云計(jì)算技術(shù)在職業(yè)院校計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室建設(shè)管理中的應(yīng)用

摘要：教育信息化使得計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室在職業(yè)院校中擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的重要使命。傳統(tǒng)模式的實(shí)訓(xùn)機(jī)房重復(fù)建設(shè)問題突出，資源共享性不夠，建設(shè)成本、運(yùn)維成本比較高。采用云計(jì)算技術(shù)，在數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一創(chuàng)建虛擬桌面，用戶通過終端接入網(wǎng)絡(luò)，向“云”提出需求，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)為“用戶端”提供服務(wù)，這種模式對(duì)終端設(shè)備的要求低，可以同時(shí)滿足線上線下的教學(xué)環(huán)境，具有建設(shè)成本低、建設(shè)周期短、維護(hù)成本低、使用安全可靠等特點(diǎn)，是職業(yè)院校計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的新模式。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;實(shí)訓(xùn)室;桌面云;數(shù)據(jù)中心

中圖分類號(hào)：G712? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）19-0122-02

1 前言

實(shí)訓(xùn)是職業(yè)院校教學(xué)過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，實(shí)訓(xùn)教學(xué)擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的重要使命。隨著教育信息化技術(shù)的發(fā)展，各專業(yè)都在如火如荼地建設(shè)具有自我特色的信息化教學(xué)資源，這就使得信息化教學(xué)及實(shí)訓(xùn)過程需要大量的計(jì)算機(jī)機(jī)房類的實(shí)訓(xùn)室;在職業(yè)院校中，計(jì)算機(jī)機(jī)房類實(shí)訓(xùn)室不僅承擔(dān)著專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，還需要承擔(dān)著面向全校學(xué)生開設(shè)的公共課實(shí)驗(yàn)教學(xué)及公共計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)實(shí)訓(xùn)任務(wù)，同時(shí)，在優(yōu)先保障本校實(shí)驗(yàn)教學(xué)正常開展的前提下，還需要積極為地方行業(yè)培訓(xùn)、考試等提供社會(huì)化服務(wù)[1]。

2 傳統(tǒng)機(jī)房類實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)存的問題

職業(yè)院校計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室建設(shè)模式基本上還是使用傳統(tǒng)的建設(shè)模式，各院系、專業(yè)按照自己的需求建設(shè)獨(dú)有的計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室。當(dāng)新的建設(shè)任務(wù)下達(dá)，就要從新的設(shè)計(jì)方案開始，然后進(jìn)行校內(nèi)論證，最后進(jìn)行實(shí)訓(xùn)室的軟、硬件招標(biāo)采購(gòu)等過程[2]。完成采購(gòu)后，中標(biāo)方按照建設(shè)方案的要求進(jìn)行軟硬件的安裝、調(diào)試、測(cè)試及運(yùn)行，整個(gè)建設(shè)周期會(huì)很長(zhǎng)，而且新建的實(shí)訓(xùn)室具有獨(dú)立、專用且優(yōu)先共享的特點(diǎn)，導(dǎo)致全校各院系、專業(yè)建設(shè)了很多獨(dú)立自主的計(jì)算機(jī)機(jī)房，各自配備相應(yīng)的運(yùn)維人員進(jìn)行管理，使得全校整體的建設(shè)成本、運(yùn)維成本都比較高。

（1）傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)架構(gòu)普遍存在的問題。在實(shí)訓(xùn)中，計(jì)算機(jī)物理硬件或是應(yīng)用軟件的損壞、系統(tǒng)文件遭到破壞導(dǎo)致的系統(tǒng)無法恢復(fù)、學(xué)生攜帶的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備插入計(jì)算機(jī)后造成感染病毒死機(jī)等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，不僅會(huì)造成學(xué)生本人此次實(shí)訓(xùn)課程的中斷，而且也會(huì)給實(shí)訓(xùn)室管理員的維護(hù)工作帶來壓力。為了讓學(xué)生在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)時(shí)可以及時(shí)保存資料和作品，工作人員會(huì)將一些磁盤內(nèi)的保護(hù)解除，這便給了病毒入侵的機(jī)會(huì)，從而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)系統(tǒng)遭到破壞，不僅會(huì)影響教學(xué)工作的開展，還會(huì)造成數(shù)據(jù)信息丟失等情況[3]。

