校園網云服務平臺的構建研究

崔 焰

（北京信息職業技術學院，中國 北京100026）

0 引言

高校的快速發展，出現了下面情況：根據高校發展的需要，實驗項目不斷增加，實驗室及其設備也要增加，這些設備一年使用不到幾次，出現設備長期閑置，造成設備資源的嚴重浪費。為充分利用設備資源，提高利用率，減少重復建設和投資，整合校園應用服務，本文提出構建校園云服務平臺的解決方案，實現現代化的數字校園。

1 校園云服務平臺的概念和運行環境

云計算(CloudComputing)是一種新興的計算模型，它將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用系統根據需要獲取計算力、存儲空間和軟件服務。這種資源池稱為“云”，它是一些可以自我管理和維護的虛擬計算資源，通常包括計算服務器、存儲服務器、寬帶資源等，之所以稱資源池為“云”，是因為它具有現實云的某些特征：云一般都較大，規模可以動態伸縮，邊界模糊，云在空中飄忽不定，無法確定具體位置，卻確實存在。云計算把所有的計算資源集中起來，由軟件實現自動管理，這樣提供者無須為繁瑣的細節而煩惱，有利于降低成本。

2 校園云服務平臺的設計思路

2.1 整體設計

根據校園網的需求，設計的校園云服務平臺包括：硬件支撐平臺整合設計、云平臺業務流程、云管理系統、系統實施和遷移評估。

2.2 校園云服務管理平臺設計

校園云服務平臺提供了面向管理員和使用者的服務門戶，基礎服務包括以下部分：

2.2.1 用戶管理

系統中有兩大類用戶，分別為：校園云服務平臺管理員，校園云服務平臺使用者。數據中心服務平臺管理員能夠對數據中心云平臺上所有資源分配請求進行審批，增加或減少資源數目，變更項目時間，終止或刪除項目。

2.2.2 軟件管理

維護可部署的操作系統鏡像及軟件包。這通常由校園云服務平臺管理員來負責實現，某些應用軟件或者商業軟件的部署需要定制或者客戶化實現。

2.2.3 存儲管理

用于維護外接存儲服務器及存儲資源池。

2.2.4 使用計量

用于對每個客戶使用的物理資源數量、時間和利用率進行統計。這通常由校園云服務平臺管理員來負責實現。而校園云服務平臺使用者則是獲得報告，了解自己申請的資源的使用情況。

2.2.5 部署管理

部署管理提供對用戶請求的自動化部署。部署按照特定時間，根據校園云服務平臺使用者獲得的申請來實際部署。部署的實際工作由校園云服務服務管理平臺的供應引擎來自動實現。管理源需要做的是監督部署任務的執行情況。

2.2.6 運行監控

主要提供對當前申請使用的虛擬服務器的當前狀態進行實時監控，了解基本的性能狀況，并在自服務界面上呈現給相應用戶。

2.2.7 安全管理

校園云服務平臺提供了完善的手段保證每個項目的安全性和隔離性。用戶對系統的訪問有兩個渠道：訪問Web管理界面和訪問項目虛擬機。對于Web界面的訪問需要使用用戶名和密碼。對于虛擬機的訪問通過以下手段進行控制：

系統對外的接口上由一個VPN設備對用戶進行認證。每個項目對應一個VLAN。每個項目的虛擬機位于該VLAN內部。VLAN的隔離性由交換機及各主機上的Hypervior保證。

虛擬機的隔離性由虛擬化引擎本身保證。此外，操作系統的用戶認證也可以對用戶信息進行保護。

3 校園云服務實現的功能

校園云服務平臺提供了一個開放式的實驗環境，學生可以登錄接入Internet的計算機進行虛擬實驗。作為一種現代的實驗教學實現形式，基于網絡的Web虛擬實驗室系統也是一個以學習者為中心的技能訓練、概念形成的協作學習平臺，其功能模塊如下。

3.1 自學資料庫

包含實驗課題的理論基礎以及相關的支持信息。該資源庫以網頁或在線播放的流媒體內容為主，學生通過網絡和自己的情況自主學習，了解熟悉將要進行的實驗內容、實驗步實驗目的等，起到鞏固知識，檢驗和支持理論教學目的。

3.2 實驗平臺

這是校園云服務的核心，通過軟硬件的有機結合實現系統的虛擬實驗功能。不同類型的用戶經過管理系統界面登錄虛擬實驗室后，系統會根據用戶的不同權限進入不同的子系統。用戶可以通過鼠標和鍵盤遠程GUI界面中呈現的虛擬設備進行連接、調試、對虛擬設備的按鈕、旋鈕、滑標進行調整定制來改變實驗儀器的狀態。

3.3 虛擬伙伴系統

有些實驗室由多個學生共同完成的，在虛擬實驗中就是通過虛擬伙伴系統來完成。系統根據實驗要求提供或不提供實驗伙伴，實驗者可以通過簡單的指令要求虛擬伙伴協助指定的工作，虛擬伙伴間可以實時交流，以方便實驗的順利完成。

3.4 協作交互中心

這個功能模塊主要是用來實驗者之間的，可以是文字、音頻、視頻。參與者除了實驗者之外，還有理論任課教師、實驗指導教師、系統設計者等。交互方式可以是實時在線，也可以是離線，可以一對一，也可以多對多。

3.5 在線幫助系統

主要介紹系統的使用方法和注意事項，以及可能出現的問題和解決的辦法，從而保證登錄用戶合理有效地使用實驗平臺。

3.6 管理控制中心

主要實現管理者和教師實時監控和遠程維護實驗平臺的功能。管理者可以在線監控各個實驗進程并有權中止惡意占用實驗資源的用戶實驗，可以隨時對實驗數據進行有效備份，教師也可以遠程登錄對虛擬實驗環境進行更新維護，調整實驗要求，提交新設計完成的虛擬設備原始模型到虛擬實驗設備庫中，對已完成的實驗給出評價和建議等。

4 結語

校園云服務平臺已經有很多成功的應用，隨著計算機網絡及虛擬現實等技術的發展，遠程虛擬實驗室增強并擴展了實驗教學的功能，既可實現傳統實驗室無法完成的實驗，解決學校購置實驗設備的經費問題，又可使遠程教育的教學實驗課的開設成為可能，為學生提供了一種嶄新的實驗方式。遠程虛擬實驗室還需要添加大量的實驗內容，使之成為一個真正完整的實驗室。相信虛擬實驗室將很快成為實驗室建設的發展方向和主流。

［1］李征，王璐.云計算在智慧校園中的應用研究[J].

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