Word第第頁淺析高校實驗室信息化平臺在云計算技術(shù)下的構(gòu)建1.高校試驗室的現(xiàn)狀與問題

近年來，各高校試驗室建設(shè)己經(jīng)具有肯定規(guī)模，試驗的軟硬件環(huán)境得到了改善，試驗教學質(zhì)量也相應提高了，然而，在試驗室建設(shè)和管理方面仍舊存在缺乏。

1.1計算機硬件系統(tǒng)：型號、配置參差不齊，加大更新與維護本錢及難度

試驗室建設(shè)初期，計算機的型號與配置相同，隨著時間的推移，使用過程中硬件不斷損耗，不同時間段的維護與更新會使用不同型號的組件。由于計算機硬件的飛速進展，更換組件難以找到原有的型號，使得維護后的計算機組件都較原有組件有所升級，勢必造成試驗室設(shè)備的實際配置漸漸拉大差距參差不齊。與此同時，高校擴招和教學體制的改革，促使試驗室規(guī)模不斷擴大，計算機數(shù)量需求激增，但由于經(jīng)費等緣由限制，試驗室建設(shè)只能分批次實現(xiàn)，分批購置和更換老舊設(shè)備，同樣造成了試驗室計算機軟硬件系統(tǒng)上的極大差距。由于試驗室的設(shè)備配置差異大，品牌種類繁多，在試驗教學使用過程中不斷升級更新，直接造成了試驗室計算機的運行維護本錢上升和難度加大。

1.2計算機軟件系統(tǒng)：試驗室功能單一，信息資源共享性差，無法滿意快速進展的信息化教學需要

高校試驗室雖然計算機數(shù)量眾多，但屬于自建、自管、自用的狀態(tài)，資源利用率并不高。一般每種應用系統(tǒng)單獨配備一臺物理服務(wù)器，造成服務(wù)器資源鋪張和能耗鋪張。并且試驗室功能單一，信息資源分散，互聯(lián)互通不暢，優(yōu)秀教學資源難以共享，無法滿意快速進展的信息化教學需要，成為當前試驗室信息化深層次推動和進展的瓶頸之一。

1.3系統(tǒng)平安性：人員流淌性大，用戶水平參差不齊，病毒猖獗，増大平安隱患

試驗室承當著各專業(yè)各層次的公共課、專業(yè)課、課程設(shè)計等多種教學任務(wù)，還承當著多種不同類型的考試任務(wù)，同時U盤等移動存儲設(shè)備的大量使用與網(wǎng)絡(luò)上各種釣魚網(wǎng)站的消失，這些都導致計算機很簡單受到病毒、木馬的攻擊；另一方面，用戶水平參差不齊，往往有意或無意去更改系統(tǒng)設(shè)置，甚至誤刪系統(tǒng)文件，造成計算機無法啟動；尤其少數(shù)用戶平安意識淡薄，從網(wǎng)絡(luò)下載與上傳消遣軟件，更簡單引起計算機感染病毒并漫延至整個試驗室，極大地增大了試驗室的平安隱患。

2.基于云計算技術(shù)的高校試驗室信息化平臺架構(gòu)

云計算是一種利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)隨時隨地、按需、便捷地訪問共享資源池(如計算設(shè)施、存儲設(shè)備、應用程序等)的計算模式。云計算系統(tǒng)采納的是虛擬化的技術(shù)，所謂虛擬化技術(shù)指的是計算元件并不在真實的狀態(tài)下運行，所以它并不受硬件容量的限制，無形之中擴充了硬件的容量，能夠依據(jù)服務(wù)供應者和用戶事先商定好的服務(wù)等級協(xié)議動態(tài)地供應服務(wù)。

云計算將計算、存儲、應用和服務(wù)都變成了資源，用戶通過云計算供應的訪問接口可以向云服務(wù)管理層提出申請資源服務(wù)。云計算的核心服務(wù)層通常可以分為3層：一是基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS，InfrastructureasaService)，如IBM的BlueCloud：二是平臺即服務(wù)(PaaS，PlatformasaService)，如Google的AppEngine；三是軟件即服務(wù)(SaaS，SoftwareasaService)如微軟的S。云計算環(huán)境具有數(shù)據(jù)平安牢靠、客戶端需求低、高敏捷度、超大計算力量資源等特點。