（2）傳統(tǒng)機(jī)房在實(shí)訓(xùn)過程中存在的問題。在做分組實(shí)訓(xùn)時(shí)，由于首組完成的結(jié)果仍保存在本地計(jì)算機(jī)磁盤上，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)環(huán)境無法迅速恢復(fù)到原始的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，造成其他組的同學(xué)無法獲得良好的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，即使恢復(fù)到原實(shí)訓(xùn)環(huán)境也需要一定的時(shí)間，嚴(yán)重降低了實(shí)訓(xùn)教學(xué)效率。

（3）傳統(tǒng)機(jī)房的運(yùn)維管理存在的問題。隨著計(jì)算機(jī)的不斷增加，相應(yīng)的維修和檢測(cè)工作也加重了實(shí)訓(xùn)室管理人員的負(fù)擔(dān)，而且隨著計(jì)算機(jī)的不斷升級(jí)，實(shí)驗(yàn)室只有不斷地采購(gòu)更高配置的計(jì)算機(jī)才能適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的需求，但計(jì)算機(jī)更新速度之快，使得采購(gòu)計(jì)算機(jī)的周期變得頻繁，成本太高。并且每次對(duì)軟件進(jìn)行升級(jí)，都需要工作人員把計(jì)算機(jī)上的保護(hù)卡打開，然后借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拷貝，并在拷貝完成后對(duì)計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行修改，加劇了工作人員的工作量[4]。

（4）傳統(tǒng)機(jī)房在特殊時(shí)期閑置的問題。職業(yè)院校由于其教學(xué)活動(dòng)的特殊性，學(xué)生不僅僅需要學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識(shí)，每學(xué)期還有相當(dāng)一部分的實(shí)訓(xùn)課程需要完成，特別是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程以及計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程，他們的實(shí)訓(xùn)環(huán)境需要依托于計(jì)算機(jī)來完成，但是傳統(tǒng)的機(jī)房無法滿足線上使用的條件，導(dǎo)致在疫情緊張期間的實(shí)訓(xùn)課程無法正常開展，造成校內(nèi)傳統(tǒng)機(jī)房?jī)?nèi)大批量計(jì)算機(jī)資源閑置。

（5）使用頻率失衡、資源浪費(fèi)嚴(yán)重。機(jī)房建設(shè)并不是一蹴而就的，所以學(xué)校機(jī)房當(dāng)中會(huì)擁有各種型號(hào)、品牌以及配置的計(jì)算機(jī)，這就導(dǎo)致了學(xué)校在安排實(shí)訓(xùn)課時(shí)，需要根據(jù)各機(jī)房的實(shí)際情況進(jìn)行分配，從而造成一些配置相對(duì)較差，機(jī)器較老的機(jī)房使用次數(shù)降低，甚至還會(huì)出現(xiàn)閑置的情況，造成了資源浪費(fèi)。而一些配置相對(duì)較高的機(jī)房使用次數(shù)提高，甚至有些機(jī)房還會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，增加了機(jī)房維護(hù)成本[5]。

3 基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室的特點(diǎn)

3.1 云計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室工作原理

在典型的云計(jì)算模式中，用戶將終端接入網(wǎng)絡(luò)，向“云端”提出需求;“云端”接收請(qǐng)求后組織資源，通過網(wǎng)絡(luò)為“用戶端”提供服務(wù)。這種模式使得終端的功能變得簡(jiǎn)單化，將許多復(fù)雜的處理和計(jì)算過程轉(zhuǎn)移到 “云端”上去完成。用戶終端使用的應(yīng)用不需要在自己的電腦、手機(jī)、PAD等設(shè)備上運(yùn)行，而是通過互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行在大規(guī)模集群服務(wù)器中;用戶處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也不用存放在本地，而是通過互聯(lián)網(wǎng)保存在數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)里。信息中心的技術(shù)人員保障數(shù)據(jù)中心內(nèi)服務(wù)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的管理與維護(hù)工作，為用戶提供云計(jì)算服務(wù)，保證用戶能夠使用到強(qiáng)大的計(jì)算力和充足的存儲(chǔ)空間。在任何時(shí)間和地點(diǎn)，只要用戶連接上互聯(lián)網(wǎng)，就能夠享受云服務(wù)，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地，隨需隨用。

