基于云計(jì)算技術(shù)的高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探析

1、【摘要】分析了高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室軟、硬件環(huán)境普遍存在的問題，提出基于云環(huán)境下的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)解決方案，以達(dá)到降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本、提高設(shè)備使用效率、提升計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)功能和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果的目的，并對(duì)基于云技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提出了幾點(diǎn)思考。中國論文網(wǎng) 【關(guān)鍵詞】云計(jì)算；計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；ncomputing云終端；虛擬化技術(shù)一、引言云計(jì)算可以定義為一個(gè)移動(dòng)的概念，它以公開的標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)為基礎(chǔ)，以互聯(lián)網(wǎng)為中心，提供安全和快捷的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算服務(wù)，讓互聯(lián)網(wǎng)這片“云”成為每位網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)據(jù)中心和計(jì)算中心，應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)用戶可以低成本建設(shè)本地資源，大量服務(wù)由云服務(wù)提供商來完成，用戶只需向云計(jì)算中

2、心提交所需的服務(wù)，如應(yīng)用軟件的使用，硬盤資源的分配，開發(fā)平臺(tái)的使用等，提交完成后即可正常使用，定期支付相應(yīng)費(fèi)用即可，這種技術(shù)優(yōu)勢對(duì)于高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)來說，可節(jié)省大量建設(shè)、維護(hù)與資源成本。近年來隨著云計(jì)算概念和相關(guān)技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和應(yīng)用，利用云計(jì)算來解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)所面臨的新問題與挑戰(zhàn)，通過建立基礎(chǔ)設(shè)施及服務(wù)平臺(tái)，以私有云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)為基礎(chǔ)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供有力的支撐與服務(wù)已成為高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的新趨勢。作為高職教育重要的的教學(xué)一環(huán)，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)發(fā)揮著理論教學(xué)不可替代的作用，為加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、使實(shí)驗(yàn)資源利用達(dá)到最大化、不斷提升技能人才培養(yǎng)的質(zhì)量，利用新技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)正成為高職院校

3、努力探索并實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，然而實(shí)現(xiàn)新技術(shù)理念下的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)對(duì)于實(shí)驗(yàn)資源以及設(shè)備依賴程度較高，而當(dāng)下大部分高職院校普遍面臨有限資金來源、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備日趨老化、軟件資源不足等各種問題，制約著實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高質(zhì)量開展。云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用為這些問題的解決帶來了新的技術(shù)機(jī)遇，在硬、軟件條件上為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新的模式和思路。二、高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)存問題分析當(dāng)前高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室使用現(xiàn)狀基本采用傳統(tǒng)方式，普遍存在的問題表現(xiàn)在：1、計(jì)算機(jī)實(shí)際使用頻率失衡傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室大多采用pc模式，每臺(tái)機(jī)器有獨(dú)立的一套資源，彼此之間共享資源有限。隨著計(jì)算機(jī)的功能越來越強(qiáng)，很多用戶可能只使用了計(jì)算機(jī)功能的一小部分，

4、甚至只使用到計(jì)算機(jī)10%的性能，大量的pc性能被閑置或很少用到，不能很好地發(fā)揮計(jì)算機(jī)的性能。再有高職院校實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)可能存在不同批次不同時(shí)期購置的計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)在品牌、配置及硬件系統(tǒng)上都存在有一定的差異，在這樣的硬件環(huán)境下，分配教學(xué)及實(shí)訓(xùn)用機(jī)房的時(shí)候就需要根據(jù)機(jī)器配置及新舊情況酌情安排，從而導(dǎo)致配置較低、機(jī)器老化的機(jī)房的使用頻率相對(duì)較低，機(jī)器新、配置高的機(jī)房的使用頻率較高的情況的發(fā)生，有些機(jī)房的使用甚至超過其承載負(fù)荷，長期處于超負(fù)荷的狀態(tài)，長期閑置不用與超負(fù)荷使用都會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件造成不同程度的損傷。2、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室硬件投入落后于軟件發(fā)展步伐按照計(jì)算機(jī)正常使用年限，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室從建成到淘

