云計(jì)算在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的應(yīng)用研究

摘 要：本文分析了高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀及存在的問題，介紹了云計(jì)算的概念及特征，利用云計(jì)算技術(shù)來建設(shè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無可比擬的優(yōu)勢，為有效解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的諸多問題給出了基于云計(jì)算的高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；高校；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

中圖分類號：TP308

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室是開展計(jì)算機(jī)教學(xué)的重要場所，只有落實(shí)好計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，才能更好地幫助學(xué)生盡快掌握計(jì)算機(jī)基本知識和技能。因此，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理成為高校相關(guān)職能部門的一個(gè)重要任務(wù)[1]。然而，許多高校在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面卻存在諸多問題，阻礙了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的步伐。

（1）硬件設(shè)備使用周期短，故障頻發(fā)。設(shè)備頻繁使用，教學(xué)軟件不斷升級，造成設(shè)備折舊快，運(yùn)行不穩(wěn)定，這就迫使學(xué)校3-5年就需要進(jìn)行硬件的升級甚至整個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的更換，加大了人力和資金的投入。（2）信息安全存在隱患。高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室屬共用，各種U盤等外接設(shè)備在不同機(jī)器上的使用增加了病毒的交叉感染，使機(jī)器不能正常使用甚至破壞師生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這不但增加了實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作量，而且影響了正常的教學(xué)秩序[2]。（3）設(shè)備利用率低，資源共享性差。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室通常只安裝相關(guān)的專業(yè)軟件，僅能完成有限課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，設(shè)備利用率低；很多實(shí)驗(yàn)資源受時(shí)間、地點(diǎn)的限制只能在實(shí)驗(yàn)室使用，共享性差。（4）管理維護(hù)困難，效果差。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中，計(jì)算機(jī)硬件的壽命、軟件的更新導(dǎo)致管理員不斷地進(jìn)行硬件的維護(hù)和軟件的升級、重新安裝工作；培訓(xùn)、考試等隨時(shí)需要安裝不同的軟件，也給管理員增加了重復(fù)的勞動；學(xué)期中期，實(shí)驗(yàn)室空閑少，管理員很難進(jìn)行集中管理和維護(hù)，倉促的維護(hù)造成了管理維護(hù)效果差。因此，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、管理工作需要不斷優(yōu)化。

1 云計(jì)算的概念與特征

云計(jì)算目前受到了很高的關(guān)注度，并且已經(jīng)吸引了很多的人和企業(yè)進(jìn)駐該領(lǐng)域。

1.1 云計(jì)算的概念。云計(jì)算（Cloud Computing）是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源，是一種按使用量付費(fèi)的模式。云計(jì)算的最終目的，是使用戶可以隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)獲取服務(wù)，使用戶能像使用水、電一樣使用計(jì)算資源。

1.2 云計(jì)算的特征。（1）云計(jì)算的首要特征是大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)化。云計(jì)算采用大規(guī)模、分布式的計(jì)算模式來實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)；（2）云計(jì)算采用虛擬化技術(shù)提供資源的統(tǒng)一使用。云計(jì)算采用的虛擬池，方便用戶得到所需的各性能的虛擬化設(shè)備而無需了解具體的細(xì)節(jié)；通過虛擬化技術(shù)，享受不同層次的云服務(wù)；（3）云計(jì)算具有高度的可靠性。用戶不必管理硬件資源、軟件資源，可以大大降低病毒侵害，確保信息的安全；（4）云計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)的擴(kuò)展?！霸啤钡囊?guī)?？梢詣討B(tài)伸縮，以滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長的需要；（5）云計(jì)算可以按需服務(wù)?！霸啤笔且粋€(gè)大的資源池，用戶可以按需購買使用；云可以像使用水、電、煤氣一樣計(jì)費(fèi)。

2 云計(jì)算對高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的影響

采用云計(jì)算技術(shù)來建設(shè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無可比擬的優(yōu)勢：

2.1 更少的投資，實(shí)現(xiàn)了更高的性價(jià)比。目前高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的成本主要來源于軟硬件的購置、設(shè)備的更新等。

2.2 更少的維護(hù)，降低了維護(hù)管理成本。云客戶端電腦使用瘦客戶機(jī)，只提供基本的輸入輸出功能，易于維護(hù)。管理員的工作重點(diǎn)只需放在服務(wù)器上即可。

2.3 更強(qiáng)的數(shù)據(jù)安全性。云計(jì)算數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)中心，并且有完善的數(shù)據(jù)備份和統(tǒng)一的管理，用戶只需憑借密碼方便的存取自己的數(shù)據(jù)，無需擔(dān)心因存儲設(shè)備損壞或病毒入侵而丟失數(shù)據(jù)。

