基于云计算技术的高职计算机实验室建设探析

1、【摘要】分析了高职院校计算机实验室软、硬件环境普遍存在的问题，提出基于云环境下的计算机实验室建设解决方案，以达到降低实验室建设成本、提高设备使用效率、提升计算机实验室的服务功能和实验实训教学效果的目的，并对基于云技术的实验室建设提出了几点思考。中国论文网 【关键词】云计算；计算机实验室建设；ncomputing云终端；虚拟化技术一、引言云计算可以定义为一个移动的概念，它以公开的标准和服务为基础，以互联网为中心，提供安全和快捷的数据存储和网络计算服务，让互联网这片“云”成为每位网络用户的数据中心和计算中心，应用云计算技术用户可以低成本建设本地资源，大量服务由云服务提供商来完成，用户只需向云计算中

2、心提交所需的服务，如应用软件的使用，硬盘资源的分配，开发平台的使用等，提交完成后即可正常使用，定期支付相应费用即可，这种技术优势对于高职院校计算机实验室建设来说，可节省大量建设、维护与资源成本。近年来随着云计算概念和相关技术的不断涌现和应用，利用云计算来解决实验教学所面临的新问题与挑战，通过建立基础设施及服务平台，以私有云计算基础架构为基础，为实验教学提供有力的支撑与服务已成为高职院校计算机实验室建设的新趋势。作为高职教育重要的的教学一环，实验实训教学发挥着理论教学不可替代的作用，为加强实验教学管理、使实验资源利用达到最大化、不断提升技能人才培养的质量，利用新技术进行实验实训教学正成为高职院校

3、努力探索并实践的实验教学模式，然而实现新技术理念下的实验实训教学对于实验资源以及设备依赖程度较高，而当下大部分高职院校普遍面临有限资金来源、实验实训设备日趋老化、软件资源不足等各种问题，制约着实验教学的高质量开展。云计算技术的应用为这些问题的解决带来了新的技术机遇，在硬、软件条件上为实验教学提供了新的模式和思路。二、高职院校计算机实验室现存问题分析当前高职院校计算机实验室使用现状基本采用传统方式，普遍存在的问题表现在：1、计算机实际使用频率失衡传统的计算机实验室大多采用pc模式，每台机器有独立的一套资源，彼此之间共享资源有限。随着计算机的功能越来越强，很多用户可能只使用了计算机功能的一小部分，

4、甚至只使用到计算机10%的性能，大量的pc性能被闲置或很少用到，不能很好地发挥计算机的性能。再有高职院校实验室的计算机可能存在不同批次不同时期购置的计算机，这些计算机在品牌、配置及硬件系统上都存在有一定的差异，在这样的硬件环境下，分配教学及实训用机房的时候就需要根据机器配置及新旧情况酌情安排，从而导致配置较低、机器老化的机房的使用频率相对较低，机器新、配置高的机房的使用频率较高的情况的发生，有些机房的使用甚至超过其承载负荷，长期处于超负荷的状态，长期闲置不用与超负荷使用都会对计算机的硬件造成不同程度的损伤。2、计算机实验室硬件投入落后于软件发展步伐按照计算机正常使用年限，计算机实验室从建成到淘

5、汰的周期大致是在3至5年，频繁更新计算机房不是所有的院校财力所能达到的，况且计算机软件的开发速度比硬件发展更快，计算机专业软件每年都会推出更新版本，而且更新版本对硬件配置又有更高的要求，软件要求的最低配置门槛不断地提升，学校机房设备是远远不能适应这种变革的，拿硬件建设速度去紧跟软件的开发速度是财力所达不到的，这样的后果使得硬件条件逐渐不能适应实验实训和考试所使用的软件的更新，长久如此对教学效果是一个很大的影响。3、信息资源安全得不到充分保障计算机病毒历来是计算机实验室管理人员所面临的最棘手的问题，计算机病毒难以杜绝的主要原因是计算机和存储介质的交叉使用，而且实验室的计算机均处于局域网中，有些病

6、毒极易通过本地网络传播，导致一损俱损的不良后果。一旦病毒泛滥，即会影响到机器的正常使用，大大增加了管理维护人员的工作量，同时也对计算机造成损耗，它所带来的影响是不可估量的。4、实验实训产生的数据及文件难以安全长久存储实验实训室为了防病毒，一般都会给机器安装还原卡。然而安装还原卡又带了另外一个问题，那就是教师和学生在上机实训的过程中产生的一些操作数据和个人文件，这些都需要存储在机房以备后续使用，可是还原卡的存在阻挠了这种存储的意愿。当然解决的方法可以是使用移动存储设备进行存储，但移动存储设备是目前主要的病毒传播途径之一，势必会带来病毒在机房内的广泛传播，再有一种解决方法是上传至机房的服务器进行存