5、汰的周期大致是在3至5年，頻繁更新計(jì)算機(jī)房不是所有的院校財(cái)力所能達(dá)到的，況且計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)速度比硬件發(fā)展更快，計(jì)算機(jī)專業(yè)軟件每年都會(huì)推出更新版本，而且更新版本對(duì)硬件配置又有更高的要求，軟件要求的最低配置門檻不斷地提升，學(xué)校機(jī)房設(shè)備是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)這種變革的，拿硬件建設(shè)速度去緊跟軟件的開發(fā)速度是財(cái)力所達(dá)不到的，這樣的后果使得硬件條件逐漸不能適應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)和考試所使用的軟件的更新，長久如此對(duì)教學(xué)效果是一個(gè)很大的影響。3、信息資源安全得不到充分保障計(jì)算機(jī)病毒歷來是計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理人員所面臨的最棘手的問題，計(jì)算機(jī)病毒難以杜絕的主要原因是計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)介質(zhì)的交叉使用，而且實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)均處于局域網(wǎng)中，有些病

6、毒極易通過本地網(wǎng)絡(luò)傳播，導(dǎo)致一損俱損的不良后果。一旦病毒泛濫，即會(huì)影響到機(jī)器的正常使用，大大增加了管理維護(hù)人員的工作量，同時(shí)也對(duì)計(jì)算機(jī)造成損耗，它所帶來的影響是不可估量的。4、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及文件難以安全長久存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室為了防病毒，一般都會(huì)給機(jī)器安裝還原卡。然而安裝還原卡又帶了另外一個(gè)問題，那就是教師和學(xué)生在上機(jī)實(shí)訓(xùn)的過程中產(chǎn)生的一些操作數(shù)據(jù)和個(gè)人文件，這些都需要存儲(chǔ)在機(jī)房以備后續(xù)使用，可是還原卡的存在阻撓了這種存儲(chǔ)的意愿。當(dāng)然解決的方法可以是使用移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)，但移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備是目前主要的病毒傳播途徑之一，勢必會(huì)帶來病毒在機(jī)房內(nèi)的廣泛傳播，再有一種解決方法是上傳至機(jī)房的服務(wù)器進(jìn)行存

7、儲(chǔ)，雖然這種方法要強(qiáng)于使用移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)，但是又存在有服務(wù)器存儲(chǔ)空間容量有限和存儲(chǔ)時(shí)效性等一些列問題，管理不便。三、應(yīng)用云技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的影響1、可以有效降低硬、軟件投入云計(jì)算是將強(qiáng)大的計(jì)算能力與存儲(chǔ)能力集中起來，使接入的計(jì)算機(jī)不必?fù)碛泻芨叩呐渲?，利用云?jì)算所提供的服務(wù)將原先需要在本地計(jì)算機(jī)上完成的處理、存儲(chǔ)等一些列消耗機(jī)器資源的工作放置到“云”中，這樣實(shí)驗(yàn)室可以利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)設(shè)備，硬件投入可以不必追逐高性能，也不必安裝許多軟件就可以享有同等的處理及存儲(chǔ)能力。隨著機(jī)房對(duì)計(jì)算機(jī)配置需求的降低，不同機(jī)房的使用頻率也將逐漸趨于平衡，機(jī)器的使用也更趨合理和安全。2、海量存儲(chǔ)教師及學(xué)生的

