云計算在實驗室教學資源管理的應用

麻小娟，黨海燕, 黨建林（西北工業大學明德學院，陜西西安，710124）

云計算在實驗室教學資源管理的應用

麻小娟，黨海燕, 黨建林
（西北工業大學明德學院，陜西西安，710124）

為了解決急劇增長的實驗室教學資源存儲、管理和共享的問題，基于實驗室現有的校園局域網，提出云計算的虛擬技術在實驗室教學資源管理的應用，實現優質教學資源的統籌管理和共享，進一步提高實驗室教學資源的利用率。

實驗室；教學資源；云計算；共享

0 引言

本文以高校現有的校園網為基礎，針對目前實驗室面臨的問題，利用云計算的虛擬技術實現資源虛擬化，對實驗室教學資源進行統一儲存和管理。用戶可通過客戶端根據不同的訪問權限實現對資源進行共建、分享和訪問，從而降低硬件成本、節約教育經費、提高教學質量。

1 實驗室教學資源管理面臨的問題

（1） 實驗室建設成本高

隨著實驗課程的不斷更新與開展，實驗室的設備的性能無法滿足實驗軟件的需求，導致實驗室設備故障頻繁。高校需要不斷更新實驗室硬件設備，增大了高校人力和資金的投入。

（2） 實驗室維護工作量大

實驗室不但要承擔全院學生的基礎教學，還要承擔不同專業的專業課的實驗教學，以及教學過程中的培訓和上機考試等。為滿足教學在不同時段對軟件的不同需求，實驗管理員需要反復對軟件進行更新與升級，給實驗室管理員帶來很大的工作量。

（3） 資源利用率低

根據專業對軟件需求的不同，實驗管理員對實驗室進行不同的劃分，專業實驗只能在特定的實驗室進行實驗教學，使得實驗室課程不能統籌分配，導致有的實驗室空閑，設備利用率低，有的實驗室不夠用，設備壓力太大。由于實驗室的開放時間有限制，教師和學生受到地點和時間的限制，不能隨時隨地訪問教學資源，導致教學資源無法充分共享。

（4） 數據存儲存在安全隱患

高校的實驗室設備為全院的實驗教學提供服務。在教學過程中，師生的各種U盤等外接設備在不同機器上的使用增加了病毒的交叉感染，導致破壞師生已有的教學內容、實驗數據和存儲設備，甚至會導致實驗室計算機無法正常運行。這不但加大了實驗室管理人員的工作量，而且可能會影響正常的教學秩序。

2 云技術的簡述

云技術（cloud computing）是指在廣域網或局域網內將硬件、軟件、網絡等系列資源統一起來，實現數據的計算、儲存、處理和共享的一種托管技術。云計算是一種新型的技術，虛擬化是該技術最主要的特點。其依托于互聯網中的超級計算模型，對互聯網中的海量計算資源進行儲存，從而為人們提供快捷、高效、安全的服務。用戶無需關心應用運行的具體位置，只需要一臺電腦或者一個手機，就可以通過網絡服務來實現需要的服務。云計算的應用有助于解決資源的安全存儲問題，并且能夠最大限度提高資源的利用率。

云計算特點如下：

(1)超大規模

“云”具有相當大的規模，如Google云計算已經擁有100多萬臺服務器， Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬臺服務器。企業私有云一般擁有數百上千臺服務器。

(2) 虛擬化

云計算具有虛擬化的特性，能夠支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務。

(3) 高可靠性

云計算具有高可靠性， “云”采用了數據多副本容錯、計算節點同構可互換等措施用于保障服務的高可靠性，因此使用云計算比本地計算機更可靠。

(4) 通用性

云計算具有通用性，不針對特定的應用服務，同一個“云”可以同時支撐不同的應用運行。

(5) 高可擴展性

云計算具有高可擴展性，“云”的規模可以動態伸縮，能夠滿足應用服務和用戶規模增長的需要。

(6) 按需服務

云計算能夠按需服務。“云”是一個龐大的資源池，用戶可以按需求購買。

3 云計算在實驗室的應用

基于校園局域網，利用云計算建立云存儲數據庫，對其進行合理的空間劃分，將學院內大量教學軟件、辦公軟件、網絡題庫以及教學資料等按照類別分別存儲在存儲云數據庫中，并將學院各個系的各個專業的服務器和存儲資源加以有機整合，提供高效可復用的云計算平臺，從而降低建設成本，實現教學資源的有效配置。

