基于云計算的獨立學院科研教學平臺研究

魚亞洲

(西安財經大學行知學院 管理科學分院， 西安 710038)

0 引言

科學研究平臺是高校匯聚多學科人才、推進學科建設、開展科研工作和可持續創新的高地。重大研究項目在此立項，高水平創新成果在此產生。獨立學院要想具備較強的核心競爭力，就必須重視科研工作。因此，發展多級科研平臺便成為獨立學院發展的重要一環。隨著算計網絡技術日益發展普及，信息化對學校的教學與管理日益重要，云計算模式便為獨立學院的科研平臺建設提供了新的路徑。基于此，本文擬對基于云計算的科研教學平臺展開分析。

1 學科科研與科研平臺建設

學科建設是科研工作的重中之重，而獨立學院在開展科研工作的過程中，會遇到諸如科研團隊整體實力弱、基礎設施薄弱、科研資金不足等現實問題。針對這一現狀，獨立學院的科研工作可以采取構建科研平臺方式展開。科研平臺是科研創新體系的重要組成部分，科研包括重點實驗室、課題研究中心等。它的建立可以推動學校基礎性研究、應用性研究的發展，并成為培養高層次人才、進行較高水平學術交流的重要基地。科研平臺不僅僅是科研工作和學科建設的有力保障，更是產、學、研成果轉化的窗口和渠道,并能滿足學院發展過程中對創新能力和創新型人才的基本需求。

科研平臺的建設是一個長期的過程，在平臺建設過程中要做到眼下需求與長遠規劃協調發展。既要適應學校目前科研、學科建設工作的實際情況，又要在此基礎上制訂進一步的發展規劃，逐步提升科研平臺的質量和水平，這就需要對科研平臺進行合理布局和定位。科研平臺的建設要依托學科的優勢和特色，將平臺建立在幾個特色學科、優勢學科的基礎上，盡量使學科的研究課題涉及較為廣泛的領域，以促進各相關學科間的交叉融合，做到學科間的優勢互補。這樣才能使科研平臺在建康的道路上持續發展。

在平臺建設的過程中,還應注意緊密圍繞已確定的研究方向,深入持久地開展科研工作,力求在已有的優勢中不斷與時俱進,穩步提高科研水平。隨著科研水平的提升，新的學科增長點便會出現，并且在科研的促進下學院的教育教學水平也會得到提升。只有這樣才能形成教學與科研間的良性循環；才能保持教學、科研工作在充滿動力的氛圍中進行；才能真正是學院擁有一批獨具特色，優勢明顯的學科。

從上述可知，獨立院校要建設運作良好、行之有效的科研平臺，離不開學科間的交叉合作，而使不同學科的研究者都能夠輕松地獲取資源，就必須實現資源整合、共享，可以說信息的整合共享日漸成為制約科研平臺建設的關鍵問題之一。因此，云計算技術對各獨立院校科研平臺建設便具有重要的現實意義。

2 云計算與云計算技術概述

云計算屬于分布式計算方式，它使計算在不同計算機中分布，而非只限于本地計算機或遠程計算機中。云計算的主要特點是具有較大的規模、虛擬化、較高可靠性、通用性、擴展性及價格較低[1]并且還支持在相同時間對不同的應用服務進行運行[2]。云計算能夠根據需求對計算機共享資源服務進行訪問，如應用軟件服務、服務器存儲和網絡；能夠使計算機共享資源服務得到進一步的提高，從而實現管理流程的簡單便捷云計算還；能夠對大規模數據進行分析計算，用戶在不同的地點及時間，通過終端使自身的需求得到滿足。在尋得網絡需求服務的時候，只需有電腦或者手機即可。另外，云計算的集中管理模式能夠降低創建維護數據庫中心的成本，提高云計算的資源使用率。云計算具體建構系統如圖1所示。

圖1 云計算建構系統

所謂云計算技術，是指將互聯網作為基礎的計算機技術，由網絡技術及計算機技術組成，其主要目的是共享虛擬資源。隨著計算機網絡技術的發展，信息化已經日益深入影響著高校教學和管理工作。然而，傳統的網絡教學與科研模式容易導致教學和科研過程中現信息孤島的情況，即教學與科研資源的孤立性，從而使子系統的信息無法有效共享，最終造成院校教學資源系統共享困難的問題，為廣大師生帶來不便。云計算能夠為網絡教學資源發展提供支持，它能夠有效地滿足師生對信息技術服務的需求。加之教育部門也日益重視云計算在科研教學方面的應用和影響。因此，引入云計算概念和云計算技術并將其應用到獨立學院的教學與科研建設中便成為獨立院校發展工作的中的一項重要內容。