3.2 云計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室的優(yōu)勢(shì)

（1）降低學(xué)校維護(hù)老舊計(jì)算機(jī)的成本。通常情況下，學(xué)校都會(huì)有一些實(shí)訓(xùn)室的計(jì)算機(jī)因采購(gòu)時(shí)間比較早，配置相對(duì)較低，并且安裝的操作系統(tǒng)版本也比較低，日常教學(xué)中雖能正常運(yùn)行，但已無法滿足現(xiàn)階段教學(xué)實(shí)訓(xùn)應(yīng)用軟件安裝所需的配置要求，為了不影響正常教學(xué)，學(xué)校不得不購(gòu)買和更新計(jì)算機(jī)設(shè)備[6]。如果運(yùn)用云服務(wù)，只要將舊的終端計(jì)算機(jī)連接校園網(wǎng)（或互聯(lián)網(wǎng)），原先學(xué)生機(jī)所需承擔(dān)的因開啟教學(xué)實(shí)訓(xùn)應(yīng)用軟件產(chǎn)生的計(jì)算壓力將轉(zhuǎn)移到云服務(wù)平臺(tái)，且相關(guān)的設(shè)備維護(hù)工作由提供云服務(wù)的信息中心負(fù)責(zé)，因此節(jié)省了設(shè)備投入資金及二級(jí)院部的運(yùn)維人力。

（2）減少學(xué)校新建計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室的費(fèi)用。如果某個(gè)院系、專業(yè)需要建設(shè)新的計(jì)算機(jī)類機(jī)房，硬件方面只需采購(gòu)師生夠用的TC和一臺(tái)交換機(jī)（48口）即可，采購(gòu)成本和建設(shè)時(shí)間大大降低。教學(xué)軟件、工具等安裝到云數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上，并創(chuàng)建足夠數(shù)量（機(jī)房工位數(shù)）的虛擬機(jī)（VM），然后下發(fā)到師生TC終端即可。TC不會(huì)通過師生感染計(jì)算機(jī)病毒，機(jī)房運(yùn)維非常簡(jiǎn)單，只要云數(shù)據(jù)中心運(yùn)行穩(wěn)定，所有基于云數(shù)據(jù)中心的機(jī)房開機(jī)即可使用，不論機(jī)房在哪個(gè)院系部[7]。

（3）提高計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室的網(wǎng)絡(luò)安全，提供充足的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。在計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)過程中，所使用的教師端和學(xué)生端計(jì)算機(jī)存在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在使用U盤轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)的過程中，這些計(jì)算機(jī)終端容易感染病毒，從而造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的損壞。如果使用云服務(wù)，云計(jì)算平臺(tái)會(huì)為用戶提供充足的、安全的存儲(chǔ)空間，實(shí)訓(xùn)所產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以上傳至云存儲(chǔ)，這種方式既保障了數(shù)據(jù)的安全性，又可以為用戶提供充足的存儲(chǔ)空間。

（4）借助云計(jì)算技術(shù)，可以在學(xué)校內(nèi)部建立一個(gè)服務(wù)平臺(tái)，并將學(xué)校各部門的資源信息上傳到服務(wù)平臺(tái)當(dāng)中，通過這種方式不僅可以加強(qiáng)各部門之間的溝通交流，還可以實(shí)現(xiàn)資源共享，最大程度上緩解資源不足的問題，滿足學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中對(duì)資源的需求，可以實(shí)現(xiàn)在線共享機(jī)制，讓學(xué)生在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)時(shí)能夠多人共同完成寫作，從而真正實(shí)現(xiàn)信息資源共享這一目標(biāo)。

