实验室管理中云计算技术的应用研究

◆王萍芳



实验室管理中云计算技术的应用研究

◆王萍芳

(身份证号：612132197307053224 江苏 212004)

实验室维护的一大难点是需要在每一台机器上安装各种软件，并对其进行定期维护。本文利用云计算技术，提出一种云计算实验室管理系统，用于构建一套智能化的云实验室系统，可以有效解决实验室维护问题，具有一定的应用价值。

实验室维护；云计算

0 引言

目前实验室维护的一个很大工作就是需要在每一台机器上安装各种软件，当机器发生故障或遭遇病毒时，就需要在该机器上重新安装所需要的软件，而且每学期由于课程设置不同，还需要安装其它的软件，这样既浪费时间，还容易出错，效率非常低下。如果将实验室每学期所需的各种环境分别制作成镜像文件，将这个文件放入虚拟机中运行，并对外以Web方式提供云计算服务，则客户端上每台机器就不再需要安装软件，仅通过浏览器远程访问虚拟机（虚拟机由镜像生成，镜像中包含各种实验所需的软件）使用实验环境，这样可以大大提高实验室的工作效率，促进教学与实验室的和谐发展。本文利用云计算技术，提出一种云计算实验室管理系统（以下简称系统），用于构建一套智能化的云实验室系统。

1 系统总体设计

1.1 系统总体架构

整个系统分为两大部分，一部分为Eucalyptus云计算开源平台，它处于云端，对外提供云计算服务，另一部分为使用Java语言开发的云端管理系统，它使用struts+spring+hibernate（以下简称SSH）开发而成，包括Web服务层、业务逻辑层、数据访问层等。此外，还包括客户端浏览器和数据库等组件。

1.2 云端架构

云端架构对应于 “Eucalyptus云计算开源平台”，它使用开源的Eucalyptus云计算平台搭建而成，主要由计算机硬件、软件及相关辅助设备组成。硬件主要包括充当前端节点和后端节点的集群服务器，软件包括CentOS5.5操作系统、Xen、Eucalyp虚拟机VM等，云端架构如图1所示：

图1云端架构图

1.3 基于SSH的云端管理系统架构

云端管理系统主要实现Web服务层、业务逻辑层、数据访问层等模块的功能，它利用Java语言实现，并采取Struts、Spring、Hibernate三个开源框架分别实现表示层、业务层、数据层的功能。主要组件有：Tomcat Web服务器、Struts、Spring、Hibernate、Linux Shell、数据库等。如图2：

2 系统功能说明

本系统的主要功能有：镜像管理、实例管理、课程管理、资源预留等。

本系统的工作过程如下：

（1）根据本文1.2节讲述的工作过程搭建Eucalyptus云计算开源平台；

（2）根据各次实验需求制作镜像文件；

（3）利用镜像管理模块上传、查看、使用镜像文件；

（4）利用实例管理模块运行、查看、终止实例；

（5）利用课程管理模块，综合考虑实验时间、地点等因素，科学合理使用系统；

（6）考虑特殊情况，预留部分虚拟机和物理机资源。

3 可生成虚拟机个数计算

不同硬件配置的计算机可以产生不同个数的虚拟机。具体生成的个数与宿主机的CPU、内存、硬盘大小有关，也与待生成的虚拟机的CPU、内存、硬盘大小有关。

3.1可生成虚拟机个数计算

集群中生成虚拟机个数的计算公式为：

（式2）

3.2实验数据与分析

为了获得相关实验数据，本文采用五款不同配置的物理机充当服务器，各物理机的配置如表1所示。另外，为了方便阐述生成结果，本文共定义五种不同类型的虚拟机，虚拟机的虚拟CPU核数、内存、硬盘信息如表2所示。

表1 物理机型号及配置

表2 待生成虚拟机配置

根据（式1），各种型号的单台物理机理论上可以产生的虚拟机个数如图3所示。

根据（式2）和图3，各种型号的单台物理机实际可以产生的虚拟机个数为， 如图4所示。

图3 各种型号的单台物理机论可以产生的虚拟机个数

图4 各种型号的单台物理机理实际可以产生的虚拟机个数

4 结论

使用本系统可以构建云计算平台，客户端不需要安装实验所需的环境或软件，仅需浏览器就可以使用云端的操作系统和实验环境，并且终端不留密。

（1）由于本系统的所有实验环境均在云端，所以机房维护的成本大大降低，可以促进教学和实验的健康发展。

（2）本系统的设计原理和实现方法，不仅限于在教学实验室中使用，而且可以为各行各业的云计算应用提供参考。

[1]李海勇.基于Windows Azure实验室资源平台设计与实现.上海师范大学硕士论文，2010.

[2]周庆辉，陈宗斌等译.Anthony,T.Velte, Toby J.Velte, Robert EIsenpeter.云计算实践指南，2011.

[3]朱莉,王鹏.云计算在高校的部署与应用研究.吉林师范大学学报(自然科学版)，2011.

[4]苗秀等.基于云计算平台的移动IPTV系统的设计及负载均衡技术的研究.软件，2011.