8、個(gè)人數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)服務(wù)后，資源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，而且存儲(chǔ)量可以非常大，為實(shí)驗(yàn)室資源儲(chǔ)存提供了安全和可靠的保證。這樣可以避免高校師生將實(shí)驗(yàn)室資源數(shù)據(jù)存放在個(gè)人計(jì)算機(jī)上，可能感染計(jì)算機(jī)病毒而造成數(shù)據(jù)丟失。同時(shí)高校實(shí)驗(yàn)室不需要購置數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，也能滿足日益增加的實(shí)驗(yàn)室資源數(shù)據(jù)。3、提高實(shí)驗(yàn)室信息安全性現(xiàn)在幾乎所有的殺毒軟件都已經(jīng)步入“云安全”時(shí)代，云安全的實(shí)質(zhì)其實(shí)就是“團(tuán)結(jié)協(xié)作、共同御敵”的理念，它是網(wǎng)絡(luò)時(shí)代信息安全的最新體現(xiàn)，它融合了并行處理、網(wǎng)格計(jì)算、未知病毒行為判斷等新興技術(shù)和概念，通過網(wǎng)狀的大量客戶端對(duì)網(wǎng)絡(luò)中軟件行為的異常監(jiān)測，獲取互聯(lián)網(wǎng)中木馬、惡意程序的最新信息，推送到ser

9、ver端進(jìn)行自動(dòng)分析和處理，再把病毒和木馬的解決方案分發(fā)到每一個(gè)客戶端。依托云安全服務(wù)，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室對(duì)病毒的防殺能力就會(huì)得到進(jìn)一步加強(qiáng)。 四、云計(jì)算技術(shù)下計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)解決方案通過分析云計(jì)算的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合高職院校實(shí)驗(yàn)室資源的現(xiàn)狀，可以認(rèn)為云計(jì)算技術(shù)對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室資源的優(yōu)化應(yīng)用大有可為。在傳統(tǒng)的高職院校機(jī)房建設(shè)中，存在pc資源利用率低，維護(hù)工作量大、設(shè)備管理復(fù)雜、建設(shè)和使用成本高等缺點(diǎn)，云技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用使得構(gòu)建云計(jì)算環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室成為可能。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，首先需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，課程對(duì)機(jī)器配置、軟件環(huán)境都有各自的特性要求，如果所有實(shí)驗(yàn)室均采用統(tǒng)一安裝模式則可能造成資源的浪

10、費(fèi)、設(shè)備使用率低，有時(shí)可能導(dǎo)致機(jī)器和系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，從而影響實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的進(jìn)行，達(dá)不到理想的教學(xué)效果。以網(wǎng)站開發(fā)課程實(shí)驗(yàn)為例，這門課程需要安裝大量大型的軟件，其開發(fā)使用環(huán)境配置較復(fù)雜，在以往實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)時(shí)每次需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建，而且由于設(shè)備老化等原因還要受到各種條件限制，在云計(jì)算環(huán)境下則可得到很好的解決。在云計(jì)算模式下可根據(jù)機(jī)房規(guī)模的大小，結(jié)合計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)，筆者認(rèn)為可以在以下幾種解決方案中進(jìn)行合理選擇。方案一：ncomputing云終端解決方案ncomputing計(jì)算機(jī)分享解決方案將是學(xué)院以有效的經(jīng)費(fèi)與人力資源配置計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室最理想的解決方案，ncomputing云終端通過自帶虛

11、擬化軟件（vspace）安裝在電腦主機(jī)上，利用pc電腦主機(jī)的資源創(chuàng)建多個(gè)虛擬化的桌面系統(tǒng)。允許多名用戶使用不同的賬戶同時(shí)登錄到一臺(tái)pc上，借助windows操作系統(tǒng)底層的多用戶環(huán)境設(shè)計(jì)，每個(gè)用戶可以擁有完全獨(dú)立的桌面環(huán)境。不同賬號(hào)之間的數(shù)據(jù)和用戶設(shè)定可以完全隔離。對(duì)于用戶而言，使用虛擬桌面和pc沒有任何差異。實(shí)驗(yàn)室中的教師機(jī)和學(xué)生機(jī)相對(duì)較集中，通常是以班級(jí)為單位進(jìn)行組織教學(xué)，并通過一臺(tái)或多臺(tái)交換機(jī)直接相連，使用云終端模式部署實(shí)驗(yàn)室，教師機(jī)選用云服務(wù)器來充當(dāng)，學(xué)生機(jī)選用云終端替代傳統(tǒng)pc，無需改變其現(xiàn)有的綜合布線系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，部署成本更加低廉、實(shí)施更加方便快捷。此外，云服務(wù)器使用的是windo