3 基于云計算的科研教學平臺構想

3.1 基于云計算的高校科研資源整合

基于云計算創建高校教學科研平臺，其主要要實現目的為：其一，降低重復投資。利用云計算能夠使空閑資源及新采購的資源在不同應用中補充，不需要一次購買硬件資源，而是根據使用量實現調整。還能夠實現集中監控及運維管理，從而使系統服務質量及可靠性得到提高，對維護技術人員需求降低。其二，實現統一管理。實現應用環境的統一管理，從而降低管理及維護投入，利用標準化使管理能力得到提高，以此對可動態分配及充足系統資源進行保證。統一數據中心能夠避免系統多樣化及管理維護高成本，從而使系統部署能力得到提高。琴，降低能源開銷。利用計算資源的共享使能源開銷得到降低，統一化數據中心平臺是將需求為基礎實現計算資源的動態分配，并且對能源開銷進行監控，從而使院校管理人員掌握數據中心能源[3]。如圖2所示。

3.2 科研教學平臺服務器設計

服務器整體架構的設計規劃為：

圖2 云計算服務模式的結構

其一，使用鏡像技術和智能DNS技術實現分流，從而能夠對于內部靜態內容在不同網絡節點中創建鏡像服務器，在前段使用智能DNS技術，對于訪問請求實現智能化的分配，從而能夠有效且快速的使不同基于云計算的教學平臺訪問請求對不同鏡像站點進行分配，從而實現訪問分流的目的；

其二，系統以不同網絡節點對自身應用服務節點進行部署，并且在使用節點前端能夠使用負載均衡技術，以此以不同節點負載能力實現教學平臺訪問請求的分配，此種目的就是提高平臺相應能力和速度，并且提高系統整體安全性及可靠性；

其三，在使用節點的web服務器端實現反向代理緩存服務器的架設，從而實現基于云計算平臺訪問的緩存，降低后端應用服務器壓力；

其四，在實現服務器整體架構規劃的過程中，使利用集群技術實現數據庫、應用、緩存及圖片等服務器集群，從而能夠實現安全且快速的整體布局規劃，合理設置服務器[4]。

在設計基于云技術的教學平臺過程中，使平臺服務器部署方案中共同使用集群技術集合數據庫、應用、緩存、圖片及流媒體等服務器，在此方案中通過現有業務系統、客戶端、新建業務系統和校園網連接和作用，創建基于云計算的科研教學平臺，從而使服務器能夠連接校園網絡、業務系統及客戶端，實現快速處理及及時響應。如圖3所示。

圖3 系統服務器的部署方案

3.3 私有云的設計

目前模式都是學生利用B/S模式對互聯網中的資源就近訪問，但是目前教學資源較多，并且體積較為龐大，我國網絡帶寬無法支持大規模訪問，對師生的用戶體驗造成了嚴重的影響。但是私有云在進行訪問的過程中能夠自動選擇最佳的路徑實現數據的傳輸，可靠性的云服務器能夠對師生用戶體驗進行保證。云計算模式能夠有效利用云中資源，還能夠為用戶提供個性化的應用及界面，將云計算的可定制性及彈性充分的展現出來[5]。

私有云根據功能劃分成為用戶接口層、平衡層及應用邏輯層，用戶接口層能夠使用戶利用瀏覽器的登錄實現用戶界面的定制，平衡層能夠定制應用模塊，應用邏輯層能夠實現各種服務功能，比如外觀服務、安全服務等。另外，其中還具有數據庫層，能夠利用隔離數據使數據安全性得到進一步的提高。

