麻小娟，黨海燕, 黨建林（西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院，陜西西安，710124）

云計算在實驗室教學(xué)資源管理的應(yīng)用

麻小娟，黨海燕, 黨建林
（西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院，陜西西安，710124）

為了解決急劇增長的實驗室教學(xué)資源存儲、管理和共享的問題，基于實驗室現(xiàn)有的校園局域網(wǎng)，提出云計算的虛擬技術(shù)在實驗室教學(xué)資源管理的應(yīng)用，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的統(tǒng)籌管理和共享，進一步提高實驗室教學(xué)資源的利用率。

實驗室；教學(xué)資源；云計算；共享

0 引言

本文以高?，F(xiàn)有的校園網(wǎng)為基礎(chǔ)，針對目前實驗室面臨的問題，利用云計算的虛擬技術(shù)實現(xiàn)資源虛擬化，對實驗室教學(xué)資源進行統(tǒng)一儲存和管理。用戶可通過客戶端根據(jù)不同的訪問權(quán)限實現(xiàn)對資源進行共建、分享和訪問，從而降低硬件成本、節(jié)約教育經(jīng)費、提高教學(xué)質(zhì)量。

1 實驗室教學(xué)資源管理面臨的問題

（1） 實驗室建設(shè)成本高

隨著實驗課程的不斷更新與開展，實驗室的設(shè)備的性能無法滿足實驗軟件的需求，導(dǎo)致實驗室設(shè)備故障頻繁。高校需要不斷更新實驗室硬件設(shè)備，增大了高校人力和資金的投入。

（2） 實驗室維護工作量大

實驗室不但要承擔(dān)全院學(xué)生的基礎(chǔ)教學(xué)，還要承擔(dān)不同專業(yè)的專業(yè)課的實驗教學(xué)，以及教學(xué)過程中的培訓(xùn)和上機考試等。為滿足教學(xué)在不同時段對軟件的不同需求，實驗管理員需要反復(fù)對軟件進行更新與升級，給實驗室管理員帶來很大的工作量。

（3） 資源利用率低

根據(jù)專業(yè)對軟件需求的不同，實驗管理員對實驗室進行不同的劃分，專業(yè)實驗只能在特定的實驗室進行實驗教學(xué)，使得實驗室課程不能統(tǒng)籌分配，導(dǎo)致有的實驗室空閑，設(shè)備利用率低，有的實驗室不夠用，設(shè)備壓力太大。由于實驗室的開放時間有限制，教師和學(xué)生受到地點和時間的限制，不能隨時隨地訪問教學(xué)資源，導(dǎo)致教學(xué)資源無法充分共享。

（4） 數(shù)據(jù)存儲存在安全隱患

高校的實驗室設(shè)備為全院的實驗教學(xué)提供服務(wù)。在教學(xué)過程中，師生的各種U盤等外接設(shè)備在不同機器上的使用增加了病毒的交叉感染，導(dǎo)致破壞師生已有的教學(xué)內(nèi)容、實驗數(shù)據(jù)和存儲設(shè)備，甚至?xí)?dǎo)致實驗室計算機無法正常運行。這不但加大了實驗室管理人員的工作量，而且可能會影響正常的教學(xué)秩序。

2 云技術(shù)的簡述

云技術(shù)（cloud computing）是指在廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)內(nèi)將硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等系列資源統(tǒng)一起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的計算、儲存、處理和共享的一種托管技術(shù)。云計算是一種新型的技術(shù)，虛擬化是該技術(shù)最主要的特點。其依托于互聯(lián)網(wǎng)中的超級計算模型，對互聯(lián)網(wǎng)中的海量計算資源進行儲存，從而為人們提供快捷、高效、安全的服務(wù)。用戶無需關(guān)心應(yīng)用運行的具體位置，只需要一臺電腦或者一個手機，就可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來實現(xiàn)需要的服務(wù)。云計算的應(yīng)用有助于解決資源的安全存儲問題，并且能夠最大限度提高資源的利用率。

云計算特點如下：

(1)超大規(guī)模

“云”具有相當(dāng)大的規(guī)模，如Google云計算已經(jīng)擁有100多萬臺服務(wù)器， Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬臺服務(wù)器。企業(yè)私有云一般擁有數(shù)百上千臺服務(wù)器。

(2) 虛擬化

云計算具有虛擬化的特性，能夠支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。

(3) 高可靠性

云計算具有高可靠性， “云”采用了數(shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施用于保障服務(wù)的高可靠性，因此使用云計算比本地計算機更可靠。

(4) 通用性

云計算具有通用性，不針對特定的應(yīng)用服務(wù)，同一個“云”可以同時支撐不同的應(yīng)用運行。

(5) 高可擴展性

云計算具有高可擴展性，“云”的規(guī)模可以動態(tài)伸縮，能夠滿足應(yīng)用服務(wù)和用戶規(guī)模增長的需要。

(6) 按需服務(wù)