12、ws操作系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室中的課件也多是基于windows操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所以僅需在云服務(wù)器上安裝相應(yīng)的教學(xué)軟件，眾多的云終端即可同時(shí)并獨(dú)立地享用課件資源，教學(xué)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加清楚明朗，后期管理維護(hù)也更加簡單容易。采用云終端替代傳統(tǒng)pc作為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)終端，優(yōu)勢明顯：（1）可大幅降低建置成本。（2）具有超強(qiáng)的管理、監(jiān)控的功能，也有許多第三方開發(fā)的免費(fèi)管理程序可搭配應(yīng)用，教師可以在課堂中實(shí)時(shí)監(jiān)控每位學(xué)生的畫面，更好地進(jìn)行課堂教學(xué)管理。（3）硬件使用率高。云終端采用先進(jìn)的windows虛擬桌面技術(shù)，支持多用戶共享一臺(tái)pc資源，充分釋放pc機(jī)富余的性能，在滿足學(xué)生使用的前提下，避免了性能過剩。（4）管理高

13、效、易維護(hù)。云服務(wù)器集中管理所有終端，所有教學(xué)軟件在服務(wù)器端安裝配置完成，一切軟硬件升級(jí)和維護(hù)都只需在服務(wù)器端進(jìn)行，而云終端是軟硬件集成一體化的小巧設(shè)備，基本無需維護(hù)和升級(jí)，學(xué)生使用授權(quán)可使用的軟件，并且無法隨意刪改權(quán)限。云終端軟件硬件穩(wěn)定可靠，大大降低了管理者維護(hù)工作量。（5）云終端軟硬件具有免費(fèi)升級(jí)的特點(diǎn)，這樣云終端顯示給用戶的始終是軟件的最新版本，而且使用云終端替代傳統(tǒng)pc機(jī)可以提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的整潔性和美感，給實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境。方案二：私有云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案引入基于hyperv的服務(wù)器虛擬化來搭建私有云基礎(chǔ)架構(gòu)。hyperv是內(nèi)建于windows server 200

14、8的一種虛擬化角色或功能，能夠在單一硬件服務(wù)器上，建立多個(gè)虛擬主機(jī)，讓這些虛擬主機(jī)共享更多硬件上的資源，能同時(shí)獨(dú)立運(yùn)作各自的操作系統(tǒng)，并在上面執(zhí)行需要的應(yīng)用程序或服務(wù)。針對(duì)服務(wù)器數(shù)量需求大，單臺(tái)服務(wù)器利用率低的情況，可引入基于virtual server的服務(wù)器虛擬化平臺(tái)，用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合，具有節(jié)省空間，降低能耗，便于管理等諸多優(yōu)勢。虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的基礎(chǔ)，在私有云解決方案中，可選用數(shù)據(jù)庫服務(wù)平臺(tái)sql server 2008以及windowsserver 2008 r2/hyperv（虛擬化技術(shù)）/iis組進(jìn)行有機(jī)地融合，構(gòu)建出云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。以hyperv服務(wù)器虛擬化技術(shù)構(gòu)建底

15、層虛擬化平臺(tái)，結(jié)合systemcenter virtual machine manager（簡稱scvmm）虛擬機(jī)管理套件將現(xiàn)有的硬件服務(wù)器資源統(tǒng)一整合成為資源池，進(jìn)行集中管理與調(diào)配。通過system center實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)私有云平臺(tái)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)架構(gòu)、應(yīng)用的管理。在該管理架構(gòu)下的各類計(jì)算資源可得到充分的整合與利用，各類計(jì)算資源根據(jù)需求動(dòng)態(tài)地、智能地、自動(dòng)化地分配到各個(gè)應(yīng)用中，保證了各個(gè)應(yīng)用的順暢運(yùn)行，使得整個(gè)監(jiān)管系統(tǒng)在任何時(shí)間都可以提供給用戶一個(gè)切實(shí)可查的信息。具有穩(wěn)定性、易用性、安全性、高度擴(kuò)展性的微軟私有云架構(gòu)，能夠提高性能而不會(huì)成為擴(kuò)展的瓶頸。五、云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用的幾點(diǎn)思考云計(jì)算