4 云計(jì)算在計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室的應(yīng)用

4.1 云計(jì)算在計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室中的應(yīng)用架構(gòu)

（1）云終端接入層。云終端可以為用戶提供專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口。在職業(yè)院校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，大部分職業(yè)院校由于經(jīng)費(fèi)緊張，傳統(tǒng)的老舊計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室更新?lián)Q代的速度較慢，通過云系統(tǒng)的運(yùn)用可以在原有的舊計(jì)算機(jī)中安裝，并且對(duì)安裝云系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)沒有特殊的硬性要求。采用云端還有另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是任課教師終端計(jì)算機(jī)在總控云終端可以獲得豐富的教學(xué)資源和教學(xué)軟件，學(xué)生也能夠在云終端上獲取豐富的信息資源，從而在很大程度上節(jié)省了本地存儲(chǔ)資源。此外，在云終端上可以部署豐富的實(shí)用性軟件，通過對(duì)云終端接入層的運(yùn)用，能夠更好地打破本地計(jì)算機(jī)性能受限于應(yīng)用軟件的禁錮。

（2）云桌面管理軟件層。云桌面管理軟件，是指通過云管理系統(tǒng)對(duì)虛擬桌面進(jìn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)不同的用戶可以選擇不一樣的系統(tǒng)桌面，根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)景，對(duì)用戶的需求進(jìn)行合理有效地整合。云桌面管理軟件層運(yùn)用的前提是要完成云終端對(duì)系統(tǒng)的身份進(jìn)行認(rèn)證，身份認(rèn)證通過后才可以獲得云桌面管理軟件層的內(nèi)容，從而能夠進(jìn)行下一步操作。通過虛擬的桌面軟件管理，能夠?qū)崿F(xiàn)教師端和學(xué)生端的集中管理與維護(hù)，可以把不同型號(hào)和不同類型的計(jì)算機(jī)，甚至教師和學(xué)生自己的計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一使用，從而提高了各類計(jì)算機(jī)的使用效率。通過服務(wù)器端對(duì)云桌面軟件管理的科學(xué)運(yùn)用，可以有效解決目前職業(yè)院校計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室管理運(yùn)維中經(jīng)常遇到的諸多問題，例如，某職業(yè)院校在購(gòu)買正版軟件后，需要傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行軟件的批量激活，在采用云桌面軟件管理后，維護(hù)人員只要在后臺(tái)對(duì)預(yù)先設(shè)置的軟件進(jìn)行激活和版本升級(jí)，不再需要使用傳統(tǒng)的模式對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同傳，從而實(shí)現(xiàn)職業(yè)院校教師教學(xué)、學(xué)生實(shí)訓(xùn)與實(shí)訓(xùn)室管理的科學(xué)高效地連接。

（3）云資源管理層。云資源管理層是對(duì)網(wǎng)絡(luò)云端資源的管理，云資源管理的優(yōu)勢(shì)是其能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)中的信息資源進(jìn)行虛擬化，就是將網(wǎng)絡(luò)中的物理資源通過云計(jì)算技術(shù)合理有效地轉(zhuǎn)化為邏輯資源，將物理資源轉(zhuǎn)化為邏輯資源，一方面規(guī)避了物理資源的復(fù)雜性，另一方面有效降低了管理成本的投入，從而提升了信息資源的利用效率，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行有效的計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息的集中化管理。

（4）云基礎(chǔ)設(shè)施硬件層。云基礎(chǔ)設(shè)施硬件層是指將計(jì)算機(jī)的資源設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)施和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)施，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理有效的連接。

