實驗室資源管理與服務器集群建設

王彥朝

(四川師范大學　數(shù)學與軟件科學學院，成都　610066)

?

實驗室資源管理與服務器集群建設

王彥朝

(四川師范大學數(shù)學與軟件科學學院，成都610066)

摘要高校實驗室建設的過程中，出現(xiàn)了重復購買計算機硬件和軟件資源的情況。該文從高校軟硬件資源采購和管理入手，通過建立服務器集群進行資源的整合和優(yōu)化，提供一個計算機軟硬件資源共享的解決方案，并對方案進行了分析和總結。

關鍵詞實驗室軟硬件資源；資源共享；服務器集群；資源整合；多學科教學

隨著國家對高等教育的重視，對高校的投資連年增長。硬件設施與軟環(huán)境的建設與發(fā)展，使得高校各學科門類的實驗室無論是數(shù)量還是質(zhì)量上都呈井噴式發(fā)展。總的來說，發(fā)展狀況是良好的，但是在發(fā)展中也出現(xiàn)了軟硬件資源重復購置，浪費嚴重的情況。在舉國上下都在提倡建設節(jié)約型社會的大背景下，實驗室軟硬件資源的共享與合理調(diào)配就顯得越發(fā)的重要起來?，F(xiàn)在多數(shù)高校的學院均有不同的多個專業(yè)，形成多學科交叉的情況，本文提出一種實驗室軟硬件資源集約化和分散化相結合的管理使用方式，該方式能優(yōu)化配置資源，提高各類資源的利用率，又有利于各學科之間各類實驗教學正常的開展。

1高校實驗室資源共享現(xiàn)狀

1.1通用設備大量購置，大精設備閑置嚴重

據(jù)有關機構調(diào)查，有的學校通過各種復雜的手續(xù)，買到了一批大精設備，但是由于缺乏相關專業(yè)人士的合理指導，又缺乏后期的使用培訓，再加上價格昂貴，造成了實驗教師想用而不敢用，只好放在那里當擺設的情況。為了提高這些大精設備的使用率，服務社會，國家教育部專門建設了“高等學校儀器設備和優(yōu)質(zhì)資源共享系統(tǒng)”[3]，目的就是為了提高大精設備的使用率和使用面，體現(xiàn)大精設備的價值。但是某些擁有大精設備的院系，常常把大精設備當成寶貝一樣供起來，不僅不會服務社會，連本校、本學院的教師學生都無法使用，使得大精設備僅僅成為學院宣傳的一個廣告。

1.2服務器大量購置，無法形成有機整體

各個高校在早期實驗室建設中，形成了重購買輕使用、重硬件輕軟件的傳統(tǒng)思維方式。特別是在服務器的采購上，只要購買的軟件需要，幾乎就是一套軟件一臺服務器。這就造成在實驗課的時候，常常是服務器不堪重負；而非實驗課的時候，服務器又閑置嚴重。服務器的使用頻率非常的低，一周使用服務器的課時最多4～6課時，平時教師科研和學生自主實驗又出于安全和設備保護方面的考慮，一般不提供服務器的使用。但是，有時進行實驗教學時發(fā)現(xiàn)服務器因訪問量巨大而網(wǎng)絡擁堵甚至服務器崩潰的情況，又盲目地添加服務器，造成現(xiàn)在各單位服務器數(shù)量龐大，卻無法形成合力，還常常抱怨缺乏存儲或者計算能力。

1.3軟件資源的浪費和重復安裝

近幾年來，各高校都加大了對相關專業(yè)軟件的購置力度。由于本來高校某些學科之間就存在交叉性和相關性，有一些軟件本身就功能來說就有很大的重疊性；再加上一些基本軟件都由各學院自行購買，購買之前學院間缺乏必要的溝通和協(xié)調(diào)；還有某些學院購買以后不愿分享使用，所以購買軟件的重復性尤為突出。其次，現(xiàn)在的軟件升級都比較快，國產(chǎn)軟件3～5年完成一次大的升級，國外軟件幾乎一年就有一次升級，每次升級都要求使用單位進行升級購買或者支付相關維護費用，這就造成了更大的軟件購置支出。第三，每年由于各實驗室開設的課程不同以及每學期課程安排的調(diào)整，造成每學期至少要重新對實驗室電腦系統(tǒng)的軟件安裝一次，造成人力和物力資源的浪費[4]。