2.4 更高的利用率和更好的實(shí)現(xiàn)了資源的共享。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室由于有開放時(shí)間等的限制，使用者不能隨時(shí)使用資源。而云計(jì)算實(shí)驗(yàn)室全部資源放在客戶端，并且不受時(shí)間地點(diǎn)的限制，隨時(shí)可以登錄使用，提高了實(shí)驗(yàn)室利用率，實(shí)現(xiàn)了資源最大程度的共享。

3 基于云計(jì)算的高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室架構(gòu)

3.1 云計(jì)算的服務(wù)模式。服務(wù)是云計(jì)算的一個(gè)重要特征，可提供三個(gè)層次的服務(wù)模式：（1）SaaS模式：軟件即服務(wù)模式，位于云架構(gòu)的上層。SaaS模式是簡單的部署，不需要購買任何硬件，剛開始只需從軟件服務(wù)供應(yīng)商那里進(jìn)行簡單注冊，獲取賬號密碼。SaaS模式使用戶是一個(gè)完全獨(dú)立的系統(tǒng)，如果連接到網(wǎng)絡(luò)，就可以訪問系統(tǒng)。（2）PaaS模式：平臺即服務(wù)模式，位于云架構(gòu)的中間層。PaaS運(yùn)營商所提供的服務(wù)，不僅僅是基礎(chǔ)平臺，還包括該平臺的技術(shù)支持服務(wù)。在這種模式下，用戶擁有部分掌控權(quán)，可以使用主機(jī)操作應(yīng)用程序。（3）IaaS模式：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)模式，位于云架構(gòu)的下層。IaaS提供給用戶的服務(wù)是對所有設(shè)施的利用，包括操作系統(tǒng)、已部署的應(yīng)用程序等，但不包括云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。以上三個(gè)層次的服務(wù)模式在不同程度上滿足了高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的需求。

3.2 虛擬資源層。虛擬資源池是云計(jì)算的核心。虛擬化技術(shù)能夠把物理資源的復(fù)雜性屏蔽掉，把簡單的邏輯資源呈現(xiàn)在客戶端。該層的物理資源包括PC機(jī)、服務(wù)器、交換機(jī)等，也包括存儲設(shè)備和通訊線路等，可以是一個(gè)學(xué)校的設(shè)備，也可以是幾個(gè)學(xué)校共享的設(shè)備，或者從云提供商那里租用的設(shè)備。這些設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)資源的共享。這些物理資源通過虛擬化技術(shù)構(gòu)成了多個(gè)虛擬資源池，這些資源池構(gòu)成了云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施。

3.3 云管理層。云管理層的任務(wù)包括云數(shù)據(jù)管理、云安全管理、云資源管理、云用戶管理。資源管理平臺建立中間件主要對各種資源進(jìn)行整合管理，包括增刪改等，對眾多的資源進(jìn)行負(fù)載平衡化和調(diào)度，為上層應(yīng)用提供安全保證。云數(shù)據(jù)管理主要對用戶及云平臺上的數(shù)據(jù)進(jìn)行保管和維護(hù)，保證用戶數(shù)據(jù)的安全性。在安全管理方面，包括網(wǎng)絡(luò)的安全管理、數(shù)據(jù)的安全管理及用戶訪問身份確認(rèn)、權(quán)限控制等。

3.4 云客戶端。云客戶端給用戶提供統(tǒng)一的接口規(guī)范，比如我們所用的各種網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。借助云客戶端用戶可以對所需資源進(jìn)行自由、快捷的訪問。任何一位用戶都可以對自己的SaaS平臺進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)而不影響其他用戶。云客戶端安裝在實(shí)驗(yàn)室的終端上，可以使用配置不高的瘦客戶機(jī)，這樣學(xué)校不需要投入大量的資金而又獲得了海量的資源訪問。

4 結(jié)束語

云計(jì)算模式的出現(xiàn)，給高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著科技發(fā)展的日新月異和云計(jì)算的日漸成熟，云計(jì)算在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的應(yīng)用會越來越普及，資源會得到更加合理的配置，更能適應(yīng)培養(yǎng)社會急需的高素質(zhì)、技術(shù)技能型人才的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝海燕，陳積常，周秀梅.高校計(jì)算機(jī)機(jī)房建設(shè)與管理研究[J].教育前沿，2008（07）：66-67.

[2]李榮.利用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室[J].電腦知識與技術(shù)，2013（23）.

作者單位：臨沂職業(yè)學(xué)院，山東臨沂 276017