項保連++陳育才++王建翠

摘要：隨著當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)+時代的到來，高校計算機(jī)實驗室建設(shè)也受到了諸如虛擬化、分布式存儲、云平臺技術(shù)、寬帶互聯(lián)、嵌入式技術(shù)等新技術(shù)的影響和沖擊，實驗室模型的轉(zhuǎn)變已勢在必行。面對新媒體和云技術(shù)，如何將原有的實驗室結(jié)構(gòu)與之結(jié)合，構(gòu)建一個新型的計算機(jī)實驗室模型，實現(xiàn)計算機(jī)實驗室的統(tǒng)一化、集約化管理，最大限度地利用現(xiàn)有資源實現(xiàn)云計算實驗室建設(shè)。

關(guān)鍵詞：實驗室；模型；轉(zhuǎn)變；云計算

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）11-0084-02

計算機(jī)實驗室與其它學(xué)科不同，它不是嚴(yán)格地以實驗項目或課程的開出來劃分職能，其管理模型也應(yīng)由傳統(tǒng)的單個機(jī)房、實驗室的管理向集中化、統(tǒng)一化管理過渡，這需要借助當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)，云計算技術(shù)來加以實現(xiàn)。

1 計算機(jī)實驗室構(gòu)成

1.1 計算機(jī)實驗室的一般結(jié)構(gòu)

高校計算機(jī)實驗室面向?qū)ο筝^為寬泛，除承擔(dān)專業(yè)課程的教學(xué)外，還需要承擔(dān)公共基礎(chǔ)類和邊緣學(xué)科類課程的教學(xué)，除了具有專門配置和安裝有專業(yè)軟件的實驗室作為專業(yè)實驗室進(jìn)行管理和使用外，更多的只作為一般普通計算機(jī)教室來管理使用。單個實驗室從結(jié)構(gòu)上看沒有什么大的分別，只是設(shè)備配置高低、多少的問題，各個學(xué)校的計算機(jī)中心或院系都在為提高自己專業(yè)實驗室配置水平而努力。從早期單個的計算機(jī)教室，到具有局域網(wǎng)、校園網(wǎng)絡(luò)連接的計算機(jī)實驗室，再到現(xiàn)在的Internet網(wǎng)，云平臺技術(shù)的計算機(jī)實驗室，專業(yè)的計算機(jī)實驗室的主要教學(xué)內(nèi)容也由一般單機(jī)硬件、軟件操作，發(fā)展到基于網(wǎng)絡(luò)的軟硬件、網(wǎng)絡(luò)實驗等，就其結(jié)構(gòu)本身而言，并沒有太多的改變。

1.2 計算機(jī)實驗室的分類

高校計算機(jī)實驗室的構(gòu)成與它的功能、用途以及管理模式等因素有關(guān)，各不相同，大體上分為以下幾種：

（1） 按功能分

公共實驗室：主要用于公共基礎(chǔ)類和邊緣學(xué)科課程基本操作和實驗

專業(yè)實驗室：根據(jù)各學(xué)校所設(shè)專業(yè)方向不同，建設(shè)相應(yīng)專業(yè)實驗室

（2） 按類別分

硬件技術(shù)實驗室：包括組成原理、微機(jī)原理、硬件組裝與維護(hù)實驗室、單片機(jī)實驗室、接口技術(shù)實驗室等

軟件技術(shù)實驗室：包括面向?qū)ο蟮能浖虒W(xué)、數(shù)據(jù)庫軟件、網(wǎng)絡(luò)軟件教學(xué)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗室：可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)路由與交換、無線局域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)安全、協(xié)議分析與設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等常規(guī)實驗

多媒體技術(shù)實驗室：包括圖形圖形、動畫設(shè)計、多媒體技術(shù)、影視制作技術(shù)相關(guān)課程實驗

（3） 按歸口分

歸口教務(wù)部門管理的機(jī)房：一般用于公共基礎(chǔ)類課程的基本操作和實驗

歸口計算機(jī)中心管理的實驗室：用于跨學(xué)科、跨專業(yè)課程實驗；用于科研的，大型實驗室；

歸口院系管理的實驗室：院系單獨建設(shè)、管理和使用的實驗室，專業(yè)性較強(qiáng)，與外院系交叉性少

（4） 按平臺分

計算機(jī)基礎(chǔ)實驗平臺：完成基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)

網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺：完成網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)搭建、網(wǎng)絡(luò)配置、路由與交換機(jī)配置等實驗

軟件實驗教學(xué)平臺：完成各類軟件類課程教學(xué)，包括面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言、數(shù)據(jù)庫語言、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫語言等課程實驗

