基于云計算技術(shù)的高校機(jī)房及實驗室管理系統(tǒng)

文/黨小爭

隨著云計算技術(shù)的迅猛發(fā)展，很多應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟，云計算在節(jié)約資源和管理效能上與傳統(tǒng)方式相比有著極大的優(yōu)勢。云計算的迅速普遍是一個必然趨勢，不同領(lǐng)域都在努力實現(xiàn)基于云計算的解決方案。而高校機(jī)房與管理，隨著學(xué)校的快速發(fā)展越來越顯得跟不上步伐，普遍存在著設(shè)備更新速度慢，管理工作繁重，使用效率低下等問題，無法滿足師生的個性化需求。而這一些列問題，運(yùn)用云計算的技術(shù)解決就變得迎刃而解了。

1 高校機(jī)房實驗室現(xiàn)狀

機(jī)房實驗室作為高校的必要的實驗環(huán)境條件，為信息類課程及大學(xué)生計算機(jī)文化類課程提供了重要的教學(xué)資源平臺。高校在實驗室以及管理上投入了大量的財力人力，如何充分的利用好資源，高效而又最大限度保護(hù)固定資產(chǎn)的保值率是所有高校管理者面臨的問題。在缺乏云計算應(yīng)用的高校機(jī)房，普遍存在以下兩方面的問題。

1.1 計算機(jī)設(shè)備更新速度快，固定資產(chǎn)淘汰率高

計算機(jī)硬件及軟件技術(shù)的發(fā)展日新月異，基本上三到五年，新建的機(jī)房配置就無法滿足教學(xué)的要求了，老化的計算機(jī)處理速度跟不上，存儲容量亟待增加，而新課程普遍使用的軟件系統(tǒng)對計算機(jī)的性能要求越來越高，教學(xué)要與時俱進(jìn)，不可能為了滿足老設(shè)備，而返回已經(jīng)過時的課程內(nèi)容。但是更新?lián)Q代一批機(jī)房又是一個很大的資金投入，并且新建的機(jī)房，又要面臨快速的更新?lián)Q代。

1.2 機(jī)房的智能化管理水平不高，教學(xué)使用率沒有充分體現(xiàn)

信息類實驗室分為面向不同專業(yè)不同課程的實驗室，而大多數(shù)高校在實驗室管理中，都是以專業(yè)分割的方式，通過排課固定下來，這樣導(dǎo)致實驗室的教學(xué)信息，課程信息，設(shè)備信息無法共享，也無法在學(xué)院下或者學(xué)校層面下，實現(xiàn)共享。在沒課程安排的時段下，實驗室只能空置，無法實現(xiàn)充分高校的利用。另外對于實驗室資產(chǎn)的管理，大多停留在人工統(tǒng)計，核查，登記這樣的管理方式，很難做到安全高效的讓實驗設(shè)備流動起來，達(dá)到充分發(fā)揮資產(chǎn)的優(yōu)化配置。

2 基于私有云的實驗室及管理應(yīng)用

云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)的具有超級計算機(jī)模式的一種分布式系統(tǒng)，它通過虛擬化技術(shù)、分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫、編程模式、資源管理技術(shù)、能耗管理技術(shù)等布局在網(wǎng)絡(luò)中，能根據(jù)用戶需求提供個性化的資源與服務(wù)。實質(zhì)上是通過網(wǎng)絡(luò)獲取應(yīng)用和服務(wù)，而這些應(yīng)用或服務(wù)不是傳統(tǒng)的布局在某個服務(wù)器上，而是一種耦合的方式分布在網(wǎng)絡(luò)中。基于私有云的實驗室及管理應(yīng)用架構(gòu)總體可分為四個方面：第一為云終端接入層。為每一個實驗室終端提供統(tǒng)一的規(guī)范的接口。第二層為虛擬資源管理。即把物理資源虛擬為邏輯資源，實現(xiàn)IT 資源的虛擬化。第三位云基礎(chǔ)硬件設(shè)備，包括計算機(jī)資源與數(shù)據(jù)存儲設(shè)備等。第四為虛擬桌面，可根據(jù)不同用戶調(diào)度資源。