4.2 基于云數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室的具體應(yīng)用

在數(shù)據(jù)中心建設(shè)一套基于云計(jì)算平臺(tái)的ICT（信息技術(shù)與通信技術(shù)）基礎(chǔ)設(shè)施，根據(jù)各專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的需求，創(chuàng)建足夠的虛擬機(jī)服務(wù)器和虛擬機(jī)客戶端，而各個(gè)院系部計(jì)算機(jī)類機(jī)房不再需要購(gòu)買學(xué)生用計(jì)算機(jī)，只需利用原機(jī)房計(jì)算機(jī)或采購(gòu)瘦客戶機(jī)（TC，ThinClient）和交換機(jī)硬件即可，而TC的價(jià)格不到普通計(jì)算機(jī)價(jià)格的三分之一，安裝快捷，TC上不需要安裝操作系統(tǒng)和任何教學(xué)軟件，可以通過個(gè)人電腦、智能手機(jī)、平板電腦等智能移動(dòng)設(shè)備在任何地方可以登錄到桌面云，形成基于虛擬化技術(shù)的桌面云平臺(tái)，教學(xué)軟件、業(yè)務(wù)軟件和數(shù)據(jù)存放在云數(shù)據(jù)中心虛擬服務(wù)器上，師生只需通過終端設(shè)備接入云平臺(tái)就可以實(shí)現(xiàn)如同傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)一樣的操作界面，大大克服了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室架構(gòu)的一系列問題。

5 云計(jì)算在實(shí)際應(yīng)用中面臨的問題

5.1 數(shù)據(jù)隱私問題

職業(yè)學(xué)院在應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)時(shí)，需要把數(shù)據(jù)信息上傳到云服務(wù)平臺(tái)，然后由第三方人員對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行維護(hù)與管理工作，使得數(shù)據(jù)信息很容易便會(huì)暴露。而且結(jié)合云計(jì)算架構(gòu)特點(diǎn)不難發(fā)現(xiàn)，職業(yè)學(xué)院在將數(shù)據(jù)信息上傳到云服務(wù)平臺(tái)后，所有數(shù)據(jù)信息都會(huì)以明文的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，并根據(jù)數(shù)據(jù)信息的內(nèi)容儲(chǔ)存到不同的區(qū)域，但需要注意的是，第三方在對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，是采用共享的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，沒有設(shè)計(jì)單獨(dú)的存儲(chǔ)空間，使得數(shù)據(jù)信息的私密性較低，很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息外泄的情況。雖然第三方服務(wù)平臺(tái)設(shè)立了相應(yīng)的防護(hù)措施，能夠有效阻擋一些網(wǎng)絡(luò)攻擊，保護(hù)數(shù)據(jù)信息安全，但是由于云計(jì)算機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，使得數(shù)據(jù)信息依然存在泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

5.2 云服務(wù)提供商的存續(xù)問題

現(xiàn)階段，能夠提供云服務(wù)的企業(yè)眾多，并且各企業(yè)的規(guī)模與技術(shù)保障水平也存在明顯的差異，很多云服務(wù)企業(yè)很有可能存在經(jīng)營(yíng)不善的情況，隨時(shí)面臨倒閉的風(fēng)險(xiǎn)，使得用戶的存儲(chǔ)信息存在很大問題。當(dāng)云服務(wù)提供商倒閉后，如果對(duì)于用戶在云服務(wù)平臺(tái)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息沒有一個(gè)科學(xué)、合理的處理方法，很容易造成數(shù)據(jù)信息丟失。

6 結(jié)束語(yǔ)

伴隨著信息化的發(fā)展和信息技術(shù)水平的不斷提高，職業(yè)院校的計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)面臨著新的挑戰(zhàn)和變革，這種基于云計(jì)算技術(shù)的計(jì)算機(jī)類機(jī)房建設(shè)模式具有建設(shè)成本低、建設(shè)周期短、維護(hù)成本低、使用安全可靠等特點(diǎn)，是職業(yè)院校計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的新模式和新技術(shù)。

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收稿日期：2022-03-20

基金項(xiàng)目：2021年青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院教改課題：基于云計(jì)算技術(shù)的職業(yè)院校計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案研究（jg202112）

作者簡(jiǎn)介：王耀民（1986—），男，山東諸城人，碩士研究生，工程師，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及嵌入式系統(tǒng)。