劉芳+賈林可

摘要：計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展與廣泛使用，使得各個(gè)領(lǐng)域包括教育行業(yè)對(duì)于計(jì)算能力的要求與日俱增，作為分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算以及并行計(jì)算的進(jìn)一步發(fā)展趨勢(shì)，云計(jì)算孕育而生。隨著云計(jì)算的發(fā)展及運(yùn)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，該校四川大學(xué)錦城學(xué)院電子系將以計(jì)算機(jī)為主的軟件實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用云計(jì)算架構(gòu)建設(shè)的軟件實(shí)驗(yàn)室。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；虛擬系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）04-0095-02

目前，我國(guó)大部分高校有相當(dāng)一部分計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室所使用的硬件設(shè)備都相當(dāng)?shù)穆浜?，硬件配置較低，加之大量的使用率與操作的不當(dāng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室的安全性無(wú)法得到全面的保障。云計(jì)算的誕生，給軟件實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)帶來(lái)了更加完善的解決方案，通過(guò)云計(jì)算方式，運(yùn)用虛擬化技術(shù)進(jìn)行，將軟件實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為一個(gè)資源共享集，便于訪問(wèn)、操作、存儲(chǔ)與管理，將軟硬件資源得到最大化的利用，同時(shí)減輕管理人員對(duì)軟硬件的維護(hù)工作量。 本文通過(guò)分析四川大學(xué)錦城學(xué)院電子系軟件計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室存在的不足，運(yùn)用基于云計(jì)算架構(gòu)建設(shè)我系實(shí)驗(yàn)室，以使我系實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮它的最大作用，提高教學(xué)質(zhì)量與管理水平。

1 軟件實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)存在的問(wèn)題

在高校各專(zhuān)業(yè)以計(jì)算機(jī)作為教學(xué)的主要載體與工具，正擔(dān)負(fù)這越來(lái)越重要的作用，其演示性、操作性、驗(yàn)證性在教育領(lǐng)域中占據(jù)極為重要的地位。目前，我校電子系計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)已很穩(wěn)定，每學(xué)期通過(guò)改善計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的軟硬件環(huán)境，從而提升了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。然而，通過(guò)分析我系計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理，得出我系計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中還普遍存在許多不足。我系的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室面向5大專(zhuān)業(yè)學(xué)生，其課程平均每學(xué)期開(kāi)設(shè)30門(mén)不同課程，每學(xué)期人時(shí)數(shù)合計(jì)15萬(wàn)學(xué)時(shí)左右，人次數(shù)6萬(wàn)次左右，計(jì)算機(jī)的使用率非常的高，因此軟硬件管理較為困難，其不足包括以下幾點(diǎn)：

1） 學(xué)生的不正常使用導(dǎo)致軟硬件設(shè)施安全維護(hù)工作困難。

2） 隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品換代較快，實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)配置越來(lái)越跟不上時(shí)代前進(jìn)的步伐，如果購(gòu)置新設(shè)備成本較高，且資源浪費(fèi)嚴(yán)重；

3） 某些軟件費(fèi)用較高、軟件維護(hù)與更新困難，需要多環(huán)境且有時(shí)同一軟件不同版本需求，這時(shí)常導(dǎo)致軟件沖突，系統(tǒng)反應(yīng)緩慢，且每學(xué)期都要根據(jù)本學(xué)期課程安排重新安裝實(shí)驗(yàn)室軟件，雖能借助網(wǎng)絡(luò)同傳工具進(jìn)行上傳，但由于電腦型號(hào)的不同，得分幾次進(jìn)行，其工作量之大。

4） 為安全保護(hù)數(shù)據(jù)還原導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)法保存，阻礙學(xué)生連續(xù)實(shí)驗(yàn)的操作性，影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性和老師對(duì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)與評(píng)價(jià)。

5） 數(shù)據(jù)訪問(wèn)與操作時(shí)間、地點(diǎn)受限僅限于對(duì)應(yīng)課程有課時(shí)的實(shí)驗(yàn)室。

2 基于云計(jì)算架構(gòu)的軟件實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的優(yōu)勢(shì)

云計(jì)算實(shí)際上就是將計(jì)算機(jī)以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)工作都完全放到互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器或超級(jí)計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)資源共享、云端操作。

任務(wù)響應(yīng)速度快：由于啟動(dòng)任何一項(xiàng)任務(wù)無(wú)須啟動(dòng)整個(gè)操作系統(tǒng)，因此運(yùn)行在虛擬操作系統(tǒng)的實(shí)例可以快速啟動(dòng)和停止；

