基于云計(jì)算的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源整合淺議

宋志恒 張航

【摘 要】在介紹云計(jì)算的基本概念和原理的基礎(chǔ)上，討論了基于云計(jì)算整合實(shí)驗(yàn)室資源的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合云計(jì)算的特點(diǎn)，從節(jié)約成本、數(shù)據(jù)安全、資源共享和提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量等方面探討了應(yīng)用云計(jì)算整合實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)資源。

【關(guān)鍵詞】云計(jì)算；實(shí)驗(yàn)室；資源整合

近年來(lái)，隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，利用云計(jì)算來(lái)解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)所面臨的新問(wèn)題與挑戰(zhàn)，對(duì)現(xiàn)有教學(xué)資源進(jìn)行最大程度、最大范圍的整合，減少實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成本，提高教學(xué)質(zhì)量，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供有力的支撐與服務(wù)已成為實(shí)驗(yàn)室資源建設(shè)的新趨勢(shì)。

1.云計(jì)算概述

1.1 云計(jì)算的概念

云計(jì)算并沒(méi)有統(tǒng)一嚴(yán)格的定義，Wikipedia把云計(jì)算定義成一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上異構(gòu)、自治的服務(wù)為個(gè)人和企業(yè)用戶(hù)提供按需即取的計(jì)算。大多概念是基于充分利用網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算和存儲(chǔ)資源、達(dá)成高效率低成本計(jì)算目標(biāo)的考量，希望能更好地整合互聯(lián)網(wǎng)和不同設(shè)備上的資源和應(yīng)用，把所有的計(jì)算、存儲(chǔ)資源連結(jié)在一起，實(shí)現(xiàn)最大范圍的協(xié)作和資源共享。其本質(zhì)是基于網(wǎng)絡(luò)為用戶(hù)提供的按需即取的服務(wù)，包括提供計(jì)算服務(wù)，存儲(chǔ)服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以及各種服務(wù)的組合[1]。

1.2 云計(jì)算的原理

云計(jì)算的基本原理是，用戶(hù)所需的應(yīng)用程序、處理的數(shù)據(jù)及存儲(chǔ)需求并不需要運(yùn)行在本地計(jì)算機(jī)或手機(jī)等終端設(shè)備上，而是運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)上的大規(guī)模服務(wù)器集群和數(shù)據(jù)中心里。這些數(shù)據(jù)中心由提供云計(jì)算服務(wù)的服務(wù)商管理和維護(hù)，并由他們保障足夠強(qiáng)的計(jì)算能力和足夠大的存儲(chǔ)空間。在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)，用戶(hù)都可以任意連接至互聯(lián)網(wǎng)的云服務(wù)端。同時(shí)，用戶(hù)終端的功能將會(huì)被大大簡(jiǎn)化，而諸多復(fù)雜的功能都將轉(zhuǎn)移到終端背后的云上去完成，也就是說(shuō)，云服務(wù)對(duì)用戶(hù)是透明的，用戶(hù)只需提交服務(wù)請(qǐng)求，而不關(guān)心該服務(wù)是如何運(yùn)行的。

2.基于云計(jì)算整合實(shí)驗(yàn)室資源的優(yōu)勢(shì)

云計(jì)算具有超大規(guī)模、高擴(kuò)展性、高可靠性、虛擬化、通用性、低成本等特點(diǎn)[2]。云的規(guī)模可以動(dòng)態(tài)伸縮，能滿(mǎn)足不同實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用和用戶(hù)規(guī)模增長(zhǎng)的需要。云中的設(shè)備資源可隨時(shí)更新，可隨時(shí)把各實(shí)驗(yàn)室的資源整合到云中，保證云服務(wù)的擴(kuò)展性。云計(jì)算使用多種容錯(cuò)技術(shù)，例如冗余備份、節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來(lái)保障服務(wù)的高可靠性，使得云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)更可靠，能夠保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)上傳及完整性。云計(jì)算支持用戶(hù)在任意位置使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)，所請(qǐng)求的資源來(lái)自云，而不是固定的有形實(shí)體，應(yīng)用在云中某處運(yùn)行，對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，只需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)或手機(jī)等接入端，應(yīng)用就可以通過(guò)虛擬化技術(shù)運(yùn)行在本地，來(lái)獲取需要的資源和服務(wù)，甚至包括超級(jí)計(jì)算這樣的任務(wù)。

云計(jì)算不針對(duì)特定的應(yīng)用，在云的支撐下可以定制開(kāi)發(fā)出個(gè)性化的應(yīng)用，同一個(gè)云可以同時(shí)支撐不同的應(yīng)用運(yùn)行。由于云的特殊容錯(cuò)方式，可采用各實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的廉價(jià)設(shè)備來(lái)構(gòu)成云中的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)云的自動(dòng)化集中式管理，能為用戶(hù)節(jié)省高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本，云的通用性使資源的利用率大幅提升，囚此云計(jì)算能以較低的成本優(yōu)勢(shì)整合資源。

