云計算環(huán)境下實驗室軟件管理

1、云計算環(huán)境下實驗室軟件管理摘要：隨著高校教學(xué)改革的深入推進，社會信息技術(shù)的飛速發(fā)展，有效提高高校實驗室實驗平臺的利用率，增強高校實驗室實驗平臺的服務(wù)能力，已經(jīng)成為亟待解決的問題。本文采用云計算技術(shù)，提出了基于云計算的數(shù)字實驗平臺的構(gòu)建方案，使得傳統(tǒng)數(shù)字實驗平臺的交互性、開放性和優(yōu)化性得到有效提高。關(guān)鍵詞：云計算；數(shù)字實驗平臺；資源調(diào)度一、基于云計算的數(shù)字實驗平臺的構(gòu)建意義高校學(xué)生實驗活動是學(xué)習(xí)科學(xué)知識的重要課程，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識。由此，高校實驗室建設(shè)是考核高校教學(xué)水平的關(guān)鍵指標(biāo)。數(shù)字實驗平臺的發(fā)展建設(shè)需要遵循節(jié)約資源、合理配置、高效服務(wù)、標(biāo)準開放等原則。因此，本文結(jié)合云計

2、算技術(shù)，對數(shù)字實驗平臺的建設(shè)進行深入研究。為了能夠有效提高高校傳統(tǒng)數(shù)字實驗平臺的資源優(yōu)化配置和服務(wù)能力，結(jié)合云計算技術(shù)，提出了基于云計算的數(shù)字實驗平臺的建設(shè)方案，為高校用戶提供實驗資源服務(wù)，屬于一種創(chuàng)新應(yīng)用模式，改善了傳統(tǒng)數(shù)字實驗平臺的限制和束縛，促進數(shù)字實驗平臺的規(guī)范化、標(biāo)準化、高效化發(fā)展。基于云計算的數(shù)字實驗平臺的建設(shè)目標(biāo)是使實驗平臺能夠滿足用戶開放性需求，以及資源合理配置，實現(xiàn)高校學(xué)科與學(xué)科之間資源信息的交換共享，提高實驗平臺的利用率。對于數(shù)字實驗平臺的發(fā)展建設(shè)具有良好的促進作用。隨著云計算技術(shù)的飛速發(fā)展，為建設(shè)規(guī)范、開放、高校的數(shù)字實驗平臺提供了有力支持。因此，如何能夠高效利用云計算技

3、術(shù)，建設(shè)一套性能良好、利用率高、標(biāo)準規(guī)范的基于云計算的數(shù)字實驗平臺仍然需要進一步探索研究。二、基于云計算的數(shù)字實驗平臺的總體設(shè)計（一）平臺設(shè)計目標(biāo)基于云計算的數(shù)字實驗平臺指的是通過云計算技術(shù)，將高校的海量實驗資源進行有效整合，將實驗資源云”化，向用戶提供需要的實驗資源?；谠朴嬎愕臄?shù)字實驗平臺將用戶提出的實驗資源需求當(dāng)作一個具體實驗任務(wù)，按照優(yōu)先級別形成任務(wù)資源池之后實施實驗任務(wù)分配，還能夠根據(jù)不同的功能將任務(wù)資源池重新分為多個具體功能資源池，以實現(xiàn)實驗資源的統(tǒng)一調(diào)度。基于云計算的數(shù)字實驗平臺的實驗資源可以根據(jù)高校實驗室設(shè)備的配置情況隨時實現(xiàn)資源擴容，高校學(xué)科內(nèi)實驗資源呈現(xiàn)交互共享，學(xué)科與學(xué)科

4、之間的實驗資源也可以實現(xiàn)交互共享，因此，這種數(shù)字實驗平臺具有良好的開放性和擴展性，真正提高實驗資源的利用效率。（二）平臺體系架構(gòu)（1）資源層；資源層負責(zé)有效整合各個學(xué)科的海量實驗資源,成為一個資源池。資源層由大量實驗設(shè)備組成，可以根據(jù)高校實驗教學(xué)需求的提升隨時實現(xiàn)擴展。（2）平臺層；平臺層的是負責(zé)對實驗資源進行統(tǒng)一調(diào)度，完成實驗任務(wù)的合理分配。平臺層包括實驗資源管理器、任務(wù)管理器和資源調(diào)度管理器，是整個數(shù)字實驗平臺的核心部分，能夠隨時整合各個學(xué)科的實驗資源，為用戶提供動態(tài)服務(wù)。（3）應(yīng)用服務(wù)層；應(yīng)用服務(wù)層主要為使用實驗資源的用戶提供相關(guān)接口，方便用戶通過互聯(lián)網(wǎng)對實驗資源發(fā)起訪問，用戶利用各種服