創(chuàng)新實驗平臺：完成新技術(shù)、新媒體課程教學(xué)實驗，及教改、科研實驗

校企共建的實驗室、實驗平臺：包括實訓(xùn)基地

項目建設(shè)的實驗平臺：科研項目專項建設(shè)實驗平臺

其它實驗平臺

無論如何分類，計算機(jī)實驗室的結(jié)構(gòu)本身都沒有發(fā)生改變。

2 互聯(lián)網(wǎng)+時代計算機(jī)實驗室架構(gòu)的新模式

基于以上分析，計算機(jī)實驗室的結(jié)構(gòu)主要取決于它的管理模式，也即高校本身的管理模式。在當(dāng)前這樣一個“無網(wǎng)不力”的時代，無論是哪一種結(jié)構(gòu)，我們要考慮的核心問題都是如何發(fā)揮現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的作用使各個計算機(jī)實驗室實現(xiàn)最有效的聯(lián)通，構(gòu)建新型實驗室模型，實現(xiàn)資源利用的最優(yōu)化。

2.1 云計算實驗室建設(shè)思路

目前，有許多高校利用云技術(shù)以及其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了這一目標(biāo)，一些專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)公司也給出了專業(yè)化的解決方案。例如，由武漢噢易科技有限公司針對高校計算機(jī)實驗室提出的《云計算實驗室建設(shè)方案》，以及由該公司研發(fā)推出的相應(yīng)軟硬件產(chǎn)品就很好地解決了高校計算機(jī)實驗室虛擬化這一問題。

云計算實驗室建設(shè)的核心在于云計算平臺的開發(fā)和服務(wù)器集群、虛擬桌面的建立，也即軟件平臺的建設(shè)和硬件建設(shè)。硬件方面，可以在學(xué)校原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和機(jī)房條件下進(jìn)行改造，以實現(xiàn)老舊資源的利用，節(jié)約投資；平臺建設(shè)以功能覆蓋為主，力求簡潔實用，以實現(xiàn)資源的彈性配置、學(xué)生終端的集中化統(tǒng)一管理、能靈活創(chuàng)建虛擬桌面、創(chuàng)建一種全新的實驗室構(gòu)架體系模式，使教學(xué)和教學(xué)管理變得更輕松為最終目標(biāo)。

2.2 云計算實驗室特點

這一模式最大的特點就是將傳統(tǒng)的學(xué)生機(jī)操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件都安裝在后臺服務(wù)器的虛擬機(jī)中，所有運算都由服務(wù)器來完成。教師、學(xué)生通過云終端或其它終端設(shè)備訪問虛擬機(jī)，實現(xiàn)了桌面的統(tǒng)一集中管理，減少了終端設(shè)備的維護(hù)。與傳統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)最大的不同就是服務(wù)器的集群化、虛擬化，資源的彈性化分配，可根據(jù)教學(xué)需要快速更新和部署桌面模板，通過云平臺軟件進(jìn)行批量克隆和分發(fā)，實現(xiàn)日常教學(xué)、考試、培訓(xùn)等不同環(huán)境的切換。甚至是根據(jù)不同課程生成不同桌面系統(tǒng)，根據(jù)課表或教師教學(xué)需要登錄服務(wù)器調(diào)取相應(yīng)桌面。

3 我校計算機(jī)實驗室實現(xiàn)云計算的可能性

我校計算機(jī)實驗室按管理模式和功能劃分為公共機(jī)房和專業(yè)機(jī)房兩大部分，目前，分屬信息傳媒學(xué)院計算機(jī)實驗實訓(xùn)中心管理的公共機(jī)房和專業(yè)機(jī)房已全部實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)連通，接入Internet網(wǎng)，屬于校園網(wǎng)絡(luò)的主干部分，共14個機(jī)房，880臺計算機(jī)，分布在三棟教學(xué)樓，均為千兆光纖接入，百兆桌面，已具備了建設(shè)云計算實驗室的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

硬件方面，學(xué)校中心機(jī)房也已具備一定實力，擁有大量服務(wù)器冗余，而這正可以作為建設(shè)云計算實驗室所需的集群化、虛擬化服務(wù)器。按照50個點機(jī)房進(jìn)行計算，以常見辦公軟件及win7操作系統(tǒng)對硬件的最低要求為標(biāo)準(zhǔn)，每個虛擬桌面系統(tǒng)主頻0.8GHz，同時考慮服務(wù)器虛擬化自身消耗15%，則CPU總體所需為50*0.8GHz *115%=46G；每個用戶分配3G內(nèi)存，則50個用戶為150G內(nèi)存；每個用戶分配硬盤40G，則50個用戶為2T硬盤容量。根據(jù)這一數(shù)據(jù)，可以計算出每個機(jī)房所需虛擬服務(wù)器的配置大概為CPU：4路6核，2GHz；內(nèi)存：10*16G；硬盤不小于2T。

軟件方面可以考慮自主開發(fā)或與相關(guān)專業(yè)公司合作，也可以直接購買成熟的產(chǎn)品或服務(wù)。需滿足云桌面統(tǒng)一部署、集中管理、個性化教學(xué)桌面定制、考試環(huán)境快速部署、一鍵還原等功能。

這一目標(biāo)實現(xiàn)起來并不輕松，上述服務(wù)器條件，一般硬盤空間可以滿足，但服務(wù)器內(nèi)存和CPU主頻一般都達(dá)不到搭建平臺所需要求，需另行增加，其兼容性和可靠性也需同時考慮。軟件平臺的建設(shè)更是需要量身定做。

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