基于云服务的高职嵌入式专业实训室建设初探

但唐仁　张运生等

摘要：利用基于桌面云技术和虚拟集群技术的虚拟实训室系统，能够有效解决高职实训资源紧张带来的一系列问题，已成为高职院校实训室建设的一种有效补充。本文探讨了基于云服务实训室建设所具备的功能和建设实训室应遵循的原则，着重介绍了基于云服务的高职嵌入式实训室建设方案。

关键词：云服务；高职；嵌入式；实训室

中图分类号：G710 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）04-0168-03

随着职业教育的发展与规模的逐步扩大，高职院校每年在实训室的建设中需要投入大量资金，却依然无法满足日益增长的教学、实训和应用与开发等需求。建立基于桌面云技术和虚拟集群技术的虚拟实训室系统，使用桌面云技术取代传统PC，以虚拟实训代替实际实训，提供实训项目的远程访问服务，能够有效解决高职实训资源紧张带来的一系列问题，已成为高职院校实训室建设的一种有效补充。由于嵌入式智能家居实训室建设技术更新快，所以淘汰率高，投入大。如何利用云服务平台更大程度地节约成本，同时提高实训效率，是各个高职院校面临的问题。

基于云服务建设的实训室应具备的功能

（一）计算资源共享（基础即服务，IaaS）

学生可以通过虚拟桌面连接访问云端的各种计算资源，在虚拟机上进行文档编写、软件开发、设备调试等。

虚拟机的软硬件配置，如CPU主频、内存大小、操作系统等，可以很方便地被定制以满足不同的实训需求，从而实现计算资源共享，也减少实体PC机所带来的升级和维护成本。

（二）存储资源共享（云存储，Cloud Storage）

构建云存储平台，在云平台的基础之上通过分布式集群，将现有的大量各种不同类型的存储设备集合起来协同工作，对外提供统一的数据存储和业务访问接口，为各类文档的发布、下载提供一个共享平台。

（三）平台共享（平台即服务，PaaS）

不管是对传统的CS架构、BS架构，还是对移动App而言，服务端应用在完整的软件解决方案中起着一种不可或缺的作用。

纯客户端应用现阶段已经无法满足用户的需求，因此，应构建类似于Google App Engine的云平台，使学生可以在云上测试、部署、推广自己的服务端应用。

（四）应用共享（软件即服务，SaaS）

在平台共享的基础上，在云端搭建课程管理系统、考试（训练）系统、在线办公系统等服务端应用，为教师、学生提供软件服务，实现应用共享。

基于云服务实训室建设所遵循的原则

（一）可扩展性原则

为了保护已有的投资以及不断增长的业务需求，系统必须具有灵活的结构并留有合理的扩充余地，以便根据需要进行适当的变动和扩充；主要业务平台系统应采用开放的结构，符合国际标准、工业标准和行业标准，适应技术的发展和变化。因此，需要设计成一个便于扩展的系统架构，系统应具备良好的扩展能力并能够便捷地进行扩展。

（二）合理性原则

在一定的资金条件下，以适当的投入，建立性能价格比高的、先进的、完善的业务系统。所有软硬件的选型和配置要坚持性能价格比最优原则，同时兼顾与已有设备和系统的互联互通能力，以及与目前操作系统和应用系统的兼容性。在满足系统性能、功能并考虑到在可预见的未来不失去先进性的条件下，尽量取得整个系统的投入合理性，以构成一个性能价格比优化的应用系统。系统架构的设计应尽可能地运用虚拟化、云计算等新技术，以符合未来的技术发展方向。这种设计方法可以最大化地利用投资，并在利用率、管理、能源等各方面提高用户投资的效率，降低总体成本，减少浪费的发生。

（三）可靠性原则

系统要具有高可靠性及强大的容错能力。该系统必须保证7×24全天候不间断地工作，核心设备如数据库服务器和存储设备具有全容错结构，并具有热插拔功能，可带电修复有关故障而不影响整个系统的工作，设计应保持一定数量的冗余以保证整体系统的高可靠性和高可用性。即便是在系统建设初期也要着重考虑系统可用性、可靠性问题，防止出现系统停顿等问题造成信息系统的中断服务。通过结合云计算等新技术，可以更好地提高系统的可靠性和可用性。