結(jié)合本校網(wǎng)絡(luò)試驗教學的環(huán)境，以分層設(shè)計為理念，應用虛擬化技術(shù)，整合優(yōu)質(zhì)試驗教學資源，構(gòu)建試驗室信息化平臺即試驗云系統(tǒng)。該系統(tǒng)架構(gòu)分五層：基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層、應用平臺服務(wù)層、軟件服務(wù)層、云終端用戶層、云系統(tǒng)管理層。

2.1基于云計算技術(shù)構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層

應用云計算技術(shù)，校內(nèi)局域網(wǎng)連接各試驗中現(xiàn)有的PC機、服務(wù)器、交換機、存儲設(shè)施等硬件基礎(chǔ)設(shè)施，組成試驗云系統(tǒng)的最底層即物理資源層，經(jīng)過虛擬化技術(shù)將某一個或多個數(shù)據(jù)中心的計算與存儲資源轉(zhuǎn)化為一個高效敏捷的資源池，成為整個試驗云系統(tǒng)的性能基礎(chǔ)。該層的物理資源可以是本校的硬件設(shè)備，也可以是通過Internet幾個學校共享的設(shè)備，或者從教育云、公有云供應商租用的設(shè)備。這些物理資源構(gòu)成的資源池是試驗云系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施層，它供應的服務(wù)稱IaaS模式。

在虛擬化技術(shù)的支持下，laaS為上層服務(wù)供應服務(wù)器、存儲與網(wǎng)絡(luò)等基本硬件資源，并通過試驗云系統(tǒng)的平臺進行統(tǒng)一調(diào)度管理，為用戶供應彈性的動態(tài)服務(wù)，云用戶隨時隨地可以普適接入，使物理資源、網(wǎng)絡(luò)資源能夠像水、電一樣便利地廣泛共享，實現(xiàn)按需安排。IaaS模式有利于改善資源安排，提高資源利用率。例如：1臺物理服務(wù)器應用虛擬技術(shù)虛擬出5臺虛擬工作站，動態(tài)安排虛擬資源池中的CPU、內(nèi)存、硬盤、I/O設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，依據(jù)試驗需要分別在5臺虛擬工作站上安裝不同的OS并配置相應的應用程序后，將這些虛擬服務(wù)器連成一個局域網(wǎng)，從而可以建立5臺服務(wù)器連成的試驗云系統(tǒng)。

2.2基于云計算技術(shù)創(chuàng)建應用平臺服務(wù)層

試驗信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)資源中心運行在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器集群中，試驗中用戶調(diào)用數(shù)據(jù)資源的協(xié)調(diào)和部署平臺等都通過云計算技術(shù)的PaaS模式來供應，用戶端與服務(wù)器端可采納B/S結(jié)構(gòu)的通信方式。

PaaS模式作為核心服務(wù)的中間層，既為上層應用供應簡潔、牢靠的分布式編程框架，又需要基于底層的資源信息調(diào)度作業(yè)、管理數(shù)據(jù)，屏蔽底層硬件系統(tǒng)品牌、型號的差異性。PaaS模式通過虛擬化技術(shù)供應的集成環(huán)境創(chuàng)建一個完好的虛擬應用平臺給用戶，包括虛擬硬件資源、數(shù)據(jù)庫、應用程序和服務(wù)器平臺等。如運維人員需要開發(fā)語言試驗環(huán)境，根據(jù)需要向試驗云系統(tǒng)提出申請，得到核準后，PaaS會自動創(chuàng)建用戶所需的各項應用服務(wù)的虛擬運行環(huán)境鏡像，用戶啟動應用服務(wù)時PaaS會自動裝載虛擬機鏡像文件生成相應的虛擬機。不同層次的試驗人員、開發(fā)人員和維護人員都可以運用這個虛擬應用平臺，進行定制、開發(fā)程序以及運行維護操作等。