2.1 云平臺機(jī)房的架構(gòu)設(shè)計

云計算具有高性能、高可靠性、高通用性、可靈活擴(kuò)展、按需配置和經(jīng)濟(jì)性等特點，可為高校機(jī)房的應(yīng)用場景提供按需定制的解決方案。云計算按照服務(wù)的提供方式劃分為三個大類：SaaS（Software as a Service-軟件即服務(wù)），PaaS（Platform as a Service-平臺即服務(wù)），IaaS（Infrastructure as a Service-基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)）。云機(jī)房的方案有服務(wù)器、云終端以及云系統(tǒng)管理平臺軟件構(gòu)成。云服務(wù)器可單獨(dú)建設(shè)成小的數(shù)據(jù)中心，可根據(jù)具體需求建設(shè)性能可擴(kuò)展的服務(wù)器機(jī)房，配置良好的物理環(huán)境，保障機(jī)房穩(wěn)定高效的使用。云終端是一種功耗低，體積小的接收設(shè)備，操作體驗與物理機(jī)一致，同時支持U 盤等外設(shè)。云平臺管理軟件是對云服務(wù)的統(tǒng)一管理，可通過IP 地址打開管理系統(tǒng)，管理員可根據(jù)專業(yè)課程要求，統(tǒng)一部署資源，極大的緩解了機(jī)房管理的工作量。

云機(jī)房最大的優(yōu)勢是一次性投入，后期反復(fù)使用，不存在更新?lián)Q代的問題，極大的保護(hù)了資產(chǎn)的價值。同時云平臺系統(tǒng)提供了統(tǒng)一部署，管理，維護(hù)，監(jiān)控以及備份等功能，搭配終端機(jī)的低功耗與小體積的特點，提供高性價比且兼顧環(huán)保的理想機(jī)房解決方案，用戶能獨(dú)立享用完整的PC 功能，管理者可通過瀏覽器輕松實現(xiàn)集約化的管理。

2.2 基于私有云的實驗管理架構(gòu)設(shè)計

經(jīng)典的云計算系統(tǒng)具有超級計算與大容量存儲能力，它通過分布式計算與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)置的服務(wù)器集群，可為用戶提供不同模式的服務(wù)。其中，云存儲是將用戶數(shù)據(jù)存儲在云端，避免使用本地資源的存儲。基于云的實驗管理架構(gòu)，是指在私有云平臺上布局實驗室管理系統(tǒng)和搭建云存儲服務(wù)器。通過云系統(tǒng)平臺，可開發(fā)不同的實驗室應(yīng)用，可以通過瀏覽器或終端方式登錄使用其服務(wù)。對于管理者，可開發(fā)資產(chǎn)管理系統(tǒng)布局在云服務(wù)器上，對固定資產(chǎn)進(jìn)行信息化管理，隨時掌握實驗室設(shè)備的使用狀況。對于教師，可查詢設(shè)備的狀態(tài)，在權(quán)限范圍內(nèi)，進(jìn)行借用；也可把教學(xué)資源，實驗資源上傳到系統(tǒng)中，供學(xué)生下載共享。對于學(xué)生，可在管理系統(tǒng)中進(jìn)行實驗室的預(yù)約；獲取需要的學(xué)習(xí)資源；甚至實驗設(shè)備的臨時借用。

云計算技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展成熟，在解決通信、資源共享、數(shù)據(jù)存儲等方面提供了理想的解決方案。通過云計算技術(shù)開發(fā)機(jī)房實驗室管理系統(tǒng)，一方面能在性能上滿足各種應(yīng)用需求，另一方面，可實現(xiàn)多種信息的實時交互。為實驗室高效智能化的管理提供了可行的方案。

3 云管理平臺的功能設(shè)計

3.1 云機(jī)房功能設(shè)計

云機(jī)房是建立在成熟的云機(jī)房應(yīng)用系統(tǒng)上，可滿足一個教室多種課程的安排。可在云服務(wù)器中配置不同課程所需的PC 硬件需求，安裝不同的軟件。學(xué)生在終端可以通過用戶登錄方式進(jìn)入系統(tǒng)，實現(xiàn)本地單機(jī)完全一樣的體驗。服務(wù)器端可實現(xiàn)不同時段、不同課程、不同需求的靈活切換。比如學(xué)期初，任課教師提出課程需求，管理員根據(jù)老師的需求配置環(huán)境，設(shè)置使用時間段，實現(xiàn)云機(jī)房教室的自動化快速生成。