為了使私有云用戶功能得到實現，并且提高界面的效率及配置的靈活性，提出面向用戶業務的調度機制。教育云的邏輯功能模塊，如圖4所示。

圖4 教育云的邏輯功能模塊

在用戶界面定制過程中，利用對引擎制作業業務邏輯管理進行全面的分析，并且對業務引擎操作進行全面的管理，利用業務引擎有效實現不同應用的定制。之后管理引擎能夠實現業務引擎激活關聯的有效指揮，業務引擎能夠將請求到業務服務系統中進行提交，之后輸出相應的資源，調配到瀏覽器中，實現資源調度。

3.4 基于云的安全設計

因為廣域網使用公網實現數據傳輸，數據信息傳輸到廣域網的過程中被截取和使用的可能性要比較大。所以，就要使用多種措施，是廣域網中的信息發送及接收過程中對信息非偽裝性、真實性及隱私性進行進行保證。為了實現此目的，本文使用以下措施：

其一，利用加密技術。加密技術的思想就是不根據網絡數據通道安全性對網絡系統安全進行保證，而是利用加密網絡數據對網絡可靠性及安全性進行保證。利用HTTP協議實現數據傳輸，所以使用HTTPS實現傳輸。

其二，使用VPN技術。VPN技術和其核心都是使用隧道技術，能夠使院校專用網數據實現加密封裝之后通過虛擬公網隧道傳輸數據，以此避免盜取敏感數據，使數據安全性得到提高。高校利用公網創建VPN，就像是利用自身專用網創建內部網絡，使可靠性、安全性、可管理性及優先性得到提高，降低創建周期、后續服務、投入資金和維護費用。

其三，對外網威脅所使用的安全措施。因為傳統網絡設計過程中會忽視安全性，從而導致Internet使用及管理過程中出現無政府的情況，并且威脅了Internet的安全。外網威脅主要包括非正式授權訪問、數據完整性破壞、干擾系統正常運行、盜取數據、計算機病毒等。和上述情況相互結合，系統外網要使用防止計算機網絡病毒技術軟件、防火墻技術、賬號非法入侵檢測技術的結合，從而使問題得到解決。

3.5 科研教學云平臺的使用對比

創建科研教學平臺的主要目的就是使高效計算機資源使用效用比得到提高，并且能夠快速的根據需求服務及擴展，避免出現重復購置計算設備的問題。

其一，硬件對比。在添加云平臺之后，能夠免除重復購置計算機、軟件安裝等工作過程，能夠提高教師工作效率，實現本地資源自由度。

其二，成本對比。私有云不僅具有高效性能，還能夠使成本降低，使投入產出比得到提高。有人曾對此進行過測試，在一個節點實現五個實例的運行，每個實例使用概率為50%-80%，節約的能源及機器數成本為原來的兩倍多[6]。

4 科研平臺的設計層次與宗旨

通過上述構想，我們可以依賴云計算技術建立高效的信息共享平臺，從而為科研平臺的建設發展打下良好的基礎。但是，一個穩定健康的科研平臺出去技術支撐外，好需要合理設計其內部層次。故而，在學科科研平臺建設的過程中還需要注意幾點問題，例如研究中心組建過程中需要注意學科之間專業互補，科研中心并不封閉，以優勢學科教研組的師資為主力，同時開放吸收各級項目成員，形成既有穩定研究核心，也有流動開放的雙重特征。注意在研究中心內，老帶青、高帶低，由教授、副教授掛帥，后續梯隊跟進，各成員的專業方向覆蓋了重點學科下設的各二級分支學科，形成比較完整的學科研究圈和研究團隊。研究內容既體現學科內部前沿發展的動向，同時也要兼顧獨立學院重應用的特色，既有學院內部相關學科的聯系與協作，也有跨學校的教學改革合作，形成了教學與科研、研究與應用、管理與發展三個層面的良性互動。

5 總結

教學與科研是高校工作兩大重要組成部分，在獨立學院中，受制于資金、人才和基礎設施等條件，教學與科研存在偏廢的情況。教學與科研是相輔相成的關系，二者缺一不可。目前，基于云計算的科研教學平臺成為科研教學發展的主要趨勢，利用云計算服務能夠解決資源分布不均勻的問題，還能夠實現網絡資源的共享，從而滿足教育科研發展的需求。因此，引入云計算技術，有利于把科研平臺建設，進而通過平臺建設的顯著成效提升學科發展水平,做到科研平臺建設與學科建設互相促進,相融發展，并最終提升學院的科研水平，促進學院的全面發展。