個更新。云終端軟硬件穩定可靠，大大降低了管理者在日常計算機實驗室的維護工作量。

2.3 擁有強大的資源存儲能力，理論上虛擬資源池能夠提供不受限制的存儲空間。巨大數量的物理資源在實際應用中能夠容納海量的數據，并且存儲空間的增加可以按照需要來進行，從而使海量信息的存儲得以實現。

2.4 使用此項云計算技術，既降低了成本的投入，又實現了高運算能力。學生在進行云系統登錄的時候只需要一臺普通配置的計算機終端即可，云中的高性能資源就可以直接被使用。

3 基于云計算的計算機實驗室的優勢及特點

此實驗平臺在web 平臺上進行集中統一管理，對虛擬機提供生命周期管理，如虛擬機的開發、啟動、遷移、配置、共享、創建等[4]；提供快速的應用部署，無論是全新的應用部署還是將物理機轉換為虛擬機，計算機相關科研項目、教學課題及實驗項目的搭建都能夠保證在最短的時間內完成；該平臺具有高級特性，如在線遷移、高可用性、負載平衡等，給學校的科研項目及教學任務的高連續性和可用性提供充分的保障；另外不同規模的學校虛擬化需求通過靈活先進的結構都能夠滿足。

3.1 高可用性

此實驗平臺保持其服務的高可用性，在客戶機中經過專門的設計，從而減少了停工時間，提升了服務質量，且出現錯誤較少，在高校計算機實驗室中得到主要應用。當單片虛擬機失效的時候，虛擬機會自動重啟[5]；如果某個物理服務器在服務器池中失效了，通過負載均衡的配合，在服務器上運行的所有虛擬機不需要人工操作都會自動重啟。

3.2 時空穿越的實驗模式

在此實驗平臺中，只要虛擬化服務器不停，學生可以通過互聯網絡在任何時空對虛擬服務器進行訪問[6]，從而獲取相應服務來完成實驗。

3.3 安全的實驗數據

集中在服務器端的所有存儲和運算，不存放任何數據在用戶端，避免了隨意使用移動存儲設備過程中的病毒侵害。

4 結束語

通過上述系統建設、分析系統性能、基于云計算的計算機實驗室的優勢及特點，針對這種實驗室的建設進行了深入探析。由此可知，隨著網絡的發展，云計算技術在不斷的走向成熟，不同設備間的數據共享通過基于云計算的高校計算機實驗室輕而易舉就實現了，并且它提供無限的計算能力和存儲空間給用戶，并對數據的可靠、安全提供了保證。在這一實驗系統中，高校教學資源得到了有效的整合，資源利用率得到提高，在整個計算機的應用中云計算勢必會帶來新的變革。

[1]李功麗，張艷.基于云計算的計算機實驗室建設.河南機電高等專科學校學報，2011.5.

[2]吳朱華.云計算核心技術剖析[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[3]孟慶偉，劉婷.基于云計算的計算機實驗室建設模型研究.只能計算機應用，2011.12.

[4]李莉，廖建偉，歐靈.云計算初探[J].計算機應用研究，2010，27（12）：4419-4422.

[5]王祖析，包巨南，基于云計算技術的高職計算機實驗室建設探析[J].電子世界，2012，10：4-5

[6]朱娟，云計算在高校計算機實驗室建設中的應用模式初探[J].《科教導刊（上旬刊）》2012-10-05