基于云计算技术的高校机房及实验室管理系统

文/党小争

随着云计算技术的迅猛发展，很多应用已经趋于成熟，云计算在节约资源和管理效能上与传统方式相比有着极大的优势。云计算的迅速普遍是一个必然趋势，不同领域都在努力实现基于云计算的解决方案。而高校机房与管理，随着学校的快速发展越来越显得跟不上步伐，普遍存在着设备更新速度慢，管理工作繁重，使用效率低下等问题，无法满足师生的个性化需求。而这一些列问题，运用云计算的技术解决就变得迎刃而解了。

1 高校机房实验室现状

机房实验室作为高校的必要的实验环境条件，为信息类课程及大学生计算机文化类课程提供了重要的教学资源平台。高校在实验室以及管理上投入了大量的财力人力，如何充分的利用好资源，高效而又最大限度保护固定资产的保值率是所有高校管理者面临的问题。在缺乏云计算应用的高校机房，普遍存在以下两方面的问题。

1.1 计算机设备更新速度快，固定资产淘汰率高

计算机硬件及软件技术的发展日新月异，基本上三到五年，新建的机房配置就无法满足教学的要求了，老化的计算机处理速度跟不上，存储容量亟待增加，而新课程普遍使用的软件系统对计算机的性能要求越来越高，教学要与时俱进，不可能为了满足老设备，而返回已经过时的课程内容。但是更新换代一批机房又是一个很大的资金投入，并且新建的机房，又要面临快速的更新换代。

1.2 机房的智能化管理水平不高，教学使用率没有充分体现

信息类实验室分为面向不同专业不同课程的实验室，而大多数高校在实验室管理中，都是以专业分割的方式，通过排课固定下来，这样导致实验室的教学信息，课程信息，设备信息无法共享，也无法在学院下或者学校层面下，实现共享。在没课程安排的时段下，实验室只能空置，无法实现充分高校的利用。另外对于实验室资产的管理，大多停留在人工统计，核查，登记这样的管理方式，很难做到安全高效的让实验设备流动起来，达到充分发挥资产的优化配置。

2 基于私有云的实验室及管理应用

云计算是基于互联网的具有超级计算机模式的一种分布式系统，它通过虚拟化技术、分布式文件系统、分布式数据库、编程模式、资源管理技术、能耗管理技术等布局在网络中，能根据用户需求提供个性化的资源与服务。实质上是通过网络获取应用和服务，而这些应用或服务不是传统的布局在某个服务器上，而是一种耦合的方式分布在网络中。基于私有云的实验室及管理应用架构总体可分为四个方面：第一为云终端接入层。为每一个实验室终端提供统一的规范的接口。第二层为虚拟资源管理。即把物理资源虚拟为逻辑资源，实现IT 资源的虚拟化。第三位云基础硬件设备，包括计算机资源与数据存储设备等。第四为虚拟桌面，可根据不同用户调度资源。

2.1 云平台机房的架构设计

云计算具有高性能、高可靠性、高通用性、可灵活扩展、按需配置和经济性等特点，可为高校机房的应用场景提供按需定制的解决方案。云计算按照服务的提供方式划分为三个大类：SaaS（Software as a Service-软件即服务），PaaS（Platform as a Service-平台即服务），IaaS（Infrastructure as a Service-基础架构即服务）。云机房的方案有服务器、云终端以及云系统管理平台软件构成。云服务器可单独建设成小的数据中心，可根据具体需求建设性能可扩展的服务器机房，配置良好的物理环境，保障机房稳定高效的使用。云终端是一种功耗低，体积小的接收设备，操作体验与物理机一致，同时支持U 盘等外设。云平台管理软件是对云服务的统一管理，可通过IP 地址打开管理系统，管理员可根据专业课程要求，统一部署资源，极大的缓解了机房管理的工作量。

云机房最大的优势是一次性投入，后期反复使用，不存在更新换代的问题，极大的保护了资产的价值。同时云平台系统提供了统一部署，管理，维护，监控以及备份等功能，搭配终端机的低功耗与小体积的特点，提供高性价比且兼顾环保的理想机房解决方案，用户能独立享用完整的PC 功能，管理者可通过浏览器轻松实现集约化的管理。