16、雖然可以為職業(yè)院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室?guī)肀憷透咝У倪\(yùn)行，但云計(jì)算不是包治百病的萬金油，不同層次的云計(jì)算技術(shù)解決的問題都有其局限性，因此在選擇云計(jì)算技術(shù)時(shí)必須要明確核心需求?；谠骗h(huán)境下進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，我們必須對(duì)以下幾個(gè)問題進(jìn)行深入、全面的思考，先謀定而后動(dòng)。1、網(wǎng)絡(luò)暢通、帶寬問題。云計(jì)算的各項(xiàng)服務(wù)的運(yùn)行都是依托于網(wǎng)絡(luò)而發(fā)揮作用的，對(duì)于學(xué)?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)性能來說，還面臨著超乎想象的挑戰(zhàn)，云計(jì)算可能會(huì)大幅度增加互聯(lián)網(wǎng)流量，由此引發(fā)的服務(wù)中斷、網(wǎng)絡(luò)延遲等問題會(huì)嚴(yán)重制約云平臺(tái)使用，假若學(xué)校網(wǎng)絡(luò)帶寬不足以保證云服務(wù)的暢通，那么“云”所帶來的實(shí)際效果將會(huì)大打折扣，所以如何保障良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)性能是成為云

17、計(jì)算能否在院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中得到高效的應(yīng)用之重要前提。2、信息資源存儲(chǔ)策略問題。基于云計(jì)算技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理模式，是完全依賴于互聯(lián)網(wǎng)的，因此一旦接入的鏈路出現(xiàn)連接問題，可能會(huì)導(dǎo)致終端訪問不到任何機(jī)房資源，影響用戶正常的教學(xué)，因此，在云計(jì)算技術(shù)的使用過程中，建議不要將所有的資源完全放置在云端，最佳的方式是在本地備份相應(yīng)的資源，在出現(xiàn)故障時(shí)可臨時(shí)切換。而目前一些比較大型的軟件，包括專業(yè)設(shè)計(jì)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件與考試平臺(tái)等，要想在云端運(yùn)行，還需要技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高才可行，需要進(jìn)行進(jìn)一步的探索與大量的測試。3、安全保障問題。融入“云”也即暴露給“云”，實(shí)驗(yàn)室的信息資源及師生個(gè)人信息等就特別需要有可靠的安全保護(hù)。所以計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在享受云計(jì)算帶來的便利之前必須對(duì)云服務(wù)提供商提出應(yīng)用程序質(zhì)量、可移植性和安全、對(duì)于數(shù)據(jù)提供方式的控制、認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)等以及數(shù)據(jù)安全性和合規(guī)性。4、建設(shè)投入問題。學(xué)院使用云計(jì)算服務(wù)必然要把原有相關(guān)軟件移植到新的云計(jì)算模式中，這就要進(jìn)行原有的計(jì)算模式和云計(jì)算模式成本的比較，要考慮搭建云計(jì)算環(huán)境的價(jià)格、總體擁有成本的相關(guān)因素及自身資源和需求，要考慮是否將所有的軟件應(yīng)用和開發(fā)轉(zhuǎn)向云計(jì)算平臺(tái)等一系列問題，通過聚合服務(wù)而虛擬化的存儲(chǔ)資源，提高現(xiàn)有資產(chǎn)的回報(bào)率。云計(jì)算為信息技術(shù)行業(yè)帶來了前所未有的機(jī)遇，云計(jì)算愿景令人矚目。高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)必將直面云計(jì)算技術(shù)發(fā)展的大潮，如何緊