服務(wù)器或超級(jí)計(jì)算機(jī)較高的自由利用率：每臺(tái)服務(wù)器或超級(jí)計(jì)算機(jī)可以安裝多個(gè)虛擬操作系統(tǒng)，每個(gè)虛擬操作系統(tǒng)可以安裝運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序，通過(guò)或互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物理機(jī)和虛擬機(jī)之間同時(shí)操作且無(wú)時(shí)間和地點(diǎn)限制；

系統(tǒng)軟件成本低：當(dāng)有限期、限用戶(hù)數(shù)量付費(fèi)的操作系統(tǒng)被虛擬化時(shí)，用戶(hù)無(wú)需為額外應(yīng)用實(shí)例支付更多的費(fèi)用；

多系統(tǒng)共存：每臺(tái)服務(wù)器或超級(jí)計(jì)算機(jī)課虛擬多種系統(tǒng)共存使用，實(shí)用性、操作性強(qiáng)；

減輕實(shí)驗(yàn)室軟硬件維護(hù)工作量；

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：為師生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供了存儲(chǔ)空間，便于師生隨時(shí)都可以通過(guò)瀏覽器打開(kāi)云端服務(wù)器上的虛擬機(jī)上的軟件進(jìn)行操作。

根據(jù)以上優(yōu)勢(shì)，為解決軟硬件成本、管理維護(hù)、軟件資源共享、操作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與共享問(wèn)題，現(xiàn)將我系C206計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室改造為基于云計(jì)算構(gòu)架的軟件實(shí)驗(yàn)室。

3 基于云計(jì)算構(gòu)架的軟件實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建

通過(guò)使用虛擬化技術(shù)，一臺(tái)服務(wù)器搭建多個(gè)虛擬機(jī)，根據(jù)虛擬機(jī)設(shè)置的功能來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)軟件的安裝，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)、云端、交換機(jī)、路由器、服務(wù)器實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與虛擬機(jī)之間進(jìn)行操作，同時(shí)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地訪問(wèn)操作虛擬機(jī)，增加師生的學(xué)習(xí)、研發(fā)途徑，方便實(shí)驗(yàn)室維護(hù)管理。

硬件系統(tǒng)層：該層由6臺(tái)服務(wù)器用于搭建環(huán)境與構(gòu)建90臺(tái)虛擬機(jī)，1臺(tái)千兆路由器用于給云終端分配IP，2臺(tái)千兆交換機(jī)用于教室連接網(wǎng)絡(luò)，35臺(tái)液晶顯示器做PC機(jī)，35套鼠標(biāo)鍵盤(pán)，35臺(tái)云終端組成。

虛擬系統(tǒng)層：在6臺(tái)服務(wù)器上分別利用虛擬軟件虛擬出 15臺(tái)虛擬機(jī)，動(dòng)態(tài)分配虛擬的CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、I/0設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)資源，并分別在這些虛擬機(jī)上安裝不同的操作系統(tǒng)及配置相應(yīng)的應(yīng)用程序，從而建立出90臺(tái)服務(wù)器建成的虛擬資源集的云計(jì)算環(huán)境。

該實(shí)驗(yàn)室目前實(shí)現(xiàn)了一人一個(gè)虛擬機(jī)系統(tǒng)，老師和學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室或其他地方通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接訪問(wèn)自己的虛擬機(jī)，并在上面進(jìn)行操作、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，管理人員只需對(duì)6臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行管理，與其對(duì)應(yīng)的管理工作減少到1/6。不足之處在于學(xué)生與虛擬機(jī)號(hào)的固定登錄主要是靠學(xué)生自覺(jué)地去登錄老師安排給自己的虛擬機(jī)號(hào)，而非軟件控制固定的虛擬機(jī)，這樣個(gè)人的虛擬機(jī)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的安全性保護(hù)有些不足。如何固定一人一個(gè)虛擬機(jī)現(xiàn)成為我系老師與學(xué)生正在開(kāi)發(fā)的對(duì)象。

4 總結(jié)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，云計(jì)算技術(shù)不斷成熟，建設(shè)基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室將成為未來(lái)計(jì)算機(jī)軟件實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方向。云計(jì)算與高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的結(jié)合，有效的整合高校教學(xué)資源，提高資源的利用率，為師生提供無(wú)線(xiàn)的存儲(chǔ)空間和計(jì)算性能，保證數(shù)據(jù)的安全性、可靠性。我系基于云計(jì)算架構(gòu)的軟件實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)已建設(shè)成功，將給我校計(jì)算機(jī)建設(shè)帶來(lái)全新的改變，將極大地推動(dòng)我校的教學(xué)事業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐曉陽(yáng).基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)與軟件實(shí)驗(yàn)資源管理[J].信息與電腦，2012（7）.

[2] 李功麗，張艷.基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J].河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2011（5）：21-22.

[3] 孟慶偉，劉婷.基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)模型研究[J].智能計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2011（12）.