導(dǎo)語：云計(jì)算技術(shù)與計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：通過對(duì)目前高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的存在的問題分析，將云計(jì)算技術(shù)引入算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，可以解決目前計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中管理難度大、資源利用率低等問題。文章分析介紹了多種云計(jì)算的技術(shù)方案優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，提出了一種采用混合式云計(jì)算技術(shù)架構(gòu)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；虛擬化技術(shù)；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。作為培養(yǎng)高端人才的高校，均要求學(xué)生能夠熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)。高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室承載著學(xué)生學(xué)習(xí)各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識(shí)的工作，是學(xué)生學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐的重要基地。隨著高校擴(kuò)招、專業(yè)人才培養(yǎng)方案的調(diào)整，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室也面臨著資源不足、設(shè)備更新?lián)Q代快、管理困難等諸多難題，如何解決這些難題，成為當(dāng)下高校實(shí)驗(yàn)室技術(shù)管理人員的重要任務(wù)。

1高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀和存在的問題

近年來，各高校根據(jù)人才培養(yǎng)的需求，在相關(guān)專業(yè)推出了很多計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面的課程，并投入大量的資金進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的先進(jìn)性和實(shí)驗(yàn)室的管理水平直接影響著師生教學(xué)活動(dòng)能否正常開展。目前，高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在管理維護(hù)和使用過程存在一些問題。

1.1建設(shè)成本高、使用周期短

隨著信息及時(shí)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件和硬件還有網(wǎng)絡(luò)的更新越來越頻繁，以適應(yīng)高校人才培養(yǎng)的需要，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室使用周期也越來越短，無法滿足日益增長(zhǎng)的教學(xué)應(yīng)用需求，建設(shè)成本也不斷增加[1]。

1.2管理工作繁重、難度大

目前高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室基本采用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)部署模式，即在每個(gè)桌位配備一臺(tái)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備，在這臺(tái)計(jì)算機(jī)上安裝獨(dú)立的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件系統(tǒng)[2]。每個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室都需有技術(shù)人員來進(jìn)行管理和維護(hù)工作，需花費(fèi)大量時(shí)間和精力在安裝和部署操作系統(tǒng)及軟件程序等應(yīng)用環(huán)境；同時(shí)臨時(shí)性的軟件升級(jí)變更、系統(tǒng)補(bǔ)丁更新等維護(hù)工作，管理技術(shù)人員工作量極大，增加了日常管理及維護(hù)的成本。

1.3實(shí)驗(yàn)室開放共享受限制

由于實(shí)驗(yàn)室管理技術(shù)人員的不足，以及寒暑假等法定節(jié)假日特殊情況，實(shí)驗(yàn)室基本處于閑置狀態(tài)。而很多實(shí)驗(yàn)必須依靠實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算環(huán)境，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。

2云計(jì)算技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

云計(jì)算主要通過虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用，虛擬化技術(shù)打破了固有的物理硬件之間的隔離，將網(wǎng)絡(luò)中所有的設(shè)備統(tǒng)一管理，形成共享資源池，通過管理程序?qū)⑦@些資源當(dāng)成一個(gè)實(shí)體來管理[3]，從而實(shí)現(xiàn)資源分享、資源定制和按需服務(wù)。在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中，云計(jì)算主要發(fā)揮著如下的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.1降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本，有效利用資源

云計(jì)算計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室將硬件設(shè)備集中管理、按需分配，當(dāng)客戶端電腦性能不足時(shí)，只需將云端服務(wù)器集群的資源進(jìn)行升級(jí)擴(kuò)展即可。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室對(duì)電腦客戶端的性能要求不高，可充分利用一些面臨淘汰的計(jì)算機(jī)設(shè)備，減少實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的硬件成本，提高設(shè)備的利用率。2.2方便實(shí)驗(yàn)室管理和維護(hù)運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)將實(shí)驗(yàn)室的軟硬件資源統(tǒng)一管理，大大減少管理人員升級(jí)和維護(hù)系統(tǒng)的工作量。管理人員在更新維護(hù)系統(tǒng)時(shí)，只需在服務(wù)器上進(jìn)行操作，而不需逐臺(tái)更新，節(jié)省系統(tǒng)應(yīng)用的部署時(shí)間，降低人力資源費(fèi)用和管理成本，提高管理效率。

2.3突破實(shí)驗(yàn)室使用限制

將實(shí)驗(yàn)室接入校園網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)，師生可以利用不同的客戶端登錄云端，可以享受到云計(jì)算所提供的虛擬桌面及軟件環(huán)境。所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在云端，學(xué)生可即時(shí)學(xué)習(xí)，教師可即時(shí)備課或者進(jìn)行科研，享受到實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算資源[3]。

3主流的云桌面技術(shù)

3.1VDI技術(shù)

虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)（VirtualDesktopInfrastructure，VDI）技術(shù)是基于各種虛擬化技術(shù)（KVM，XEN，VMware，Hyper-v），在服務(wù)器硬件資源進(jìn)行虛擬化，然后通過高速網(wǎng)絡(luò)，把“桌面”實(shí)時(shí)傳輸?shù)浇K端上，用戶在終端可實(shí)時(shí)對(duì)云桌面進(jìn)行操作。VDI架構(gòu)的系統(tǒng)客戶端的計(jì)算和文件存儲(chǔ)工作均在服務(wù)器端完成，每個(gè)客戶端的CPU、硬盤、內(nèi)存資源由服務(wù)器端按需分配；系統(tǒng)安全性很好，所有的計(jì)算和數(shù)據(jù)存放都在服務(wù)器端。但VDI非常依賴網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中斷系統(tǒng)就不能使用，如果虛擬系統(tǒng)數(shù)量過多，客戶端分配的計(jì)算資源有限，影響客戶端的性能。此外VDI系統(tǒng)外設(shè)兼容性略差于傳統(tǒng)PC電腦，3D和高清視頻應(yīng)用方面也有限制，需要GPU顯卡支持，方可完成簡(jiǎn)單的3D渲染。

3.2VOI技術(shù)

虛擬操作系統(tǒng)架構(gòu)（VirtualOperating-systemInfrastructure，VOI）架構(gòu)虛擬終端電腦的操作系統(tǒng)，將終端電腦的操作系統(tǒng)鏡像保存在服務(wù)器上，服務(wù)器根據(jù)用戶需求下發(fā)操作系統(tǒng)鏡像，隨后操作系統(tǒng)在終端電腦硬件上獨(dú)立運(yùn)行。VOl架構(gòu)終端操作系統(tǒng)直接運(yùn)行在本地硬件上，省略了本地虛擬化。VOI架構(gòu)沒有虛擬化層開銷，計(jì)算機(jī)性能沒損耗，客戶端對(duì)外設(shè)和其他設(shè)備兼容性好,對(duì)服務(wù)器性能和網(wǎng)絡(luò)依賴不高，即使網(wǎng)絡(luò)中斷、服務(wù)器故障，各終端仍然可以繼續(xù)使用。但VOI架構(gòu)主要支持PC終端，不支持其他終端接入。此外，終端硬件配置種類多，系統(tǒng)兼容性不好，管理維護(hù)工作也比較困難。

3.3IDV技術(shù)

智能桌面虛擬化（IntelligentDesktopVirtualization，IDV）架構(gòu)由英特爾公司（Intel）率先提出，其工作原理是在終端本地安裝相關(guān)的虛擬化管理程序，虛擬機(jī)鏡像在服務(wù)器集中管理，在終端的虛擬化管理程序上運(yùn)行。IDV架構(gòu)的采用分布式計(jì)算，服務(wù)器只用來控制和管理，服務(wù)器成本較低，鏡像存儲(chǔ)在本地，支持離線使用。此外，不支持按需分配、不支持多終端接入。

4混合式云計(jì)算架構(gòu)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

每一種云計(jì)算架構(gòu)都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室需求復(fù)雜，既要考慮學(xué)校各專業(yè)師生的上機(jī)實(shí)驗(yàn)、移動(dòng)教學(xué)、課外開放等個(gè)性化、多元化應(yīng)用需求，又需要考慮管理維護(hù)、建設(shè)成本、擴(kuò)展性等綜合因素，故能夠融合多種云技術(shù)架構(gòu)建設(shè)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案是比較切合實(shí)際應(yīng)用的。目前武漢噢易公司推出的桌面云融合平臺(tái)，是一套融合VOL和VDI、IDV技術(shù)，將多種技術(shù)架構(gòu)融合在同一平臺(tái)，可滿足多種場(chǎng)景多種應(yīng)用需求的桌面云融合平臺(tái)。混合式云計(jì)算架構(gòu)桌面云融合平臺(tái)突破了VOI和VDI的技術(shù)界限，同時(shí)具備VOI/IDV桌面的高性能、VDI桌面的可移動(dòng)特性，并通過統(tǒng)一的Web視圖管理界面、良好的交互體驗(yàn)實(shí)現(xiàn)電腦桌面、設(shè)備、機(jī)房實(shí)驗(yàn)室的統(tǒng)一管理和集中運(yùn)維。該方案的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)包括基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺(tái)層、桌面層、終端層、用戶層5層架構(gòu)，并通過單一的融合管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶桌面、終端設(shè)備、專業(yè)機(jī)房統(tǒng)一管理和集中運(yùn)維，從而大大降低管理運(yùn)維難度，打造新時(shí)代的桌面云計(jì)算實(shí)驗(yàn)室，在平臺(tái)架構(gòu)和技術(shù)形態(tài)上，實(shí)現(xiàn)易管理、可擴(kuò)展、高彈性、可開放共享的IT服務(wù)資源平臺(tái)。

5結(jié)語

云計(jì)算技術(shù)給高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)帶來諸多便利，各高校相關(guān)實(shí)驗(yàn)室管理部門和使用單位應(yīng)懂得通過云計(jì)算的信息化技術(shù)改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，推動(dòng)高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)走向云時(shí)代。云計(jì)算技術(shù)能給計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理維護(hù)以及實(shí)驗(yàn)室開放共享等提供很多的便利，同時(shí)也對(duì)實(shí)驗(yàn)室的管理維護(hù)人員專業(yè)上提出了更高的要求，需要熟練掌握云計(jì)算實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的操作以及各種配置和故障處理等。

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作者：孔燚 單位：浙江傳媒學(xué)院 動(dòng)畫與數(shù)字藝術(shù)學(xué)院實(shí)訓(xùn)中心