2.3基于云計算技術(shù)供應軟件服務(wù)層

試驗云系統(tǒng)通過云計算技術(shù)給用戶供應基礎(chǔ)設(shè)施、應用平臺及軟件三方面的服務(wù)，試驗用戶依據(jù)個人需求訪問所需要的服務(wù)層，硬件資源服務(wù)由IaaS供應，應用平臺服務(wù)由PaaS供應，SaaS面對用戶直接供應軟件服務(wù)。

試驗用戶向云系統(tǒng)提出需求，通過Web掃瞄器等云終端統(tǒng)一接口，SaaS將試驗所需軟件包含其運行環(huán)境打包給用戶，在使用過程中軟件不需要用戶端安裝，而是通過網(wǎng)絡(luò)使用軟件。SaaS模式答應用戶只需要接入互聯(lián)網(wǎng)，便可以在任何時間、任何地點享受其供應的服務(wù)，突破了軟件安裝對用戶層機器性能的限制且兼容性好，與傳統(tǒng)試驗室的軟件服務(wù)模式相比，SaaS模式更簡潔敏捷、更有用、易于維護，真正實現(xiàn)了一點部署、多點服務(wù)的SaaS模式，使得試驗室的功能更強大，應用范圍更廣泛。

2.4基于云計算技術(shù)配置云終端用戶層

云終端為用戶和試驗云系統(tǒng)供應統(tǒng)一的訪問接口，主要通過云計算技術(shù)將各種應用平臺或軟件封裝成標準的WebService模式，使云終端用戶層的各個用戶按需進行獨特化配置且互不影響。云終端用戶層的特征是多樣性、低本錢性、共享性和綠色性。多樣性表達在云計算技術(shù)支持PC、筆記本、PDA、手機等多種終端。低本錢性與共享性表達在它對硬件配置要求很低，用戶使用1臺瘦客戶端(顯示器、鼠標、鍵盤)就可以接入試驗云系統(tǒng)，用戶像使用本地計算機一樣來動態(tài)地調(diào)配試驗所需要的軟硬件資源，共享云計算技術(shù)帶來的海量信息數(shù)據(jù)。綠色性表達能耗低，各種軟件及數(shù)據(jù)資源平安牢靠等。例如：傳統(tǒng)試驗室應用中用戶安裝應用程序時需要一臺擁有1個CPU、4G內(nèi)存、500G硬盤存儲的計算機，在云計算技術(shù)的支持下，用戶只需要利用試驗室信息化平臺生成一臺擁有1個CPU、4G內(nèi)存、500G硬盤存儲的虛擬機，既滿意了用戶的需求，又降低能耗節(jié)省了資源。

2.5基于云計算技術(shù)搭建云系統(tǒng)管理層

試驗云系統(tǒng)管理層具有承上啟下的作用，供應用戶管理、平安管理、資源管理、數(shù)據(jù)管理、服務(wù)質(zhì)量管理等功能，協(xié)調(diào)試驗信息網(wǎng)絡(luò)的整個服務(wù)系統(tǒng)，如身份認證、用戶答應、使用管理、調(diào)度執(zhí)行等。用戶管理對用戶提出的服務(wù)申請負責審核。平安管理負責網(wǎng)絡(luò)平安、數(shù)據(jù)平安、用戶使用平安等。資源管理主要對虛擬資源池進行管理，包括增刪、調(diào)用、修改、維護等，同時對各種虛擬資源進行負載均衡和調(diào)度，為上層服務(wù)進行自發(fā)調(diào)整與全局調(diào)整以供應保障基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)管理主要存儲和維護用戶以及試驗云系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，云系統(tǒng)將各種數(shù)據(jù)都通過網(wǎng)絡(luò)保存到遠端云存儲平臺上，減小了用戶對于數(shù)據(jù)管理的負擔。服務(wù)質(zhì)量管理包括資源定制的時效性、按需服務(wù)的可用性及網(wǎng)絡(luò)性能的保障性等。云系統(tǒng)管理層還為管理員供應一個平臺，在試驗室的日常運行維護中可以便利地完成教學管理、資源配置和試驗部署等日常工作，還可以進行硬件資源的.平滑擴展和軟件資源的升級與更新，以及在虛擬化資源上供應新型的定制試驗內(nèi)容等非曰常維護工作。