云計算能夠按需服務(wù)?！霸啤笔且粋€龐大的資源池，用戶可以按需求購買。

3 云計算在實驗室的應(yīng)用

基于校園局域網(wǎng)，利用云計算建立云存儲數(shù)據(jù)庫，對其進行合理的空間劃分，將學(xué)院內(nèi)大量教學(xué)軟件、辦公軟件、網(wǎng)絡(luò)題庫以及教學(xué)資料等按照類別分別存儲在存儲云數(shù)據(jù)庫中，并將學(xué)院各個系的各個專業(yè)的服務(wù)器和存儲資源加以有機整合，提供高效可復(fù)用的云計算平臺，從而降低建設(shè)成本，實現(xiàn)教學(xué)資源的有效配置。

將云存儲數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和移終端聯(lián)合起來，用戶可以通過任何終端對教學(xué)資源進行訪問。為了保證實驗室教學(xué)資源數(shù)據(jù)的安全性，對訪問用戶采用統(tǒng)一的身份授權(quán)管理，該平臺以PKI（Public Key Infrastructure）體系為基礎(chǔ)，對訪問用戶進行基于角色的權(quán)限管理和控制，保證用戶和資源建設(shè)者之間的通信安全。根據(jù)不同用戶的角色，超級管理員設(shè)置用戶相應(yīng)的訪問權(quán)限，明確不同用戶能夠訪問的資源權(quán)限。當(dāng)用戶進行資源訪問時，會對用戶進行嚴(yán)格的權(quán)限驗證，通過驗證后才可以進行訪問，有效保證了資源和服務(wù)的安全。

4 云計算在實驗室資源共享的效果

為了實現(xiàn)實驗室教學(xué)資源的共享和數(shù)據(jù)存儲問題，在現(xiàn)有的局域網(wǎng)基礎(chǔ)上，采用云計算建立云存儲數(shù)據(jù)庫，并對用戶訪問權(quán)限進行設(shè)置，實現(xiàn)效果如下所示。

（1） 降低實驗室建設(shè)的成本

采用云計算降低了實驗室建設(shè)的成本。實驗室管理員無需不斷更新升級設(shè)備來滿足實驗教學(xué)的需求。利用已有的設(shè)備，通過云端實現(xiàn)對實驗教學(xué)軟件的訪問和使用，從而減少設(shè)備更新升級的資金投入，降低設(shè)備維護和管理的工作量，提高了實驗室設(shè)備的利用率。

（2） 方便機房的維護

采用云計算方便了實驗室管理人員對實驗室軟件的管理與維護。實驗室管理人員對所有實驗室軟件進行統(tǒng)一管理維護。實驗室管理人員不需要單機進行軟件的更新與維護，可以直接在服務(wù)器上進行操作，使得實驗室管理簡單、便利。

（3） 便利數(shù)據(jù)的共享

采用云計算，對實驗室教學(xué)資源進行集中管理。教師和學(xué)生沒有時間和地點的限制，通過終端登陸云端，對實驗室教學(xué)資源進行訪問和共建。

（4） 提供大數(shù)據(jù)的安全存儲

采用云計算提供了安全的數(shù)據(jù)存儲。實驗室管理員可以將大量的實驗軟件和辦公軟件存儲到云存儲數(shù)據(jù)庫中進行保存。教師可以將各類學(xué)科網(wǎng)絡(luò)題庫、教學(xué)素材、多媒體課件等保存到云存儲數(shù)據(jù)庫中。云計算平臺會通過對登陸用戶的權(quán)限的驗證控制數(shù)據(jù)的訪問，確保了信息的安全訪問。

5 結(jié)語

云計算對實驗室教學(xué)資源進行集中化統(tǒng)一管理，通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)共享，降低實驗室建設(shè)軟硬件成本、提高設(shè)備利用率、簡化管理、提高資源安全性，為教師和學(xué)生提供了一個開放的學(xué)習(xí)和科研平臺。

[1]郭鑫.大數(shù)據(jù)教學(xué)資源共享系統(tǒng)的研究[J].電腦知識與技術(shù),2014,(03):446-447.

[2]李鵬.云計算在教學(xué)資源庫建設(shè)中的應(yīng)用與探討[J].電腦知識與技術(shù),2015,(34):44-46.

[3]宋俊鋒.基于云計算的區(qū)域高校教學(xué)資源共享探究[J].信息化建設(shè),2015,(06):1-3.

[4]冉利龍.遠程教學(xué)資源共建共享的探索與實踐[J].中國遠程教育,2015,(05):55-60+80.

The application of cloud computing in the laboratory teaching resource management

Ma Xiaojuan,Dang Haiyan，Dang Jianlin
（ Northwestern Polytechnical University Mingde College, Xi'an Shaanxi 710124）

In order to solve the sharp increase of laboratory storage, management and sharing of teaching resources, based on the laboratory existing campus local area network (LAN), cloud computing is put forward the application of virtual technology in the laboratory teaching resource management, overall management and high quality teaching resources sharing, to further improve the utilization efficiency of lab teaching resources

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