云計算技術(shù)下的計算機實訓(xùn)平臺設(shè)計

項帥求

（深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東深圳，518172）

摘 要：云計算技術(shù)下，現(xiàn)代高校建設(shè)計算機實驗平臺，可提高了教學(xué)資源的共享性，能夠快速的進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理，大大提高了計算機的應(yīng)用效率。本文主要就云計算技術(shù)下計算機實訓(xùn)平臺的設(shè)計目標、設(shè)計思路、關(guān)鍵技術(shù)等展開探討。

關(guān)鍵詞：云計算 計算機實訓(xùn)平臺 關(guān)鍵技術(shù)

一、云計算技術(shù)簡介

云計算平臺把IT資源進行封裝，以服務(wù)的方式提供給用戶使用。用戶只需根據(jù)云計算平臺提供的接口就能使用其中的服務(wù)。云計算中的服務(wù)一般支持多種客戶端調(diào)用，用戶的范圍包括個人、企業(yè)、政府部門、科研機構(gòu)等。云計算技術(shù)可分為三個層面：一是底層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)（IAAS），主要包括計算和存儲，相當于向客戶出租計算機和數(shù)據(jù)中心的存儲空間，且可以隨時減少和增加；二是中層應(yīng)用 平 臺 服 務(wù)（PAAS），主要指實際應(yīng)用的運行環(huán)境，相當于為客戶提供一個特定的操作系統(tǒng)、定制軟件棧和應(yīng)用程序集；三是頂層軟件程序的運行模型（SAAS），相當于按用戶的實際需求出租一個軟件應(yīng)用程序。

二、云計算技術(shù)下的計算機實訓(xùn)平臺的主要優(yōu)點

云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)的一種特殊模式，主要是擴充虛擬化的資源，這種模式為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)提供更大的訪問空間，能夠更好的進行計算機資源的共享，并且整體的資源的獲取速度相對較快，在簡單的管理中，能夠與服務(wù)供應(yīng)商進行更好的交互。在云計算技術(shù)下進行計算實驗平臺的建設(shè)，主要包括兩方面的內(nèi)容，分別是服務(wù)與管理。服務(wù)指基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)和軟件服務(wù)，管理觀察計算機實驗平臺建設(shè)的全過程。在計算機上建設(shè)完成后，服務(wù)器會自動將系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C硬盤上，硬盤的存儲量擴展，不僅能夠進行系統(tǒng)軟件的存儲，還能夠?qū)⑺枰母鞣N文件資料存儲在硬盤上，在云計算技術(shù)下建設(shè)成的計算實驗平臺，通過虛擬空間管理器進行文件管理，當學(xué)生在使用電腦時，會根據(jù)學(xué)生登錄賬號的情況，為學(xué)生提供不同的桌面系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，能夠?qū)W(xué)生所需要的文件排列在瀏覽表的前列，滿足學(xué)生的個性化需求。

三、基于云計算的計算機實訓(xùn)平臺設(shè)計的總體方案

（一）實訓(xùn)平臺的設(shè)計目標

1.教學(xué)實訓(xùn)平臺的基礎(chǔ)功能。滿足計算機專業(yè)的學(xué)生的教學(xué)與實踐需求，不僅能夠完成計算機課程教學(xué)的一對多的教學(xué)模式，同時還能夠完成計算機實踐、實訓(xùn)學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.實現(xiàn)虛擬化的計算機教學(xué)實訓(xùn)專業(yè)功能。云計算平臺的重點功能是系統(tǒng)的虛擬化操作，因此采用云平臺開發(fā)實訓(xùn)平臺的重要功能是能夠滿足計算機等相關(guān)課程的專業(yè)實現(xiàn)功能。

3.基于集群的計算機教學(xué)實訓(xùn)專業(yè)功能。通過采用云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)建立計算機專業(yè)課程的集群教學(xué)環(huán)境，滿足相關(guān)課程的實踐、實訓(xùn)的要求。

4.支持720個云終端桌面。滿足大規(guī)模的計算機專業(yè)課程的實踐、實訓(xùn)操作，提高系統(tǒng)的使用效率。

5.支持主流分布式存儲系統(tǒng)的規(guī)劃。根據(jù)系統(tǒng)開發(fā)的需求，對實訓(xùn)平臺進行設(shè)計、搭建、使用調(diào)試，并能夠正常地對系統(tǒng)進行維護與管理。