3.應(yīng)用云計(jì)算整合實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源

3.1 云計(jì)算的應(yīng)用能夠減少實(shí)驗(yàn)室資金投入

云計(jì)算是一種大規(guī)模的分布式計(jì)算模式，把網(wǎng)絡(luò)中大量的軟硬件設(shè)備組成為了一個(gè)虛擬的資源池，共享資源和服務(wù)，如內(nèi)存、存儲(chǔ)和計(jì)算能力等組成一個(gè)強(qiáng)大的系統(tǒng)，通過(guò)優(yōu)化管理與資源調(diào)度，綜合利用網(wǎng)絡(luò)中的空閑空間，采用分布式存儲(chǔ)管理用戶(hù)數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足教師的大容量存儲(chǔ)需求，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)為用戶(hù)提供實(shí)時(shí)計(jì)算服務(wù)。用戶(hù)只需要一臺(tái)普通計(jì)算機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)低配置設(shè)備享受高性能的服務(wù)，不必為應(yīng)用軟件升級(jí)而付費(fèi)。這樣就無(wú)需再花費(fèi)大量資金購(gòu)買(mǎi)硬件設(shè)備和商業(yè)軟件授權(quán)，而且軟件的升級(jí)維護(hù)，版本控制都由相關(guān)服務(wù)提供商負(fù)責(zé)完成，這樣極大減少了實(shí)驗(yàn)室在軟硬件方面的投入及維護(hù)成本，為實(shí)驗(yàn)室節(jié)省大量的資金。

3.2 云計(jì)算的應(yīng)用能夠保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全性

應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)服務(wù)后，資源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，這樣可以避免實(shí)驗(yàn)室?guī)熒鷮?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存放在個(gè)人計(jì)算機(jī)上，可能感染計(jì)算機(jī)病毒而造成數(shù)據(jù)丟失。因?yàn)橛?jì)算機(jī)病毒在校園網(wǎng)內(nèi)很容易傳播，尤其是在多媒體教室及各實(shí)驗(yàn)室，一臺(tái)機(jī)器中毒，很快就會(huì)傳遍所有機(jī)器。即使使用殺毒軟件仍不能有效的防控病毒，且殺毒軟件授權(quán)使用費(fèi)也是一筆不小的開(kāi)支。而在云計(jì)算環(huán)境下，服務(wù)提供商擁有先進(jìn)技術(shù)和專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)來(lái)負(fù)責(zé)這些數(shù)據(jù)的安全維護(hù)工作，師生們只是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)自己的數(shù)據(jù)，本地不再存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)，因而不用擔(dān)心病毒入侵造成的損失[3]。所以，云計(jì)算在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用既省去了實(shí)驗(yàn)室在信息安全方面的開(kāi)支，又確保了實(shí)驗(yàn)室?guī)熒男畔踩?/p>

3.3 云計(jì)算的應(yīng)用有利于各實(shí)驗(yàn)室資源的共享共建

各實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用云計(jì)算后，繁重的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)建設(shè)、服務(wù)器配備、課程資源的存儲(chǔ)與管理等將交給云計(jì)算提供商完成，那么現(xiàn)有分散的、自成一體、本地化的教學(xué)資源將轉(zhuǎn)變成為一個(gè)與具體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、服務(wù)器系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)的強(qiáng)大的統(tǒng)一的通用教學(xué)資源平臺(tái)[4]。這樣各實(shí)驗(yàn)室就可以分享由大量系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)設(shè)施，共享各種教學(xué)資源，而不必更新相關(guān)的硬件，各院系部門(mén)的運(yùn)行成本在大大降低的同時(shí)效率卻大幅度地提高。對(duì)于參加合作的實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，通過(guò)云計(jì)算技術(shù)，他們可以實(shí)時(shí)地獲得其他實(shí)驗(yàn)室的資源，使用戶(hù)的資源需求獲得極大的滿(mǎn)足。

3.4 云計(jì)算的應(yīng)用能夠提升教育教學(xué)質(zhì)量和科研水平

很多教學(xué)科研工作是以軟硬件條件和環(huán)境為支撐的，有些工作一旦離開(kāi)特定的環(huán)境就無(wú)法正常開(kāi)展，而教職員工在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之外想繼續(xù)工作就很難實(shí)現(xiàn)。有些科研項(xiàng)目需要高性能的計(jì)算機(jī)和強(qiáng)大的計(jì)算能力才能完成，而如果沒(méi)有這樣的環(huán)境，項(xiàng)目就無(wú)法開(kāi)展。應(yīng)用云計(jì)算，只要能接入互聯(lián)網(wǎng)，就可以使用云計(jì)算所提供的虛擬環(huán)境，利用虛擬技術(shù)，不管是在學(xué)校還是家中，也不管使用什么客戶(hù)端，接人云端后，都會(huì)獲取定制的虛擬桌面，就像使用本地的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此可以在任何地方繼續(xù)工作，也可以在多種設(shè)備上共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這樣科研人員就可以充分利用自己的業(yè)余時(shí)間，利用云強(qiáng)大的計(jì)算能力，積極高效的完成各項(xiàng)工作及科研任務(wù)，存進(jìn)教育教學(xué)質(zhì)量和科研水平的不斷提升。

4.結(jié)語(yǔ)

云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展為教育教學(xué)資源的發(fā)展與建設(shè)提供了一種新的模式，隨著它的日趨成熟與完善，在教育等領(lǐng)域中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，也必將促進(jìn)教學(xué)和科研的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李明棟，孟昱，胡捷.云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2010，09：1-7.

[2]王玉芬，郭曉娟.云計(jì)算對(duì)高校教學(xué)資源影響解析[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，05：111-113.

[3]李文光，雷維加.探析云計(jì)算技術(shù)對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室資源的優(yōu)化應(yīng)用[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2012，03：77-78.

[4]王興龍.云計(jì)算理論及技術(shù)在高校的應(yīng)用研究[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2013，09：235.

項(xiàng)目基金：

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目 名稱(chēng)：“現(xiàn)代漁業(yè)數(shù)字化及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成與示范”編號(hào)：201203017