3.基于云計算技術(shù)的高校試驗室信息化整體性能分析

3.1降低硬件本錢這構(gòu)建合理的資源共享空間

在傳統(tǒng)的高校試驗室建設(shè)中，硬件約占總投入的70%以上，并且試驗室的使用效率很大程度上受制于計算機硬件水平的凹凸?；谠朴嬎慵夹g(shù)實現(xiàn)試驗室信息化后，各試驗室聯(lián)系構(gòu)成一個試驗云系統(tǒng)。云系統(tǒng)對用戶端的硬件配置要求很低，用戶只需擁有鼠標、鍵盤就可以上網(wǎng)接入到云系統(tǒng)共享云計算技術(shù)供應的各種資源，使試驗室的功能更強大，應用范圍更廣泛。學校不再需要花費巨額資金購置大量高性能設(shè)備就可以滿意試驗用戶多層次的需求，極大地降低了試驗室建設(shè)中購置軟硬件設(shè)施及設(shè)備維護更新的本錢，從而以較低的投入獲得高性能。

3.2簡化資源配置構(gòu)建高效的運行維護環(huán)境

試驗云系統(tǒng)通過云計算技術(shù)給用戶供應基礎(chǔ)設(shè)施、應用平臺及軟件三方面的服務(wù)?；A(chǔ)設(shè)施的運行維護由云系統(tǒng)供應，軟件的更新?lián)Q代也由云系統(tǒng)供應，極大地提高了資源利用率，簡化了試驗室資源配置與管理，從而減輕了試驗軟硬件頻繁更新維護的壓力，用戶只需要運行掃瞄器就可以享受云計算技術(shù)帶來的便利。

3.3強化信息管理構(gòu)建平安的數(shù)據(jù)存儲空間

信息數(shù)據(jù)平安是試驗室平安的一個重要方面。為了滿意試驗教學和科研的需要，高校試驗室需要不斷購置、更新數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來滿意日益增長的試驗信息數(shù)據(jù)存儲的需求。試驗室存在大量重要的信息資源和數(shù)據(jù)需要存儲、處理和使用，而猖厥的計算機病毒、網(wǎng)絡(luò)惡意攻擊等都對數(shù)據(jù)的存儲、處理構(gòu)成嚴峻的威逼。在實現(xiàn)試驗室信息化后，各種數(shù)據(jù)包括用戶數(shù)據(jù)都通過網(wǎng)絡(luò)實時保存到遠端的試驗云系統(tǒng)中，平臺上的數(shù)據(jù)和應用時刻處于平安狀態(tài)下，同時用于試驗教學與科研所需數(shù)據(jù)可以從試驗云系統(tǒng)平安下載，不僅杜絕了U盤、移動硬盤等的使用，而且試驗參數(shù)的實時保存能夠保證明驗系列的完好連續(xù)性，供后續(xù)檢查和分析研宄之用。用戶的數(shù)據(jù)資源存儲在試驗云系統(tǒng)服務(wù)器上，進行專業(yè)管理，用戶通過嚴格的權(quán)限管理策略實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，用戶端突然斷電或死機不會對試驗云系統(tǒng)以及信息數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。用戶不必擔憂數(shù)據(jù)損壞、病毒猖獗，有效地提高了試驗教學的質(zhì)量，提高了試驗室的平安系數(shù)。

3.4優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源構(gòu)建高效的資源服務(wù)體系

通過云計算技術(shù)的優(yōu)化應用，試驗室的海量信息資源和服務(wù)可以隨時、便捷地供應給用戶共享，解決了軟硬件資源缺乏，分布不均的問題。例如：當用戶需要虛擬機時，只需要在線申請，填寫所需服務(wù)器的詳細配置，管理員審核通過之后，平臺就會自動生成相應的虛擬機，既便利了用戶也便利了管理員。云計算技術(shù)的應用給高校試驗教學帶來了