校園網(wǎng)云服務(wù)平臺的構(gòu)建研究

崔 焰

（北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，中國 北京100026）

0 引言

高校的快速發(fā)展，出現(xiàn)了下面情況：根據(jù)高校發(fā)展的需要，實驗項目不斷增加，實驗室及其設(shè)備也要增加，這些設(shè)備一年使用不到幾次，出現(xiàn)設(shè)備長期閑置，造成設(shè)備資源的嚴(yán)重浪費。為充分利用設(shè)備資源，提高利用率，減少重復(fù)建設(shè)和投資，整合校園應(yīng)用服務(wù)，本文提出構(gòu)建校園云服務(wù)平臺的解決方案，實現(xiàn)現(xiàn)代化的數(shù)字校園。

1 校園云服務(wù)平臺的概念和運行環(huán)境

云計算(CloudComputing)是一種新興的計算模型，它將計算任務(wù)分布在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和軟件服務(wù)。這種資源池稱為“云”，它是一些可以自我管理和維護的虛擬計算資源，通常包括計算服務(wù)器、存儲服務(wù)器、寬帶資源等，之所以稱資源池為“云”，是因為它具有現(xiàn)實云的某些特征：云一般都較大，規(guī)模可以動態(tài)伸縮，邊界模糊，云在空中飄忽不定，無法確定具體位置，卻確實存在。云計算把所有的計算資源集中起來，由軟件實現(xiàn)自動管理，這樣提供者無須為繁瑣的細(xì)節(jié)而煩惱，有利于降低成本。

2 校園云服務(wù)平臺的設(shè)計思路

2.1 整體設(shè)計

根據(jù)校園網(wǎng)的需求，設(shè)計的校園云服務(wù)平臺包括：硬件支撐平臺整合設(shè)計、云平臺業(yè)務(wù)流程、云管理系統(tǒng)、系統(tǒng)實施和遷移評估。

2.2 校園云服務(wù)管理平臺設(shè)計

校園云服務(wù)平臺提供了面向管理員和使用者的服務(wù)門戶，基礎(chǔ)服務(wù)包括以下部分：

2.2.1 用戶管理

系統(tǒng)中有兩大類用戶，分別為：校園云服務(wù)平臺管理員，校園云服務(wù)平臺使用者。數(shù)據(jù)中心服務(wù)平臺管理員能夠?qū)?shù)據(jù)中心云平臺上所有資源分配請求進行審批，增加或減少資源數(shù)目，變更項目時間，終止或刪除項目。

2.2.2 軟件管理

維護可部署的操作系統(tǒng)鏡像及軟件包。這通常由校園云服務(wù)平臺管理員來負(fù)責(zé)實現(xiàn)，某些應(yīng)用軟件或者商業(yè)軟件的部署需要定制或者客戶化實現(xiàn)。

2.2.3 存儲管理

用于維護外接存儲服務(wù)器及存儲資源池。

2.2.4 使用計量

用于對每個客戶使用的物理資源數(shù)量、時間和利用率進行統(tǒng)計。這通常由校園云服務(wù)平臺管理員來負(fù)責(zé)實現(xiàn)。而校園云服務(wù)平臺使用者則是獲得報告，了解自己申請的資源的使用情況。

2.2.5 部署管理

部署管理提供對用戶請求的自動化部署。部署按照特定時間，根據(jù)校園云服務(wù)平臺使用者獲得的申請來實際部署。部署的實際工作由校園云服務(wù)服務(wù)管理平臺的供應(yīng)引擎來自動實現(xiàn)。管理源需要做的是監(jiān)督部署任務(wù)的執(zhí)行情況。

2.2.6 運行監(jiān)控

主要提供對當(dāng)前申請使用的虛擬服務(wù)器的當(dāng)前狀態(tài)進行實時監(jiān)控，了解基本的性能狀況，并在自服務(wù)界面上呈現(xiàn)給相應(yīng)用戶。

2.2.7 安全管理

校園云服務(wù)平臺提供了完善的手段保證每個項目的安全性和隔離性。用戶對系統(tǒng)的訪問有兩個渠道：訪問Web管理界面和訪問項目虛擬機。對于Web界面的訪問需要使用用戶名和密碼。對于虛擬機的訪問通過以下手段進行控制：

系統(tǒng)對外的接口上由一個VPN設(shè)備對用戶進行認(rèn)證。每個項目對應(yīng)一個VLAN。每個項目的虛擬機位于該VLAN內(nèi)部。VLAN的隔離性由交換機及各主機上的Hypervior保證。