1.4高校各學院間各類資源的封閉性嚴重

現(xiàn)在高校的設備采購模式，各學院均是自行申報需求，自行提交技術參數(shù)，然后交由學校的相關職能部門進行政府采購，學院間缺乏必要的溝通和了解，對已經(jīng)采購的儀器設備也沒有一個良好的溝通平臺，造成了某些學院設備嚴重老化卻無法及時更新而有的學院設備閑置情況嚴重的不均衡現(xiàn)象。再加上有的學院依托學科優(yōu)勢，申報國家專項資金支持，購買回來的設備理所應當?shù)赜X得就是學院的私有財產(chǎn)，從不對外公布或者共享，這也是造成資源浪費的原因之一。

2高校實驗室在多學科教學環(huán)境下資源共享的原則

2.1開放原則

總的來說，高校實驗室的軟硬件資源都是國家的資源，我們應該抱著開放的心態(tài)來使用它，使用的人越多，服務的面越廣，創(chuàng)造的價值就越大。開放要遵循二個基本的原則：第一，必須是在有嚴格管理制度下的開放，對于使用這些資源的單位和個人，要建立嚴格的準入制度，對滿足條件的單位和個人，可以根據(jù)需求配備各項資源供其使用，對于手續(xù)不全或者是不滿足條件的單位和個人，堅決拒之門外或者要求其補齊手續(xù)后使用。第二，是有償?shù)拈_放，高校投入大量資金進行實驗室建設，我們采用有償使用、有償租用和互惠共享的三大原則，一來可以為高校降低相應的采購成本，二來也對使用者起著良好的督促作用。

2.2各類資源分布與統(tǒng)一相結合的原則

對于專業(yè)性比較強的軟硬件資源，可以存放在開設相關專業(yè)的學院，這樣既方便對這類資源的管理，有專業(yè)的實驗教師進行維護，在使用上也可以獲得相關專業(yè)實驗教師的指導使用，保證這些資源的正常維護和使用。而對于通用的軟硬件資源，可以采取統(tǒng)一管理模式，由高校相關職能部門建立專門的平臺，合理調(diào)配安排，平衡各類資源的使用。相關職能部門建立各類實驗資源的各類規(guī)范和管理條例，協(xié)調(diào)各學院之間的利益與需求。

3高校實驗室在多學科教學環(huán)境下資源共享的辦法

3.1硬件共享

隨著一般臺式電腦和筆記本電腦價格的逐年下降，現(xiàn)在高校中幾乎所有教師和大多數(shù)學生都已經(jīng)自己擁有PC機或筆記本，但是對于服務器，我們還是只有依靠實驗室的資源。為了提高服務器的使用效率和使用面，可以整合現(xiàn)有服務器資源，采用物理服務器集中存放的方式，建立小型的服務器集群，將服務器的存儲能力、計算能力集中起來，采用服務器虛擬化軟件，合理分配這些硬件資源。服務器集群是近幾年推廣起來的一種服務器資源集中分配使用的技術，有安全性高、靈活性強、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，可以大大緩解服務器負載不均等問題。高校建立服務器集群，可以使用專門的場地，根據(jù)功能進行分區(qū)，在服務器集群下建立小型的服務器群組，完成存儲、計算甚至是Web功能的應用。在高校建立這樣的服務器集群有很多好處。第一，將服務器資源集中管理，避免了資源的浪費。第二，服務器集群是服務器虛擬化的基礎，我們可以根據(jù)需要，將一臺或是多臺物理服務器的資源，利用虛擬化軟件轉(zhuǎn)化成多臺有針對性、可以隨時調(diào)整性能的虛擬服務器，利用網(wǎng)絡向有服務器需求的單位提供相關服務；并且可以針對不同的服務器需求，實時、動態(tài)地調(diào)整CPU個數(shù)、內(nèi)存容量、硬盤大小等參數(shù)，完成不同的服務器需求。第三，利用服務器集群建立的服務器虛擬化組可以大大降低服務器宕機的幾率，利用服務器虛擬化，提高服務器的容錯、容災性能。即使虛擬的服務器發(fā)生了不可抗因素導致的破壞，我們依然可以利用虛擬化技術，在極短的時間內(nèi)恢復這臺虛擬的服務器乃至虛擬服務器中的數(shù)據(jù)(要求服務器具有磁盤鏡像或者磁盤陣列功能)。

