云計算技術在高職院校建設高效綠色計算機實驗室中的應用

趙元禎，衡友躍

(淮北職業(yè)技術學院 計算機科學技術系， 安徽 淮北 235000)

云計算技術在高職院校建設高效綠色計算機實驗室中的應用

趙元禎，衡友躍

(淮北職業(yè)技術學院 計算機科學技術系， 安徽 淮北 235000)

云技術作為一種新的計算機技術對現(xiàn)在的計算機應用產(chǎn)生了巨大的影響。構(gòu)建云環(huán)境下虛擬計算機實驗室架構(gòu),可以有效解決高校計算機實驗室建設成本高、管理維護效率低、實驗室利用率低、資源共享程度低等問題。高職院校建設虛擬云技術計算機實驗室,能更好地滿足實驗項目、科研課題和日常教學對實驗環(huán)境的要求，在群體協(xié)作、團體開發(fā)以及課堂教學等方面發(fā)揮更大作用。

高職院校；高效綠色；云計算

云計算最早由Google提出，是一種新的計算模式，它極大地降低了運算成本，促進了經(jīng)濟和社會的發(fā)展。云計算是計算機技術發(fā)展的新應用，是分布式計算技術的一種，它運用大數(shù)據(jù)的處理技術并將計算分析處理后的結(jié)果反饋給用戶。

虛擬實驗室運用云計算技術與傳統(tǒng)實驗室不同，主要表現(xiàn)在以下三各方面：①云計算技術在提供服務的同時還能為服務商開發(fā)應用程序提供方便，從而加快開發(fā)速度，節(jié)約開發(fā)成本，提高資源的利用率。②云計算技術降低了對硬件處理能力的依賴，其本身就是一個龐大的數(shù)據(jù)庫，無論水平方向還是垂直方向都具有比較好的可拓展性。將不同的云計算服務器相連結(jié)是其水平可拓展性；云中節(jié)點的靈活性是其垂直可拓展性，從而擴大用于自我管理以及維護的虛擬計算資源的范圍，形成更大的云計算服務器，有利于對數(shù)據(jù)進行儲存和處理。③在云計算的軟、硬件管理、處理以及資源的分配階段，將全程使用自動化運作模式，進一步降低了生產(chǎn)成本。

一、高等職業(yè)技術類院校組建虛擬計算機實驗室采用云計算技術的優(yōu)勢

1.更高的性能

云技術的應用，使傳統(tǒng)計算機終端存儲的程序、運行的數(shù)據(jù)以及其它應用程序的任務減少。只需將少量的程序和進程加載到內(nèi)存中，就能在計算機配置不高的情況下提高性能，終端啟動和運行速度都可以加快。

2.更低成本的計算機投入

云技術的應用，降低了以往對于計算機硬件的較高要求，在計算機硬件不變的情況下可以大大提高計算機運算和處理數(shù)據(jù)的效率。由于應用程序不是在臺式機上運行，而是在云中進行運算，所以不需要傳統(tǒng)較高性能的臺式機，不需要花費昂貴的價格購置性能較高的硬件設備，性能較低計算機作為云終端已綽綽有余，從而減少了實驗室建設成本的投入。

3.更強的計算能力

我們把運用云技術的框架組建的實驗室連接到一個云系統(tǒng)中，便擁有支配和使用整個云資源的能力。單機將不再是傳統(tǒng)意義的單機，具有了云系統(tǒng)運算能力，能夠執(zhí)行超大級別的計算類任務。

4.更加方便快捷的硬件維護

電腦在云計算中可以當做一個具有輸出與輸入能力的單元，從而實現(xiàn)對計算機單機性能要求的降低。由于計算機運行的軟件及程序，都處于一個云中軟件棧結(jié)構(gòu)中，計算機硬件維護更加方便快捷。

5.增強的數(shù)據(jù)安全

由于數(shù)據(jù)的集中存儲在軟件棧結(jié)構(gòu)中，更容易實現(xiàn)安全監(jiān)測：在軟件棧中存儲的信息相對集中，管理者可以比較方便地對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，負載均衡，資源分配合理，軟件運行安全，能夠較大幅度地節(jié)省使用者的使用成本并提高使用效率。

云計算可以為重要數(shù)據(jù)提供安全的防護，無論使用者是誰，都可以僅憑密碼存取重要數(shù)據(jù)。同時，云存儲服務商擁有專業(yè)的團隊和先進的技術，更有能力對數(shù)據(jù)和設備進行高水平的維護。