（二）設(shè)計思路

為了有效地對計算機實訓(xùn)平臺進行設(shè)計，在一套云計算的平臺上實現(xiàn)計算機專業(yè)教學(xué)、實訓(xùn)等多種功能目標。系統(tǒng)的開發(fā)主要采取云終端+高密度集群的設(shè)計思路，開發(fā)出具備教學(xué)管理、實訓(xùn)、跨平臺使用等多種功能，使用KVM將集群資源進行虛擬化，便于構(gòu)建大規(guī)模的實踐、實訓(xùn)集群系統(tǒng)。

（三）評測系統(tǒng)的軟件處理流程

在系統(tǒng)開發(fā)的過程中，考慮到實訓(xùn)主要體現(xiàn)在學(xué)生對實踐技能的操作方面，因此，確定本系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)流程就是計算機專業(yè)課程的在線提交和評測為系統(tǒng)的核心功能，在學(xué)習(xí)者提交用戶信息、題目信息、競賽信息和源程序后，系統(tǒng)就能夠根據(jù)學(xué)生的實際情況進行測評，實現(xiàn)對學(xué)生的實踐操作的訓(xùn)練。在線評測系統(tǒng)是系統(tǒng)開發(fā)的主要功能，是在系統(tǒng)的服務(wù)器端采用相關(guān)的程序語言進行開發(fā)，在服務(wù)器中實現(xiàn)自動編譯 C/C++/JAVA/Pasxcxl/VB等編程語言所編寫的源程序，進而能夠有效地完成系統(tǒng)的運行工作。系統(tǒng)能夠根據(jù)實訓(xùn)的自動測試腳本運行編譯后的用戶程序，分析學(xué)生在實訓(xùn)過程中出現(xiàn)的相關(guān)問題。在實訓(xùn)的過程中，學(xué)生在學(xué)生機進行操作，并將相關(guān)的信息輸送到系統(tǒng)的服務(wù)器中，如果程序出現(xiàn)超過時間限量、內(nèi)存限量和輸出數(shù)據(jù)限量的情況，系統(tǒng)會自動立即執(zhí)行相關(guān)的程序，并及時判斷出用戶程序是否發(fā)生了編譯錯誤，在具體的操作過程中是否能夠出現(xiàn)相關(guān)的錯誤，并根據(jù)錯誤的類型給予相應(yīng)的提示，達到對學(xué)生進行實訓(xùn)的效果與目的。

（四）系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)分析

1.云共享體系的編程模式?；谠朴嬎銠C的計算機實訓(xùn)教學(xué)平臺的設(shè)計主要采用的是B/S與C/S混合架構(gòu)的模式，采用J2EE架構(gòu)編程，使用三層 MVC 設(shè)計模式，能夠有效地減輕系統(tǒng)服務(wù)器的壓力，提高系統(tǒng)的使用效果。在操作中，學(xué)生通過學(xué)生機瀏覽器，向系統(tǒng)發(fā)出實訓(xùn)操作請求，同時將該請求發(fā)送給系統(tǒng)Action Servlet處理，系統(tǒng)處理結(jié)束，向系統(tǒng)的中央處理器發(fā)送該請求。中央處理器根據(jù)相應(yīng)請求的內(nèi)容，進一步判斷并決定向相應(yīng)的注冊服務(wù)器發(fā)出請求，保證相應(yīng)的服務(wù)在該服務(wù)器中能夠完成、處理。然后在服務(wù)器的環(huán)境中，發(fā)出需求解決問題的指令，在訪問系統(tǒng)底層的Data Store 和 Memcache應(yīng)用服務(wù)器之后，尋找并篩選可解決學(xué)生機請求的信息資源。所有的應(yīng)用服務(wù)器提出相應(yīng)的數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)匯總并格式化處理，并將獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果返給前臺的Action Servlet的客戶端，然后通過學(xué)生機端的JSP頁面視圖，將相關(guān)的結(jié)果反饋給相應(yīng)的學(xué)習(xí)者。

2.WEB 相關(guān)技術(shù)。在系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計的過程中，要求每個運行的程序都需要在安全的運行工作環(huán)境下工作，從而有效保證程序的運行安全。系統(tǒng)的開發(fā)主要采用的是Java 標準技術(shù)來架構(gòu)，在學(xué)生機端，學(xué)習(xí)者可以直接調(diào)用相關(guān)的程序，實現(xiàn)自己的學(xué)習(xí)。由于采用APP的相關(guān)技術(shù)，系統(tǒng)的移植性比較好，對于一些小的Java程序，只需一點改變就可以在系統(tǒng)進行使用，能夠滿足不同系統(tǒng)開發(fā)的需求，同樣地根據(jù)系統(tǒng)開發(fā)的需求，主要采用了Struts2、Spring2、JDO、Java Script、CSS 等開發(fā)技術(shù)，以滿足系統(tǒng)開發(fā)的需求。

參考文獻

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