3.2 實驗室管理平臺的功能設(shè)計

實驗室管理系統(tǒng)采用B/S 的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)布局在高性能的云服務(wù)器上，在強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能下，通過云計算的處理，用戶通過登錄即能享受高速的信息服務(wù)。其功能具體為：

3.2.1 固定資產(chǎn)管理

包括固定資產(chǎn)的登記入庫，設(shè)備使用狀態(tài)查詢，借用歸還，設(shè)備核查統(tǒng)計等功能，此功能的權(quán)限可以面向教師，管理員以及領(lǐng)導(dǎo)，教師通過查詢設(shè)備狀況進(jìn)行利用，管理員可以系統(tǒng)統(tǒng)計資產(chǎn)情況，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備的報廢，設(shè)備的預(yù)警等信息的權(quán)限。這項功能基于資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，要求數(shù)據(jù)庫的安全性和穩(wěn)定性。領(lǐng)導(dǎo)可通過系統(tǒng)查詢資產(chǎn)的總體情況，通過云計算的高性能和使用積累的數(shù)據(jù)，為領(lǐng)導(dǎo)的決策提供幫助。

3.2.2 實驗室管理

包括課程的安排，師生臨時預(yù)約使用，實驗室設(shè)備使用說明及規(guī)章制度查詢等。實驗室管理模塊應(yīng)該具有與課程表信息融合，能夠透明實時的與師生交互，教師可隨時更新教學(xué)日志，學(xué)生可通過實驗室是否占用，在空閑的時間申請實驗室，管理員可根據(jù)實時信息，對實驗室進(jìn)行針對性的實地監(jiān)管。

3.2.3 教學(xué)應(yīng)用平臺

包括實驗實訓(xùn)課程資源共享，實驗課程教學(xué)平臺，網(wǎng)絡(luò)選課系統(tǒng)，實驗項目管理等功能，教師可在教學(xué)應(yīng)用平臺發(fā)布教學(xué)資源，把實驗類課程需要的信息化資源發(fā)布在系統(tǒng)中，供學(xué)生共享，也可以在上面與互動，作業(yè)收發(fā)，問題答疑，個性化指導(dǎo)。

3.2.4 云存儲功能

包括師生根據(jù)身份獲取不同的存儲空間，可隨時進(jìn)行自我資源管理服務(wù)，云存儲很好的解決了信息化學(xué)習(xí)，作業(yè)，資料存儲等問題，學(xué)生不用擔(dān)心作業(yè)因丟失優(yōu)盤而無法提交，學(xué)生可通過云平臺實時存取自己的資料，連續(xù)無間斷的使用網(wǎng)絡(luò)資源。

3.2.5 人員管理功能

包括設(shè)置不同的用戶類別，權(quán)限范圍，應(yīng)用類型人員權(quán)限管理設(shè)計到數(shù)據(jù)安全問題。

4 小結(jié)

基于云計算技術(shù)的機(jī)房及實驗室管理系統(tǒng)功能豐富，交互性強(qiáng)，能夠為師生提供性能強(qiáng)大的個性化服務(wù)，同時又能很好的節(jié)約資源，減少投入，最大化發(fā)揮利用率。教師通過系統(tǒng)可以實時預(yù)約實驗課的日期，能夠修改時間，對時間和地點選擇有了極大便利性，并為實驗室的備課和授課做好了各項準(zhǔn)備。學(xué)生可通過系統(tǒng)了解實驗室的動態(tài)信息，更能在系統(tǒng)中靈活選修實驗學(xué)習(xí)資源，同時還可以方便的存取自己的作業(yè)等信息，實現(xiàn)了個性化學(xué)習(xí)的環(huán)境。管理者通過實驗管理系統(tǒng)，能夠快速的布局實驗環(huán)境，集約化的管理實驗資源，在網(wǎng)絡(luò)安全方面，能夠?qū)崿F(xiàn)高效病毒查殺，安全防范，系統(tǒng)自動升級，為管理者減輕了很大的工作量，同時也大大地提高了管理效率和服務(wù)水平。