3.2軟件共享

針對多學科教學環(huán)境下的軟件共享，根據(jù)各高校的實際情況，可以利用服務器集群技術和虛擬化技術，開發(fā)建設基于Web的實驗教學軟件資源系統(tǒng)，通過已建設的校內(nèi)高速網(wǎng)絡，向全校各個教學單位開放。對于各個單位的公共課、選修課和基礎類課程的實驗軟件，可以采用統(tǒng)一購買、集中安裝的模式安裝到服務器集群的虛擬服務器中，軟件的維護由服務器管理中心的專業(yè)人員負責，減輕了各學院實驗教師的負擔。實驗中心只需要根據(jù)教學安排，在各門課程開始之前為不同的實驗室打開不同的虛擬服務器，學生即可以使用到相應的各類軟件資源，甚至可以根據(jù)訪問量的大小，隨時調(diào)整虛擬服務器的多少和性能，做到動態(tài)調(diào)配資源，將資源利用率最大化，也減輕了各學院反復安裝各類實驗軟件的工作量。對于一些特殊軟件，我們也可以利用Web技術，制作一個接入相應服務器的超鏈接頁面，利用遠程桌面技術進行教學和使用。對于學校自主研發(fā)的一些實驗教學軟件，我們可以在立項開發(fā)初期就要求軟件制作者在設計軟件的時候留出和Web資源平臺對接的接口，以便于開發(fā)完成以后移植到相應的資源平臺[5]。

實驗資源目前對于各高校以及各高校的學院來說都是比較珍貴和緊缺的資源，我們可以建設虛擬實驗教學系統(tǒng)，利用服務器集群，將本學院或者其他學院、本?；蚱渌麑W校的不同用戶與虛擬實驗教學系統(tǒng)連接起來，讓大家在使用這個平臺的同時也為這個平臺添磚加瓦。這個虛擬實驗教學系統(tǒng)還可以綜合幾個學科的虛擬實驗，如物理、化學、數(shù)學、生物學、材料科學等，為交叉學科的實驗教學提供了便捷。整合這樣的實驗平臺，還可以為學生和教師提供7×24小時不間斷服務，師生通過賬號和密碼，隨時可以登錄平臺獲取相關的實驗資源。這類系統(tǒng)不受傳統(tǒng)實驗教學時間和空間的限制，可以在任何時間、任何地點根據(jù)自己的需求進行實驗，可以多次反復進行實驗，還可以儲存階段性的實驗數(shù)據(jù)。當然也可以通過校園網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)和其他實驗小組進行實驗數(shù)據(jù)的交流和討論，對加強學生的團隊合作能力有很大幫助。

4結束語

多學科教學環(huán)境下資源的共享，對提升實驗教學資源的利用率有很大的促進作用。本文僅以服務器集群為基礎提出資源共享的一個概念，隨著高校實驗室建設投入的加大，我們可以逐步從服務器集群過渡到云計算平臺的應用，這樣將服務器的功能擴大到整個區(qū)域，將使高校服務社會的作用進一步加大，為學校的專業(yè)建設和人才培養(yǎng)提供更有效的技術支持和服務[6]。

參 考 文 獻

[1]錢鋒.推進高校實驗設備資源共享[J].教育與職業(yè)，2010(28)：22.

[2]張偉.高校實驗儀器使用率低的原因與對策[J].中國教育技術裝備，2013(18)：34-35.

[3]高等學校儀器和優(yōu)質(zhì)資源共享系統(tǒng)[OL/DB].[2014-12-21].http://www.cers.edu.cn.

[4]王慶.云計算環(huán)境下的區(qū)域性高校實驗教學資源共享[J].實驗技術與管理，2014，31(9):187-191.

[5]林瑜華.云計算環(huán)境下高校實驗教學模式的創(chuàng)新與實踐[J].實驗室研究與探索，2011，30(8)：271-274.

[6]劉宇蘋.基于云技術的共享教學資源平臺的研究[J].企業(yè)技術開發(fā)，2013(32):72-73.

Laboratory Resource Management and Server Cluster Construction

WANG Yanzhao

(CollegeofMathematicsandSoftwareScience，SichuanNormalUniversity，Chengdu610066，China)

AbstractDuring the construction of laboratory in colleges and universities，colleges and universities will repeat purchase computer software resources，blindly buy computer hardware resources.This paper from the hardware and software resources procurement and management，integration and optimization of resources through the establishment of a server cluster，providing a solution to computer hardware and software resources sharing，and has carried on the analysis and summary.

Key wordssoftware and hardware resources in laboratory； share resources； server cluster； resources integration；multidiscipline teaching

收稿日期:2015-04-10

基金項目：四川師范大學科研基金——多學科教學環(huán)境下實驗室軟硬件資源共享與課后云平臺建設研究(SYJS2014-15)。

作者簡介：王彥朝(1979-)，男，碩士，實驗師，主要從事智能算法與計算機實驗教學。

中圖分類號G482

文獻標志碼A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.02.059