基于云计算架构软件实验室建设研究与实施

刘芳+贾林可

摘要：计算机技术、网络通信技术、互联网的高速发展与广泛使用，使得各个领域包括教育行业对于计算能力的要求与日俱增，作为分布式计算、网格计算以及并行计算的进一步发展趋势，云计算孕育而生。随着云计算的发展及运用领域的扩展，该校四川大学锦城学院电子系将以计算机为主的软件实验室运用云计算架构建设的软件实验室。

关键词：云计算；虚拟系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）04-0095-02

目前，我国大部分高校有相当一部分计算机实验室所使用的硬件设备都相当的落后，硬件配置较低，加之大量的使用率与操作的不当，导致实验室的安全性无法得到全面的保障。云计算的诞生，给软件实验室的建设带来了更加完善的解决方案，通过云计算方式，运用虚拟化技术进行，将软件实验室建设成为一个资源共享集，便于访问、操作、存储与管理，将软硬件资源得到最大化的利用，同时减轻管理人员对软硬件的维护工作量。 本文通过分析四川大学锦城学院电子系软件计算机实验室存在的不足，运用基于云计算架构建设我系实验室，以使我系实验室发挥它的最大作用，提高教学质量与管理水平。

1 软件实验室现存在的问题

在高校各专业以计算机作为教学的主要载体与工具，正担负这越来越重要的作用，其演示性、操作性、验证性在教育领域中占据极为重要的地位。目前，我校电子系计算机实验室建设已很稳定，每学期通过改善计算机实验的软硬件环境，从而提升了计算机实验教学的质量。然而，通过分析我系计算机实验室的建设和管理，得出我系计算机实验室建设中还普遍存在许多不足。我系的计算机实验室面向5大专业学生，其课程平均每学期开设30门不同课程，每学期人时数合计15万学时左右，人次数6万次左右，计算机的使用率非常的高，因此软硬件管理较为困难，其不足包括以下几点：

1） 学生的不正常使用导致软硬件设施安全维护工作困难。

2） 随着科技技术的不断发展，电子产品换代较快，实验室计算机配置越来越跟不上时代前进的步伐，如果购置新设备成本较高，且资源浪费严重；

3） 某些软件费用较高、软件维护与更新困难，需要多环境且有时同一软件不同版本需求，这时常导致软件冲突，系统反应缓慢，且每学期都要根据本学期课程安排重新安装实验室软件，虽能借助网络同传工具进行上传，但由于电脑型号的不同，得分几次进行，其工作量之大。

4） 为安全保护数据还原导致学生实验数据无法保存，阻碍学生连续实验的操作性，影响学生实验的积极性和老师对实验的指导与评价。

5） 数据访问与操作时间、地点受限仅限于对应课程有课时的实验室。

2 基于云计算架构的软件实验室建设的优势

云计算实际上就是将计算机以及数据的存储工作都完全放到互联网上的服务器或超级计算机中，实现资源共享、云端操作。

任务响应速度快：由于启动任何一项任务无须启动整个操作系统，因此运行在虚拟操作系统的实例可以快速启动和停止；

服务器或超级计算机较高的自由利用率：每台服务器或超级计算机可以安装多个虚拟操作系统，每个虚拟操作系统可以安装运行多个应用程序，通过或互联网实现物理机和虚拟机之间同时操作且无时间和地点限制；

系统软件成本低：当有限期、限用户数量付费的操作系统被虚拟化时，用户无需为额外应用实例支付更多的费用；

多系统共存：每台服务器或超级计算机课虚拟多种系统共存使用，实用性、操作性强；

减轻实验室软硬件维护工作量；

实现数据存储：为师生实验过程中的实验数据提供了存储空间，便于师生随时都可以通过浏览器打开云端服务器上的虚拟机上的软件进行操作。

根据以上优势，为解决软硬件成本、管理维护、软件资源共享、操作数据存储与共享问题，现将我系C206计算机实验室改造为基于云计算构架的软件实验室。

3 基于云计算构架的软件实验室构建

通过使用虚拟化技术，一台服务器搭建多个虚拟机，根据虚拟机设置的功能来进行系统软件的安装，通过网络平台实现PC机、云端、交换机、路由器、服务器实现PC机与虚拟机之间进行操作，同时通过互联网实现随时随地访问操作虚拟机，增加师生的学习、研发途径，方便实验室维护管理。

硬件系统层：该层由6台服务器用于搭建环境与构建90台虚拟机，1台千兆路由器用于给云终端分配IP，2台千兆交换机用于教室连接网络，35台液晶显示器做PC机，35套鼠标键盘，35台云终端组成。

虚拟系统层：在6台服务器上分别利用虚拟软件虚拟出 15台虚拟机，动态分配虚拟的CPU、内存、硬盘、I/0设备及网络资源，并分别在这些虚拟机上安装不同的操作系统及配置相应的应用程序，从而建立出90台服务器建成的虚拟资源集的云计算环境。

该实验室目前实现了一人一个虚拟机系统，老师和学生可以在实验室或其他地方通过网络直接访问自己的虚拟机，并在上面进行操作、存储数据，管理人员只需对6台服务器进行管理，与其对应的管理工作减少到1/6。不足之处在于学生与虚拟机号的固定登录主要是靠学生自觉地去登录老师安排给自己的虚拟机号，而非软件控制固定的虚拟机，这样个人的虚拟机系统与数据的安全性保护有些不足。如何固定一人一个虚拟机现成为我系老师与学生正在开发的对象。

4 总结

随着互联网的发展，云计算技术不断成熟，建设基于云计算的计算机实验室将成为未来计算机软件实验室的建设方向。云计算与高校计算机实验室建设的结合，有效的整合高校教学资源，提高资源的利用率，为师生提供无线的存储空间和计算性能，保证数据的安全性、可靠性。我系基于云计算架构的软件实验室现已建设成功，将给我校计算机建设带来全新的改变，将极大地推动我校的教学事业发展。

参考文献：

[1] 徐晓阳.基于云计算的计算机与软件实验资源管理[J].信息与电脑，2012（7）.

[2] 李功丽，张艳.基于云计算的计算机实验室建设[J].河南机电高等专科学校学报，2011（5）：21-22.

[3] 孟庆伟，刘婷.基于云计算的计算机实验室建设模型研究[J].智能计算机应用，2011（12）.