將云存儲數據庫、網絡設備和移終端聯合起來，用戶可以通過任何終端對教學資源進行訪問。為了保證實驗室教學資源數據的安全性，對訪問用戶采用統一的身份授權管理，該平臺以PKI（Public Key Infrastructure）體系為基礎，對訪問用戶進行基于角色的權限管理和控制，保證用戶和資源建設者之間的通信安全。根據不同用戶的角色，超級管理員設置用戶相應的訪問權限，明確不同用戶能夠訪問的資源權限。當用戶進行資源訪問時，會對用戶進行嚴格的權限驗證，通過驗證后才可以進行訪問，有效保證了資源和服務的安全。

4 云計算在實驗室資源共享的效果

為了實現實驗室教學資源的共享和數據存儲問題，在現有的局域網基礎上，采用云計算建立云存儲數據庫，并對用戶訪問權限進行設置，實現效果如下所示。

（1） 降低實驗室建設的成本

采用云計算降低了實驗室建設的成本。實驗室管理員無需不斷更新升級設備來滿足實驗教學的需求。利用已有的設備，通過云端實現對實驗教學軟件的訪問和使用，從而減少設備更新升級的資金投入，降低設備維護和管理的工作量，提高了實驗室設備的利用率。

（2） 方便機房的維護

采用云計算方便了實驗室管理人員對實驗室軟件的管理與維護。實驗室管理人員對所有實驗室軟件進行統一管理維護。實驗室管理人員不需要單機進行軟件的更新與維護，可以直接在服務器上進行操作，使得實驗室管理簡單、便利。

（3） 便利數據的共享

采用云計算，對實驗室教學資源進行集中管理。教師和學生沒有時間和地點的限制，通過終端登陸云端，對實驗室教學資源進行訪問和共建。

（4） 提供大數據的安全存儲

采用云計算提供了安全的數據存儲。實驗室管理員可以將大量的實驗軟件和辦公軟件存儲到云存儲數據庫中進行保存。教師可以將各類學科網絡題庫、教學素材、多媒體課件等保存到云存儲數據庫中。云計算平臺會通過對登陸用戶的權限的驗證控制數據的訪問，確保了信息的安全訪問。

5 結語

云計算對實驗室教學資源進行集中化統一管理，通過互聯網實現共享，降低實驗室建設軟硬件成本、提高設備利用率、簡化管理、提高資源安全性，為教師和學生提供了一個開放的學習和科研平臺。

[1]郭鑫.大數據教學資源共享系統的研究[J].電腦知識與技術,2014,(03):446-447.

[2]李鵬.云計算在教學資源庫建設中的應用與探討[J].電腦知識與技術,2015,(34):44-46.

[3]宋俊鋒.基于云計算的區域高校教學資源共享探究[J].信息化建設,2015,(06):1-3.

[4]冉利龍.遠程教學資源共建共享的探索與實踐[J].中國遠程教育,2015,(05):55-60+80.

The application of cloud computing in the laboratory teaching resource management

Ma Xiaojuan,Dang Haiyan，Dang Jianlin
（ Northwestern Polytechnical University Mingde College, Xi'an Shaanxi 710124）

In order to solve the sharp increase of laboratory storage, management and sharing of teaching resources, based on the laboratory existing campus local area network (LAN), cloud computing is put forward the application of virtual technology in the laboratory teaching resource management, overall management and high quality teaching resources sharing, to further improve the utilization efficiency of lab teaching resources

laboratory;teaching resources;cloud computing; sharing