2.2 基于私有云的实验管理架构设计

经典的云计算系统具有超级计算与大容量存储能力，它通过分布式计算与网络应用设置的服务器集群，可为用户提供不同模式的服务。其中，云存储是将用户数据存储在云端，避免使用本地资源的存储。基于云的实验管理架构，是指在私有云平台上布局实验室管理系统和搭建云存储服务器。通过云系统平台，可开发不同的实验室应用，可以通过浏览器或终端方式登录使用其服务。对于管理者，可开发资产管理系统布局在云服务器上，对固定资产进行信息化管理，随时掌握实验室设备的使用状况。对于教师，可查询设备的状态，在权限范围内，进行借用；也可把教学资源，实验资源上传到系统中，供学生下载共享。对于学生，可在管理系统中进行实验室的预约；获取需要的学习资源；甚至实验设备的临时借用。

云计算技术目前已经发展成熟，在解决通信、资源共享、数据存储等方面提供了理想的解决方案。通过云计算技术开发机房实验室管理系统，一方面能在性能上满足各种应用需求，另一方面，可实现多种信息的实时交互。为实验室高效智能化的管理提供了可行的方案。

3 云管理平台的功能设计

3.1 云机房功能设计

云机房是建立在成熟的云机房应用系统上，可满足一个教室多种课程的安排。可在云服务器中配置不同课程所需的PC 硬件需求，安装不同的软件。学生在终端可以通过用户登录方式进入系统，实现本地单机完全一样的体验。服务器端可实现不同时段、不同课程、不同需求的灵活切换。比如学期初，任课教师提出课程需求，管理员根据老师的需求配置环境，设置使用时间段，实现云机房教室的自动化快速生成。

3.2 实验室管理平台的功能设计

实验室管理系统采用B/S 的体系结构，系统布局在高性能的云服务器上，在强大的网络通信功能下，通过云计算的处理，用户通过登录即能享受高速的信息服务。其功能具体为：

3.2.1 固定资产管理

包括固定资产的登记入库，设备使用状态查询，借用归还，设备核查统计等功能，此功能的权限可以面向教师，管理员以及领导，教师通过查询设备状况进行利用，管理员可以系统统计资产情况，设备的运行状态，设备的报废，设备的预警等信息的权限。这项功能基于资产数据库，要求数据库的安全性和稳定性。领导可通过系统查询资产的总体情况，通过云计算的高性能和使用积累的数据，为领导的决策提供帮助。

3.2.2 实验室管理

包括课程的安排，师生临时预约使用，实验室设备使用说明及规章制度查询等。实验室管理模块应该具有与课程表信息融合，能够透明实时的与师生交互，教师可随时更新教学日志，学生可通过实验室是否占用，在空闲的时间申请实验室，管理员可根据实时信息，对实验室进行针对性的实地监管。

3.2.3 教学应用平台

包括实验实训课程资源共享，实验课程教学平台，网络选课系统，实验项目管理等功能，教师可在教学应用平台发布教学资源，把实验类课程需要的信息化资源发布在系统中，供学生共享，也可以在上面与互动，作业收发，问题答疑，个性化指导。

3.2.4 云存储功能

包括师生根据身份获取不同的存储空间，可随时进行自我资源管理服务，云存储很好的解决了信息化学习，作业，资料存储等问题，学生不用担心作业因丢失优盘而无法提交，学生可通过云平台实时存取自己的资料，连续无间断的使用网络资源。

3.2.5 人员管理功能

包括设置不同的用户类别，权限范围，应用类型人员权限管理设计到数据安全问题。

4 小结

基于云计算技术的机房及实验室管理系统功能丰富，交互性强，能够为师生提供性能强大的个性化服务，同时又能很好的节约资源，减少投入，最大化发挥利用率。教师通过系统可以实时预约实验课的日期，能够修改时间，对时间和地点选择有了极大便利性，并为实验室的备课和授课做好了各项准备。学生可通过系统了解实验室的动态信息，更能在系统中灵活选修实验学习资源，同时还可以方便的存取自己的作业等信息，实现了个性化学习的环境。管理者通过实验管理系统，能够快速的布局实验环境，集约化的管理实验资源，在网络安全方面，能够实现高效病毒查杀，安全防范，系统自动升级，为管理者减轻了很大的工作量，同时也大大地提高了管理效率和服务水平。