7、储，虽然这种方法要强于使用移动存储设备进行存储，但是又存在有服务器存储空间容量有限和存储时效性等一些列问题，管理不便。三、应用云技术对计算机实验室建设的影响1、可以有效降低硬、软件投入云计算是将强大的计算能力与存储能力集中起来，使接入的计算机不必拥有很高的配置，利用云计算所提供的服务将原先需要在本地计算机上完成的处理、存储等一些列消耗机器资源的工作放置到“云”中，这样实验室可以利用现有的计算机设备，硬件投入可以不必追逐高性能，也不必安装许多软件就可以享有同等的处理及存储能力。随着机房对计算机配置需求的降低，不同机房的使用频率也将逐渐趋于平衡，机器的使用也更趋合理和安全。2、海量存储教师及学生的

8、个人数据计算机实验室应用云计算技术服务后，资源数据存储在云端，而且存储量可以非常大，为实验室资源储存提供了安全和可靠的保证。这样可以避免高校师生将实验室资源数据存放在个人计算机上，可能感染计算机病毒而造成数据丢失。同时高校实验室不需要购置数据库服务器，也能满足日益增加的实验室资源数据。3、提高实验室信息安全性现在几乎所有的杀毒软件都已经步入“云安全”时代，云安全的实质其实就是“团结协作、共同御敌”的理念，它是网络时代信息安全的最新体现，它融合了并行处理、网格计算、未知病毒行为判断等新兴技术和概念，通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，推送到ser

9、ver端进行自动分析和处理，再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。依托云安全服务，计算机实验室对病毒的防杀能力就会得到进一步加强。 四、云计算技术下计算机实验室建设解决方案通过分析云计算的技术特点，结合高职院校实验室资源的现状，可以认为云计算技术对高校实验室资源的优化应用大有可为。在传统的高职院校机房建设中，存在pc资源利用率低，维护工作量大、设备管理复杂、建设和使用成本高等缺点，云技术的出现和应用使得构建云计算环境的实验室成为可能。在计算机实验室建设中，首先需要对实验室的层次结构进行规划设计，课程对机器配置、软件环境都有各自的特性要求，如果所有实验室均采用统一安装模式则可能造成资源的浪

10、费、设备使用率低，有时可能导致机器和系统运行不稳定，从而影响实验实训的进行，达不到理想的教学效果。以网站开发课程实验为例，这门课程需要安装大量大型的软件，其开发使用环境配置较复杂，在以往实验实训时每次需要花费大量时间进行实验环境的搭建，而且由于设备老化等原因还要受到各种条件限制，在云计算环境下则可得到很好的解决。在云计算模式下可根据机房规模的大小，结合计算机实验室的特点，笔者认为可以在以下几种解决方案中进行合理选择。方案一：ncomputing云终端解决方案ncomputing计算机分享解决方案将是学院以有效的经费与人力资源配置计算机实验室最理想的解决方案，ncomputing云终端通过自带虚

11、拟化软件（vspace）安装在电脑主机上，利用pc电脑主机的资源创建多个虚拟化的桌面系统。允许多名用户使用不同的账户同时登录到一台pc上，借助windows操作系统底层的多用户环境设计，每个用户可以拥有完全独立的桌面环境。不同账号之间的数据和用户设定可以完全隔离。对于用户而言，使用虚拟桌面和pc没有任何差异。实验室中的教师机和学生机相对较集中，通常是以班级为单位进行组织教学，并通过一台或多台交换机直接相连，使用云终端模式部署实验室，教师机选用云服务器来充当，学生机选用云终端替代传统pc，无需改变其现有的综合布线系统及网络结构，部署成本更加低廉、实施更加方便快捷。此外，云服务器使用的是windo

12、ws操作系统，实验室中的课件也多是基于windows操作系统的设计，所以仅需在云服务器上安装相应的教学软件，众多的云终端即可同时并独立地享用课件资源，教学网络结构更加清楚明朗，后期管理维护也更加简单容易。采用云终端替代传统pc作为计算机实验室实验终端，优势明显：（1）可大幅降低建置成本。（2）具有超强的管理、监控的功能，也有许多第三方开发的免费管理程序可搭配应用，教师可以在课堂中实时监控每位学生的画面，更好地进行课堂教学管理。（3）硬件使用率高。云终端采用先进的windows虚拟桌面技术，支持多用户共享一台pc资源，充分释放pc机富余的性能，在满足学生使用的前提下，避免了性能过剩。（4）管理高

