基于云計(jì)算的高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)資源管理淺談

曹玉瑞+劉鵬飛

【摘 要】本文通過分析當(dāng)前高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)資源管理中普遍面臨的問題，提出利用云計(jì)算其特有的優(yōu)勢(shì)可有效解決實(shí)驗(yàn)資源共享率低，分配不均，成本高昂等問題，同時(shí)探討了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)資源整合具體方法。

【關(guān)鍵詞】云計(jì)算；實(shí)驗(yàn)資源；整合優(yōu)化

1 目前問題

高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室不但是學(xué)生獲取知識(shí)、提高技能的重要場(chǎng)所，而且也是教師開展教學(xué)、進(jìn)行科研的前沿陣地。目前高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理中普遍面臨如下問題：

1.1 資源性能差異

因?yàn)橛?jì)算機(jī)設(shè)備均是不同廠家經(jīng)過招投標(biāo)獲得的，所以實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備存在品牌、型號(hào)等硬件差異和操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等軟件差異。

1.2 更新速度緩慢

計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的發(fā)展速度日新月異，新技術(shù)更是層出不窮，而高職院校的資金投入有限，這給教學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展帶來了困難。

1.3 維護(hù)成本較高

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了多個(gè)專業(yè)、多門課程數(shù)量眾多的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，使用頻率較高，再加上部分學(xué)生操作不當(dāng)，每年都有不少設(shè)備需要維修，大大增加了維護(hù)成本。

1.4 共享程度較低

各個(gè)實(shí)驗(yàn)室均是獨(dú)立運(yùn)行，缺乏統(tǒng)籌，閑置的資源無法互相共享，造成資源浪費(fèi)。

2 云計(jì)算相關(guān)概念

云計(jì)算的定義眾說紛紜，現(xiàn)階段廣為接受的是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）定義：云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問， 進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲(chǔ)，應(yīng)用軟件，服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。

云計(jì)算主要包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：

從客戶端看：云計(jì)算環(huán)境下，客戶不需建設(shè)基礎(chǔ)系統(tǒng)，只需專注于本身的業(yè)務(wù)。客戶可根據(jù)需要獲得網(wǎng)絡(luò)上的提供資源，并且按量付費(fèi)。

從服務(wù)端看：云計(jì)算環(huán)境下，服務(wù)端可以兼容管理各類異種結(jié)構(gòu)的硬件和軟件資源，還可動(dòng)態(tài)調(diào)度各種資源，從而實(shí)現(xiàn)了資源的集中化、規(guī)模化。這樣可以提高資源利用率，減少資源供應(yīng)商的成本。

當(dāng)前教育信息化發(fā)展趨勢(shì)迅猛，云計(jì)算管理平臺(tái)可將教育資源進(jìn)行優(yōu)化整合，應(yīng)用前景廣闊。云計(jì)算管理平臺(tái)可以把不同位置的實(shí)驗(yàn)室軟硬件資源進(jìn)行整合管理，提升資源共享程度，減少浪費(fèi)和閑置。各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反應(yīng)給服務(wù)端，破解信息孤島，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分散、動(dòng)態(tài)采集，集中管理，共享資源。利用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)可創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)集群，滿足多種實(shí)驗(yàn)和科研需要，提升計(jì)算機(jī)主機(jī)的利用率和性能。每個(gè)物理主機(jī)上，依據(jù)計(jì)算機(jī)的性能，可構(gòu)建多個(gè)虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)上安裝的操作系統(tǒng)可以不同，操作系統(tǒng)里安裝需要的教學(xué)軟件、實(shí)驗(yàn)軟件、應(yīng)用軟件等。

3 基于云計(jì)算技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)資源整合方法

實(shí)驗(yàn)資源的整合主要包括了計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源及網(wǎng)絡(luò)資源等的優(yōu)化整合。

3.1 計(jì)算資源整合

服務(wù)器是云計(jì)算平臺(tái)的核心，其承擔(dān)著云計(jì)算平臺(tái)的“計(jì)算”功能。對(duì)于云計(jì)算平臺(tái)上的服務(wù)器，通常都是將相同或者相似類型的服務(wù)器組合在一起，作為資源分配的母體。所謂的資源是指大量通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來的計(jì)算機(jī)設(shè)備。在高職院校實(shí)驗(yàn)資源的整合中，主要是指將分布在各個(gè)院系中的專業(yè)機(jī)房和計(jì)算機(jī)公共機(jī)房中各類主機(jī)進(jìn)行計(jì)算資源整合。