二、云計算核心技術在虛擬計算機實驗室系統(tǒng)建設中的具體應用

云計算的核心技術主要有：數(shù)據(jù)管理技術，數(shù)據(jù)存儲技術，虛擬化技術，虛擬資源的管理與調(diào)度，SOA服務。

1.數(shù)據(jù)管理技術

云計算的優(yōu)勢是對社會生活以及科學實驗中大數(shù)據(jù)的處理和分析。目前，技術上還存在一些不足，解決數(shù)據(jù)的隨機讀速率與更新速率是迫切需要解決的新問題。當前數(shù)據(jù)管理技術最有實力的是BigTable管理技術。

2.數(shù)據(jù)存儲技術

云計算面對的業(yè)務與客戶都比較多，要求實現(xiàn)數(shù)據(jù)高吞吐率、分布式和信號傳遞的高傳輸率成為云計算存儲的三個顯著特點。當前數(shù)據(jù)存儲技術主要有Google的GFS和HDFS。

3.虛擬化技術

虛擬化技術，主要是依靠服務器虛擬化，用來實現(xiàn)單個資源和多個虛擬資源相互轉(zhuǎn)化以及虛擬機之間的隔離等，從而實現(xiàn)由物理層的變化到簡單邏輯的呈現(xiàn)。從具體的技術角度理解可以把它看作是一種邏輯簡化技術，這種技術通過復雜物理層變化來實現(xiàn)。

4.虛擬資源的管理與調(diào)度

對物理資源的重新整合可以形成資源池這樣的過程通過云技術實現(xiàn)，云技術還可以通過管理中間件實現(xiàn)對資源池中虛擬資源的調(diào)度。

5.SOA服務

SOA是一種具有松耦合、粗粒度特性的服務架構(gòu)方法。利用構(gòu)件模塊來創(chuàng)建軟件系統(tǒng)，通過良好的接口和契約，運用應用程序?qū)⒉煌δ軉卧?lián)系起來，實現(xiàn)系統(tǒng)間交互更加迅速、更加可靠。

三、虛擬計算機實驗室云計算的框架結(jié)構(gòu)技術

1.虛擬計算機實驗室各重要功能的結(jié)構(gòu)框圖

虛擬計算實驗室中資源的鏡象是在一個軟件棧結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)的，資源的鏡象包含：①中間件層；②應用軟件；③虛擬機監(jiān)控程序?qū)踊虻讓硬僮飨到y(tǒng)。

虛擬計算實驗室中可供訪問的資源包括：操作系統(tǒng)資源、應用軟件資源、開發(fā)平臺資源、數(shù)據(jù)庫資源、硬件資源等 (見圖1)。

圖1 虛擬計算實驗室的結(jié)構(gòu)框圖

圖2為一個標準型的鏡象棧結(jié)構(gòu)，用戶可以根據(jù)自己不同的任務需求減少或增加鏡像棧層次。系統(tǒng)運用服務檢索、注冊、存儲和訪問等形式對鏡象資源所提供的服務進行管理。

圖2 鏡象棧

2.虛擬計算機實驗室運行過程中的資源使用流程和預約

圖3給出的整個流程是關于資源的預約到使用的過程。根據(jù)圖3我們可以知道，實現(xiàn)資源的預約，通過互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器即可。在預約成功以后，通過遠程程序遠程桌面程序(RDP)實現(xiàn)對資源的訪問和調(diào)用。

圖3 資源預約和使用流程

虛擬計算機實驗室能更好地滿足實驗項目、科研課題和日常教學對實驗環(huán)境的要求，虛擬計算機實驗室運行于校園網(wǎng)，對終端用戶完全透明。虛擬計算機實驗室系統(tǒng)廣泛適用于群體協(xié)作、團體開發(fā)以及課堂教學等，現(xiàn)實意義重大。

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[2] 張懷南.楊成我國云計算教育應用的研究綜述[J].中國遠程教育, 2013(1).

[3] 劉鳳娟.大數(shù)據(jù)的教育應用研究綜述[J].現(xiàn)代教育技術, 2014(8).

[4] 張云勇,陳清金,潘松柏.魏進武云計算安全關鍵技術分析[J].電信科學, 2010(9).

責任編輯：何玉付

2017-05-10

本文系2016年安徽省質(zhì)量工程教學研究項目“Android應用開發(fā)”(編號：2016xx130)研究成果。

趙元禎(1982—)，男，安徽淮北人，助教,研究方向：網(wǎng)絡管理。

TP39

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1671-8275(2017)04-0142-02