（四）可管理性原则

选择基于国际标准和开放的技术，采用标准化、规范化设计，采用先进的设备，要利于日后扩展，便于向更新技术的升级与衔接，实现系统较长的生命力，保证未来在系统上进行有效的开发和使用，并为今后的发展提供一个良好的环境。在设计、组建云计算系统时，采用先进的、标准的设备。在选购服务器、存储和连接设备时，选用同类型的系列产品，确保系统部件间的严密配合和无缝联接，并获得良好的售后服务和技术支持。整个系统建成后整理一套完整的文档资料，以便提高整个系统的可管理性与可维护性。

基于云服务的嵌入式实训室建设的方案

随着信息技术的发展，嵌入式技术与应用专业已成为高职高专信息产业类热门专业之一。其中，智能家居技术在该专业中占有重要位置。智能家居实训室建设因技术更新快，淘汰率高，投入大，是各个高职院校面临的普遍问题。本实训室建设方案的基本思路是在少量的基本智能家居实训设备基础上，利用云服务功能更大程度地节约成本，同时提高实训效率。

（一）云服务平台的搭建

云服务以互联网为载体，国际上已经有Google、Amazon、IBM、微软等一大批知名公司做出来的产品，并且在IaaS、PaaS、SaaS等各个层面形成丰富的应用和成熟的配套商业机制。在我国以中兴通讯股份有限公司（ZTE iRAI虚拟桌面云技术）、华为技术有限公司（华为桌面云解决方案）、中国长城计算机深圳股份有限公司（长城桌面云方案）为代表的IT公司也提出来自己的云服务解决方案。通过对技术资料进行梳理，对当前云计算提供商的典型解决方案分类进行的综合评析，如表1所示。endprint

由于云服务涉及的技术细节较多，并要求有很强的灵活性，不适合全部采用某一家公司的解决方案。在前期部分采用公司方案的基础上，通过开源组件搭建自己的私有云平台，积累自己的云技术，可以为后续云服务的研发、人才的培养、技术输出服务做好铺垫。通过对云技术方案的调研及对以上方案的比选，可采用以下开源方案，如下页表2所示。

（二）智能家居实景系统的建设

所谓智能家居实景系统就是模拟真实的家居环境，将现代家居的需求在校内实训室实现。这样的实训系统能充分展示智能家居的功能，使学生对智能家居有全面、直观的感性认识，激发学生学习兴趣，也符合高职学生的学习特点。但这样的实景系统价格往往比较昂贵，一个实训室也只能购买一套，与云服务平台结合起来，则既能达到实训效果，又能满足众多学生的需求。

智能家居实景系统是一个包括基于2.4G无线传感器网络的各类监测以及家庭电器自动控制在内的智能家庭实景，如图1所示，包含的单元有：（1）家庭室内监控部分。主要有室内防盗监测、室内温湿度监测、室内光照度监测、雨滴监测、火灾监测、物联网网关系统等等。（2）智能家庭控制软件。主要有智能家庭监测及控制软件（ARM端、PC端）、智能家庭系统服务器端、WebSever软件等等。（3）家庭内电器智能化控制。主要有智能冰箱、监控屏幕、电动雨篷控制系统、智能灯光调节系统、自动报警系统、远程报警系统、自动窗帘、智能电源系统等等。

随着信息技术的快速发展，为适应新概念、新技术快速发展的需要，高校实验室批量购置的设备如何提供更新支持成为日趋严重的问题。高效率、低成本、节能等需求凸显，改变传统的实训室建设模式迫在眉睫。云服务可利用虚拟化技术构建虚拟化资源池，快速部署云端的资源以获取服务，动态组织异构资源，构建不同的应用环境，使存储空间等资源共享，与嵌入式专业实训室的建设结合起来，事实证明，能实现以最小的投入达到效益最大化。

参考文献：

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（责任编辑：谢良才）endprint