13、效、易维护。云服务器集中管理所有终端，所有教学软件在服务器端安装配置完成，一切软硬件升级和维护都只需在服务器端进行，而云终端是软硬件集成一体化的小巧设备，基本无需维护和升级，学生使用授权可使用的软件，并且无法随意删改权限。云终端软件硬件稳定可靠，大大降低了管理者维护工作量。（5）云终端软硬件具有免费升级的特点，这样云终端显示给用户的始终是软件的最新版本，而且使用云终端替代传统pc机可以提高计算机实验室的整洁性和美感，给实验实训教学创造一个良好的环境。方案二：私有云计算基础架构解决方案引入基于hyperv的服务器虚拟化来搭建私有云基础架构。hyperv是内建于windows server 200

14、8的一种虚拟化角色或功能，能够在单一硬件服务器上，建立多个虚拟主机，让这些虚拟主机共享更多硬件上的资源，能同时独立运作各自的操作系统，并在上面执行需要的应用程序或服务。针对服务器数量需求大，单台服务器利用率低的情况，可引入基于virtual server的服务器虚拟化平台，用虚拟化技术实现服务器整合，具有节省空间，降低能耗，便于管理等诸多优势。虚拟化技术是云计算的基础，在私有云解决方案中，可选用数据库服务平台sql server 2008以及windowsserver 2008 r2/hyperv（虚拟化技术）/iis组进行有机地融合，构建出云计算服务平台。以hyperv服务器虚拟化技术构建底

15、层虚拟化平台，结合systemcenter virtual machine manager（简称scvmm）虚拟机管理套件将现有的硬件服务器资源统一整合成为资源池，进行集中管理与调配。通过system center实现了对整个私有云平台和动态数据中心的基础架构、应用的管理。在该管理架构下的各类计算资源可得到充分的整合与利用，各类计算资源根据需求动态地、智能地、自动化地分配到各个应用中，保证了各个应用的顺畅运行，使得整个监管系统在任何时间都可以提供给用户一个切实可查的信息。具有稳定性、易用性、安全性、高度扩展性的微软私有云架构，能够提高性能而不会成为扩展的瓶颈。五、云计算技术应用的几点思考云计算

16、虽然可以为职业院校计算机实验室带来便利和高效的运行，但云计算不是包治百病的万金油，不同层次的云计算技术解决的问题都有其局限性，因此在选择云计算技术时必须要明确核心需求。基于云环境下进行计算机实验室建设，我们必须对以下几个问题进行深入、全面的思考，先谋定而后动。1、网络畅通、带宽问题。云计算的各项服务的运行都是依托于网络而发挥作用的，对于学校现在的网络性能来说，还面临着超乎想象的挑战，云计算可能会大幅度增加互联网流量，由此引发的服务中断、网络延迟等问题会严重制约云平台使用，假若学校网络带宽不足以保证云服务的畅通，那么“云”所带来的实际效果将会大打折扣，所以如何保障良好的网络环境和网络性能是成为云

17、计算能否在院校计算机实验室中得到高效的应用之重要前提。2、信息资源存储策略问题。基于云计算技术的计算机实验室管理模式，是完全依赖于互联网的，因此一旦接入的链路出现连接问题，可能会导致终端访问不到任何机房资源，影响用户正常的教学，因此，在云计算技术的使用过程中，建议不要将所有的资源完全放置在云端，最佳的方式是在本地备份相应的资源，在出现故障时可临时切换。而目前一些比较大型的软件，包括专业设计软件、数据库软件与考试平台等，要想在云端运行，还需要技术与标准的不断提高才可行，需要进行进一步的探索与大量的测试。3、安全保障问题。融入“云”也即暴露给“云”，实验室的信息资源及师生个人信息等就特别需要有可靠的安全保护。所以计算机实验室在享受云计算带来的便利之前必须对云服务提供商提出应用程序质量、可移植性和安全、对于数据提供方式的控制、认证和标准等以及数据安全性和合规性。4、建设投入问题。学院使用云计算服务必然要把原有相关软件移植到新的云计算模式中，这就要进行原有的计算模式和云计算模式成本的比较，要考虑搭建云计算环境的价格、总体拥有成本的相关因素及自身资源和需求，要考虑是否将所有的软件应用和开发转向云计算平台等一系列问题，通过聚合服务而虚拟化的存储资源，提高现有资产的回报率。云计算为信息技术行业带来了前所未有的机遇，云计算愿景令人瞩目。高职院校计算机实验室建设必将直面云计算技术发展的大潮，如何紧