利用云計(jì)算技術(shù)，可將高職院校計(jì)算資源池中各類主機(jī)整合成性能強(qiáng)大的計(jì)算處理系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)該系統(tǒng)采取具有大規(guī)模、可伸縮性和數(shù)據(jù)容錯(cuò)等特有的串聯(lián)技術(shù)；為實(shí)現(xiàn)主機(jī)間的負(fù)載均衡，系統(tǒng)將工作負(fù)荷平均分配到各個(gè)運(yùn)算主機(jī)上，解決了大量集中的計(jì)算機(jī)主機(jī)串聯(lián)會(huì)所帶來的散熱問題。

3.2 存儲(chǔ)資源整合

云計(jì)算管理平臺(tái)中的存儲(chǔ)用于存放虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、各種配置文件等相關(guān)的數(shù)據(jù)，是保證虛擬機(jī)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)條件。 依據(jù)存儲(chǔ)的方式不同，可將存儲(chǔ)劃分為本地存儲(chǔ)和共享存儲(chǔ)。共享存儲(chǔ)相比本地存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)在于：共享存儲(chǔ)常常比本地存儲(chǔ)擁有更強(qiáng)大的輸入輸出功能，特別是在多個(gè)虛擬機(jī)的環(huán)境下。另外云計(jì)算管理平臺(tái)中的在線遷移功能、高可用性功能也需共享存儲(chǔ)作為前提條件。存儲(chǔ)資源整合是云計(jì)算管理平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化整合、進(jìn)行集中式管理的核心步驟。在對(duì)存儲(chǔ)資源整合優(yōu)化中，可利用分布式文件系統(tǒng)，將位于不同位置的各個(gè)主機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備整合成一個(gè)虛擬的大型存儲(chǔ)設(shè)備。

3.3 網(wǎng)絡(luò)資源整合

在實(shí)現(xiàn)資源整合優(yōu)化時(shí)，數(shù)量眾多的數(shù)據(jù)器需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換和存儲(chǔ)，因此，網(wǎng)絡(luò)資源的的整合是系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。為達(dá)到穩(wěn)定和高速的傳輸，對(duì)服務(wù)器之間網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和設(shè)備要求的性能需更高。因?yàn)樵朴?jì)算將虛擬化所有物理資源，所以理論上存在多個(gè)用戶同時(shí)訪問同一個(gè)物理資源的可能，如何保證不同用戶均能正常訪問，同時(shí)實(shí)現(xiàn)后臺(tái)物理資源的安全隔離，就成為了必須解決的問題。云計(jì)算環(huán)境下，所有的業(yè)務(wù)和每位用戶的資源在物理上是一體的，只有利用部署在網(wǎng)關(guān)層的具有防火墻功能之類的設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)所有業(yè)務(wù)進(jìn)行安全的隔離和策略的部署。

3.4 實(shí)踐教學(xué)資源整合

高職院校特別注重學(xué)生的實(shí)踐技能，云計(jì)算開創(chuàng)了的全新的實(shí)踐教學(xué)模式。通過整合實(shí)踐教學(xué)資源，高職院校可以進(jìn)行多種教學(xué)模式的改革。實(shí)踐教學(xué)資源的整合主要是整合現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，主要包括虛擬仿真教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、在線考試系統(tǒng)等。以計(jì)算機(jī)類課程來說，可以為學(xué)生提供虛擬化的并行環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、開發(fā)和測(cè)試，可以開展校內(nèi)、校外的專業(yè)競(jìng)賽。云計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立，也為不同專業(yè)的教師交流帶來了方便，非計(jì)算機(jī)專業(yè)教師，可以和計(jì)算機(jī)專業(yè)教師在云計(jì)算平臺(tái)上共同進(jìn)行交叉學(xué)科的研究實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。

4 結(jié)束語

云計(jì)算給計(jì)算機(jī)硬件和軟件實(shí)驗(yàn)資源管理帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，利用其特有的優(yōu)勢(shì)可以提高實(shí)驗(yàn)資源的共享率，破解實(shí)驗(yàn)資源分配不均，降低實(shí)驗(yàn)設(shè)備采購(gòu)成本。隨著云計(jì)算的普及和發(fā)展，它會(huì)在高職院校的教學(xué)管理中發(fā)揮更重要的作用。

【參考文獻(xiàn)】

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