基于云计算的实验室教学资源整合浅议

宋志恒 张航

【摘 要】在介绍云计算的基本概念和原理的基础上，讨论了基于云计算整合实验室资源的优势，并结合云计算的特点，从节约成本、数据安全、资源共享和提高实验教学质量等方面探讨了应用云计算整合实验室的教学资源。

【关键词】云计算；实验室；资源整合

近年来，随着云计算技术的不断发展，利用云计算来解决实验教学所面临的新问题与挑战，对现有教学资源进行最大程度、最大范围的整合，减少实验教学的成本，提高教学质量，为实验教学提供有力的支撑与服务已成为实验室资源建设的新趋势。

1.云计算概述

1.1 云计算的概念

云计算并没有统一严格的定义，Wikipedia把云计算定义成一种基于互联网的计算方式，通过互联网上异构、自治的服务为个人和企业用户提供按需即取的计算。大多概念是基于充分利用网络化计算和存储资源、达成高效率低成本计算目标的考量，希望能更好地整合互联网和不同设备上的资源和应用，把所有的计算、存储资源连结在一起，实现最大范围的协作和资源共享。其本质是基于网络为用户提供的按需即取的服务，包括提供计算服务，存储服务，网络应用以及各种服务的组合[1]。

1.2 云计算的原理

云计算的基本原理是，用户所需的应用程序、处理的数据及存储需求并不需要运行在本地计算机或手机等终端设备上，而是运行在互联网上的大规模服务器集群和数据中心里。这些数据中心由提供云计算服务的服务商管理和维护，并由他们保障足够强的计算能力和足够大的存储空间。在任何时间和任何地点，用户都可以任意连接至互联网的云服务端。同时，用户终端的功能将会被大大简化，而诸多复杂的功能都将转移到终端背后的云上去完成，也就是说，云服务对用户是透明的，用户只需提交服务请求，而不关心该服务是如何运行的。

2.基于云计算整合实验室资源的优势

云计算具有超大规模、高扩展性、高可靠性、虚拟化、通用性、低成本等特点[2]。云的规模可以动态伸缩，能满足不同实验室应用和用户规模增长的需要。云中的设备资源可随时更新，可随时把各实验室的资源整合到云中，保证云服务的扩展性。云计算使用多种容错技术，例如冗余备份、节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使得云计算比使用本地计算机更可靠，能够保证实验数据的及时上传及完整性。云计算支持用户在任意位置使用各种终端获取应用服务，所请求的资源来自云，而不是固定的有形实体，应用在云中某处运行，对用户来说，只需要一台计算机或手机等接入端，应用就可以通过虚拟化技术运行在本地，来获取需要的资源和服务，甚至包括超级计算这样的任务。

云计算不针对特定的应用，在云的支撑下可以定制开发出个性化的应用，同一个云可以同时支撑不同的应用运行。由于云的特殊容错方式，可采用各实验室现有的廉价设备来构成云中的节点，同时云的自动化集中式管理，能为用户节省高昂的数据中心管理成本，云的通用性使资源的利用率大幅提升，囚此云计算能以较低的成本优势整合资源。

3.应用云计算整合实验室教学资源

3.1 云计算的应用能够减少实验室资金投入

云计算是一种大规模的分布式计算模式，把网络中大量的软硬件设备组成为了一个虚拟的资源池，共享资源和服务，如内存、存储和计算能力等组成一个强大的系统，通过优化管理与资源调度，综合利用网络中的空闲空间，采用分布式存储管理用户数据，满足教师的大容量存储需求，并通过网络为用户提供实时计算服务。用户只需要一台普通计算机接入互联网即可实现低配置设备享受高性能的服务，不必为应用软件升级而付费。这样就无需再花费大量资金购买硬件设备和商业软件授权，而且软件的升级维护，版本控制都由相关服务提供商负责完成，这样极大减少了实验室在软硬件方面的投入及维护成本，为实验室节省大量的资金。

3.2 云计算的应用能够保证实验数据的安全性

应用云计算技术服务后，资源数据存储在云端，这样可以避免实验室师生将实验数据存放在个人计算机上，可能感染计算机病毒而造成数据丢失。因为计算机病毒在校园网内很容易传播，尤其是在多媒体教室及各实验室，一台机器中毒，很快就会传遍所有机器。即使使用杀毒软件仍不能有效的防控病毒，且杀毒软件授权使用费也是一笔不小的开支。而在云计算环境下，服务提供商拥有先进技术和专业团队来负责这些数据的安全维护工作，师生们只是通过网络访问自己的数据，本地不再存储任何数据，因而不用担心病毒入侵造成的损失[3]。所以，云计算在实验室的应用既省去了实验室在信息安全方面的开支，又确保了实验室师生的信息安全。

3.3 云计算的应用有利于各实验室资源的共享共建

各实验室应用云计算后，繁重的网络信息平台建设、服务器配备、课程资源的存储与管理等将交给云计算提供商完成，那么现有分散的、自成一体、本地化的教学资源将转变成为一个与具体网络环境、服务器系统、网络操作系统无关的强大的统一的通用教学资源平台[4]。这样各实验室就可以分享由大量系统构成的基础设施，共享各种教学资源，而不必更新相关的硬件，各院系部门的运行成本在大大降低的同时效率却大幅度地提高。对于参加合作的实验室来说，通过云计算技术，他们可以实时地获得其他实验室的资源，使用户的资源需求获得极大的满足。

3.4 云计算的应用能够提升教育教学质量和科研水平

很多教学科研工作是以软硬件条件和环境为支撑的，有些工作一旦离开特定的环境就无法正常开展，而教职员工在实验室环境之外想继续工作就很难实现。有些科研项目需要高性能的计算机和强大的计算能力才能完成，而如果没有这样的环境，项目就无法开展。应用云计算，只要能接入互联网，就可以使用云计算所提供的虚拟环境，利用虚拟技术，不管是在学校还是家中，也不管使用什么客户端，接人云端后，都会获取定制的虚拟桌面，就像使用本地的计算机系统。因此可以在任何地方继续工作，也可以在多种设备上共享实验数据。这样科研人员就可以充分利用自己的业余时间，利用云强大的计算能力，积极高效的完成各项工作及科研任务，存进教育教学质量和科研水平的不断提升。

4.结语

云计算技术的发展为教育教学资源的发展与建设提供了一种新的模式，随着它的日趋成熟与完善，在教育等领域中的应用将会越来越广泛，也必将促进教学和科研的发展。

参考文献：

[1]李明栋，孟昱，胡捷.云计算关键技术及标准化[J].电信网技术，2010，09：1-7.

[2]王玉芬，郭晓娟.云计算对高校教学资源影响解析[J].实验技术与管理，2010，05：111-113.

[3]李文光，雷维加.探析云计算技术对高校实验室资源的优化应用[J].中国教育技术装备，2012，03：77-78.

[4]王兴龙.云计算理论及技术在高校的应用研究[J].企业导报，2013，09：235.

项目基金：

公益性行业（农业）科研专项经费项目 名称：“现代渔业数字化及物联网技术集成与示范”编号：201203017