5、務(wù)接口隨時能夠接入到應(yīng)用服務(wù)層，對自己需要的實驗資源進行訪問。三、基于云計算的數(shù)字實驗平臺的詳細設(shè)計（1）資源管理器；基于云計算的數(shù)字實驗平臺的資源管理器主要對接入實驗設(shè)備的資源進行管理，向用戶提供實驗資源服務(wù)，具有三個功能，分別是實驗資源劃分、實驗資源分析和實驗功能等級標(biāo)注。資源管理器接入的實驗設(shè)備分為兩種，一是物理資源，二是虛擬資源。當(dāng)物理實驗設(shè)備接入到平臺中，要按照虛擬化情況進行分組，根據(jù)實驗設(shè)備的不同功能分別執(zhí)行實驗資源池的任務(wù)，每一個功能資源池都包含了多個物理實驗資源節(jié)點，或者由多個虛擬機資源節(jié)點構(gòu)成，當(dāng)完成對資源節(jié)點的標(biāo)注之后，成為能夠滿足用戶實際需求的資源池。（2）任務(wù)管理器；基

6、于云計算的數(shù)字實驗平臺的任務(wù)管理器負責(zé)對實驗任務(wù)進行處理，具有實驗任務(wù)分析、實驗任務(wù)劃分和實驗任務(wù)優(yōu)先級標(biāo)注三個功能。當(dāng)任務(wù)管理器接收到用戶提出的請求之后，對實驗任務(wù)進行分析，按照用戶實際需求和執(zhí)行時間，以及實驗任務(wù)的優(yōu)先級別插入到實驗任務(wù)隊列中，再按照實驗任務(wù)的特點進行任務(wù)分割，形成多個具體實驗任務(wù)，完成對具體實驗任務(wù)的標(biāo)注之后，形成一系列實驗任務(wù)池。（3）資源調(diào)度器；基于云計算的數(shù)字實驗平臺的資源調(diào)度前主要負責(zé)完成對任務(wù)池的實驗資源分配和調(diào)度管理，實現(xiàn)實驗任務(wù)與實驗資源的最佳匹配。而且，資源調(diào)度器還能夠?qū)嶒炄蝿?wù)和實驗資源進行檢測，對實驗任務(wù)的執(zhí)行情況、實驗資源的統(tǒng)一調(diào)度進行有效管理。當(dāng)實

7、驗任務(wù)執(zhí)行完成之后將信息返回給用戶，釋放實驗任務(wù)分配到的資源。四、基于云計算的數(shù)字實驗平臺的核心模塊設(shè)計一一資源調(diào)度（1）資源池調(diào)度器；資源池調(diào)度器主要負責(zé)對實驗任務(wù)完成過程中需要的實驗功能資源池進行分配。功能資源池是具有某種特定功能的實驗資源的整合，包括物理實驗設(shè)備，以及虛擬機設(shè)備等等，可以并行處理多個實驗任務(wù)，由此可見，在實驗資源分配過程中如果想要花費最少、執(zhí)行最快，對臨近實驗任務(wù)的資源池的選擇非常重要。（2）負載均衡器；負載均衡器主要負責(zé)保證實驗功能資源池的負載均衡，在功能資源池由虛擬機組成的情況下，需要通過對虛擬機進行配置達到預(yù)留資源的目的；在功能資源池由物理實驗設(shè)備組成的情況下，需要

8、通過資源分配策略來達到資源功能池的負載均衡，目的都是為了保證功能資源池能夠向用戶提供資源服務(wù)。（3）綜合調(diào)度器；綜合調(diào)度器的主要功能是監(jiān)控實驗資源的運行情況，當(dāng)物理實驗設(shè)備或虛擬實驗設(shè)備出現(xiàn)故障問題時，通過及時調(diào)度調(diào)整選擇適當(dāng)?shù)倪w移主機，保證實驗資源的動態(tài)遷移，使得數(shù)字實驗平臺的資源節(jié)點能夠穩(wěn)定運行。結(jié)論綜上所述，本文分析了目前高校傳統(tǒng)數(shù)字實驗平臺存在的問題，提出了數(shù)字實驗平臺的發(fā)展方向，給出了基于云計算的數(shù)字實驗平臺的構(gòu)建方案，詳細闡述了基于云計算的數(shù)字實驗平臺的核心模塊一一三層資協(xié)同源調(diào)度機制。本文采用云計算技術(shù)，將高校各個學(xué)科的實驗資源整合之后形成資源池，按照用戶實際需求為其提供服務(wù)。因此,本文提出的基于云計算的數(shù)字實驗平臺具有開放性強、規(guī)模龐大、按需服務(wù)等特點。參考文獻1