實驗室管理中云計算技術(shù)的應(yīng)用研究

◆王萍芳

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實驗室管理中云計算技術(shù)的應(yīng)用研究

◆王萍芳

(身份證號：612132197307053224 江蘇 212004)

實驗室維護的一大難點是需要在每一臺機器上安裝各種軟件，并對其進行定期維護。本文利用云計算技術(shù)，提出一種云計算實驗室管理系統(tǒng)，用于構(gòu)建一套智能化的云實驗室系統(tǒng)，可以有效解決實驗室維護問題，具有一定的應(yīng)用價值。

實驗室維護；云計算

0 引言

目前實驗室維護的一個很大工作就是需要在每一臺機器上安裝各種軟件，當機器發(fā)生故障或遭遇病毒時，就需要在該機器上重新安裝所需要的軟件，而且每學(xué)期由于課程設(shè)置不同，還需要安裝其它的軟件，這樣既浪費時間，還容易出錯，效率非常低下。如果將實驗室每學(xué)期所需的各種環(huán)境分別制作成鏡像文件，將這個文件放入虛擬機中運行，并對外以Web方式提供云計算服務(wù)，則客戶端上每臺機器就不再需要安裝軟件，僅通過瀏覽器遠程訪問虛擬機（虛擬機由鏡像生成，鏡像中包含各種實驗所需的軟件）使用實驗環(huán)境，這樣可以大大提高實驗室的工作效率，促進教學(xué)與實驗室的和諧發(fā)展。本文利用云計算技術(shù)，提出一種云計算實驗室管理系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)），用于構(gòu)建一套智能化的云實驗室系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

整個系統(tǒng)分為兩大部分，一部分為Eucalyptus云計算開源平臺，它處于云端，對外提供云計算服務(wù)，另一部分為使用Java語言開發(fā)的云端管理系統(tǒng)，它使用struts+spring+hibernate（以下簡稱SSH）開發(fā)而成，包括Web服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層等。此外，還包括客戶端瀏覽器和數(shù)據(jù)庫等組件。

1.2 云端架構(gòu)

云端架構(gòu)對應(yīng)于 “Eucalyptus云計算開源平臺”，它使用開源的Eucalyptus云計算平臺搭建而成，主要由計算機硬件、軟件及相關(guān)輔助設(shè)備組成。硬件主要包括充當前端節(jié)點和后端節(jié)點的集群服務(wù)器，軟件包括CentOS5.5操作系統(tǒng)、Xen、Eucalyp虛擬機VM等，云端架構(gòu)如圖1所示：

圖1云端架構(gòu)圖

1.3 基于SSH的云端管理系統(tǒng)架構(gòu)

云端管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)Web服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層等模塊的功能，它利用Java語言實現(xiàn)，并采取Struts、Spring、Hibernate三個開源框架分別實現(xiàn)表示層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層的功能。主要組件有：Tomcat Web服務(wù)器、Struts、Spring、Hibernate、Linux Shell、數(shù)據(jù)庫等。如圖2：

2 系統(tǒng)功能說明

本系統(tǒng)的主要功能有：鏡像管理、實例管理、課程管理、資源預(yù)留等。

本系統(tǒng)的工作過程如下：

（1）根據(jù)本文1.2節(jié)講述的工作過程搭建Eucalyptus云計算開源平臺；

（2）根據(jù)各次實驗需求制作鏡像文件；

（3）利用鏡像管理模塊上傳、查看、使用鏡像文件；

（4）利用實例管理模塊運行、查看、終止實例；

（5）利用課程管理模塊，綜合考慮實驗時間、地點等因素，科學(xué)合理使用系統(tǒng)；

（6）考慮特殊情況，預(yù)留部分虛擬機和物理機資源。

3 可生成虛擬機個數(shù)計算

不同硬件配置的計算機可以產(chǎn)生不同個數(shù)的虛擬機。具體生成的個數(shù)與宿主機的CPU、內(nèi)存、硬盤大小有關(guān)，也與待生成的虛擬機的CPU、內(nèi)存、硬盤大小有關(guān)。

3.1可生成虛擬機個數(shù)計算

集群中生成虛擬機個數(shù)的計算公式為：

（式2）

3.2實驗數(shù)據(jù)與分析

為了獲得相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，本文采用五款不同配置的物理機充當服務(wù)器，各物理機的配置如表1所示。另外，為了方便闡述生成結(jié)果，本文共定義五種不同類型的虛擬機，虛擬機的虛擬CPU核數(shù)、內(nèi)存、硬盤信息如表2所示。

表1 物理機型號及配置

表2 待生成虛擬機配置

根據(jù)（式1），各種型號的單臺物理機理論上可以產(chǎn)生的虛擬機個數(shù)如圖3所示。

根據(jù)（式2）和圖3，各種型號的單臺物理機實際可以產(chǎn)生的虛擬機個數(shù)為， 如圖4所示。

圖3 各種型號的單臺物理機論可以產(chǎn)生的虛擬機個數(shù)

圖4 各種型號的單臺物理機理實際可以產(chǎn)生的虛擬機個數(shù)

4 結(jié)論

使用本系統(tǒng)可以構(gòu)建云計算平臺，客戶端不需要安裝實驗所需的環(huán)境或軟件，僅需瀏覽器就可以使用云端的操作系統(tǒng)和實驗環(huán)境，并且終端不留密。

（1）由于本系統(tǒng)的所有實驗環(huán)境均在云端，所以機房維護的成本大大降低，可以促進教學(xué)和實驗的健康發(fā)展。

（2）本系統(tǒng)的設(shè)計原理和實現(xiàn)方法，不僅限于在教學(xué)實驗室中使用，而且可以為各行各業(yè)的云計算應(yīng)用提供參考。

[1]李海勇.基于Windows Azure實驗室資源平臺設(shè)計與實現(xiàn).上海師范大學(xué)碩士論文，2010.

[2]周慶輝，陳宗斌等譯.Anthony,T.Velte, Toby J.Velte, Robert EIsenpeter.云計算實踐指南，2011.

[3]朱莉,王鵬.云計算在高校的部署與應(yīng)用研究.吉林師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011.

[4]苗秀等.基于云計算平臺的移動IPTV系統(tǒng)的設(shè)計及負載均衡技術(shù)的研究.軟件，2011.