虛擬機的隔離性由虛擬化引擎本身保證。此外，操作系統(tǒng)的用戶認(rèn)證也可以對用戶信息進行保護。

3 校園云服務(wù)實現(xiàn)的功能

校園云服務(wù)平臺提供了一個開放式的實驗環(huán)境，學(xué)生可以登錄接入Internet的計算機進行虛擬實驗。作為一種現(xiàn)代的實驗教學(xué)實現(xiàn)形式，基于網(wǎng)絡(luò)的Web虛擬實驗室系統(tǒng)也是一個以學(xué)習(xí)者為中心的技能訓(xùn)練、概念形成的協(xié)作學(xué)習(xí)平臺，其功能模塊如下。

3.1 自學(xué)資料庫

包含實驗課題的理論基礎(chǔ)以及相關(guān)的支持信息。該資源庫以網(wǎng)頁或在線播放的流媒體內(nèi)容為主，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)和自己的情況自主學(xué)習(xí)，了解熟悉將要進行的實驗內(nèi)容、實驗步實驗?zāi)康牡?，起到鞏固知識，檢驗和支持理論教學(xué)目的。

3.2 實驗平臺

這是校園云服務(wù)的核心，通過軟硬件的有機結(jié)合實現(xiàn)系統(tǒng)的虛擬實驗功能。不同類型的用戶經(jīng)過管理系統(tǒng)界面登錄虛擬實驗室后，系統(tǒng)會根據(jù)用戶的不同權(quán)限進入不同的子系統(tǒng)。用戶可以通過鼠標(biāo)和鍵盤遠(yuǎn)程GUI界面中呈現(xiàn)的虛擬設(shè)備進行連接、調(diào)試、對虛擬設(shè)備的按鈕、旋鈕、滑標(biāo)進行調(diào)整定制來改變實驗儀器的狀態(tài)。

3.3 虛擬伙伴系統(tǒng)

有些實驗室由多個學(xué)生共同完成的，在虛擬實驗中就是通過虛擬伙伴系統(tǒng)來完成。系統(tǒng)根據(jù)實驗要求提供或不提供實驗伙伴，實驗者可以通過簡單的指令要求虛擬伙伴協(xié)助指定的工作，虛擬伙伴間可以實時交流，以方便實驗的順利完成。

3.4 協(xié)作交互中心

這個功能模塊主要是用來實驗者之間的，可以是文字、音頻、視頻。參與者除了實驗者之外，還有理論任課教師、實驗指導(dǎo)教師、系統(tǒng)設(shè)計者等。交互方式可以是實時在線，也可以是離線，可以一對一，也可以多對多。

3.5 在線幫助系統(tǒng)

主要介紹系統(tǒng)的使用方法和注意事項，以及可能出現(xiàn)的問題和解決的辦法，從而保證登錄用戶合理有效地使用實驗平臺。

3.6 管理控制中心

主要實現(xiàn)管理者和教師實時監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護實驗平臺的功能。管理者可以在線監(jiān)控各個實驗進程并有權(quán)中止惡意占用實驗資源的用戶實驗，可以隨時對實驗數(shù)據(jù)進行有效備份，教師也可以遠(yuǎn)程登錄對虛擬實驗環(huán)境進行更新維護，調(diào)整實驗要求，提交新設(shè)計完成的虛擬設(shè)備原始模型到虛擬實驗設(shè)備庫中，對已完成的實驗給出評價和建議等。

4 結(jié)語

校園云服務(wù)平臺已經(jīng)有很多成功的應(yīng)用，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)及虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程虛擬實驗室增強并擴展了實驗教學(xué)的功能，既可實現(xiàn)傳統(tǒng)實驗室無法完成的實驗，解決學(xué)校購置實驗設(shè)備的經(jīng)費問題，又可使遠(yuǎn)程教育的教學(xué)實驗課的開設(shè)成為可能，為學(xué)生提供了一種嶄新的實驗方式。遠(yuǎn)程虛擬實驗室還需要添加大量的實驗內(nèi)容，使之成為一個真正完整的實驗室。相信虛擬實驗室將很快成為實驗室建設(shè)的發(fā)展方向和主流。

［1］李征，王璐.云計算在智慧校園中的應(yīng)用研究[J].

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［3］錢戴明，樂嘉錦.云計算在校園多媒體系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].