基于云计算的实验室建设的研究

摘 要：该文首先分析了南阳师范学院软件学院现有的实验室状况，提出了目前实验室存在的问题。然后介绍了云计算实验室的优点，结合实验室目前的设备提出了云实验室的总体设计方案。最后分析云实验室将带给我们的性能提升。

关键词：云计算实验室 设计方案 性能

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（a）-0122-02

云计算的出现引起了新的技术变革，为高校的实验室建设提供了新的建设思路。目前，该院机房存在着硬件设备落后、软件升级困难、存储的文档不安全等问题，该文主要探讨使用云计算来解决目前实验室存在的各种问题，以此来建设高效、智能、方便的实验室环境。

1 目前实验室的建设状况

实验室是培养计算机人才的必备条件，是学生进行专业实践的重要场所，虽然学校在实验室的建设上投入了大量的资金，但在建设和管理方面还存在着许多问题。

1.1 实验室维护困难

机房的计算机数量多，小的实验室都有至少40台电脑，大的机房有100多台，因为计算机的数量多，出故障的几率高，为了保证上课的质量，机房管理人员往往疲惫不堪。而软件方面的问题更多，学院负责不同课程教学的老师会装不同的操作系统环境，比如win2003、windows 7、Linux等，在同一种操作系统下也会安装不同的软件，软件与软件之间可能存在不兼容等问题，装完后也可能会出现蓝屏、无法启动等各种错误，如果不及时解决，会影响正常的教学工作，这无疑会给维护人员增加工作负担。

1.2 软件升级难

计算机软件更新换代比较快，目前，教师机和学生机不能同步，实验室之间的资源不能共享，想更新实验室机器上的软件，必须在每个实验室的教师机和学生机上各装一遍，如果同一个软件在多个机房装，无疑就给教师带来了麻烦，使教师总是会做很多重复的工作，工作效率低。

为了提高学生的课堂效率，上课期间给学生断网，由于机房管理员的日常工作比较多，因此基本不开网络，这样杀毒软件得不到更新，病毒肆虐。即便使用了自动还原系统的保护卡也挡不住众多病毒。

1.3 任课教师的使用难

任课教师在给学生上课时为了更好地监控学生的学习，需要控制学生电脑屏幕或进行广播控制，但是学生机往往会因为各种原因不能接受教师发送的请求，使得上课效果不理想。教师往往不能通过此模式取得良好的教学效果。

2 云实验室的优点

2.1 维护方便

云计算的使用，使得实验室的维护变得方便快捷。管理员无须更新每台机器上的软件，只需要配置云端就能满足不同客户端的请求，客户端的配置少了，出错的几率也就小了。不同的学期需求的软件不一样，教师也不用逐一地去更新软件了。学生做的作业，教师的课件也可以随时传到云端，供学生课后复习。

2.2 可移动性强

云计算实验室的建立打破了时间地点的限制，开辟了一条学习的新道路。它可以使学生在实验室关闭后，还能利用自己的电脑获取云端的学习资源，充分利用学生的课余时间和个人计算机。

2.3 使用方便

学生和教师的资料可以存放在云端，供教师和学生随时查看，避免因为机器的自动还原装置被格式化掉。因为所有的软件和数据都存放在云端，这样也同时避免了计算机病毒的产生，避免了不必要的损失。云计算也可以实现不同设备之间的资源共享。

3 云实验室的总体设计

3.1 云实验室的体系结构图

云计算的基础构造是不可见的，是按需提供服务的模式。云计算提供的服务有3个层次软件即服务、平台即服务和基础设施即服务，云计算的体系架构如图1所示。

3.2 云实验室的网络拓扑图

云实验室中云主机和教师机、学生机的拓扑图如图4所示。

4 云实验室建设的方案

IBM董事长托马斯.沃森在1943年，胸有成竹地告诉人们：“我想，5台计算机足以满足整个世界市场。”当时被认为是笑话，而在云计算大数据的今天这个笑话已经实现。云计算的出现使实验室告别了大批采购PC机、胖客户机的时代。

云实验室的建设主要满足以下几个方面。

（1）要充分利用实验室现有的设备，以便节约成本。

（2）要有标准统一的接入规范，以便实现全校范围接入。

（3）要有安全L问机制，以便用户安全访问。

（4）要有较好的兼容性，以便后续更新使用。

结合高校实验室的实践建设情况及云实验室建设的要求，我们认为云课堂应主要由客户端层和云主机层两层组成。客户端充分利用现有的终端。主机层主要能满足不同教师对教学环境的要求，通过它来为客户端层提供接入。

为了满足云课堂的要求，更好地为教师和学生提供服务，对实验室的整体进行如下规划。

师生PC区放到一端，核心区主要的设备有云服务器、实验平台等主要的设备，通过校园网连出去。由于云计算的兼容性好，我们可以使用旧设备也可以重新购置新的设备。

5 云实验室的性能分析

（1）低投入高获取。用户终端不需要频繁地更新硬件设备，用户端只需要通过云终端获取所需的所有资源。

（2）存储空间大大幅提升，资源利用率高。通过虚拟化技术提高了资源的利用率。云计算技术的使用，使得存储空间能满足不断增长的信息需求。

（3）减少了空间的限制，实现了不同空间中资源的共享。利用虚拟技术，构筑虚拟资源池，资源池可是实现不同实验室客户端之间的的数据共享，提高了资源的利用率。

（4）安全性高。云计算实验室把客户端和主机分离，所有的数据资料都存放在云端。在云端采取多种措施来保障数据的安全，减少客户端存放数据的风险性。

6 结语

该文主要从云实验室的优点、实验室的网络拓扑、整体拓扑方面介绍实验室的实施方案，从性能方面分析云实验室建设的好处。在今后的研究中应继续针对云实验室的安全进行研究，保障用户的隐私数据。

参考文献

[1] 张趁香，朱旦晨.基于云计算的高校计算机实验室建设方案优化[J].淮阴工学院学报，2013，22（5）：28-30.

[2] 何靖媛.云计算实验室建设方案探究[J].科技视界，2016（11）：135.

[3] 李宁，王铁峰.打造无围墙的实验室――云计算时代高校计算机服务平台建设模式探讨[J].实验技术与管理，2013，30（4）：12-15.

[4] 陈昌兴.高校实验室信息化的云计算策略与方法[J].实验技术与管理，2014（1）：221-224.

[5] 孟庆伟，刘婷.基于云计算的计算机实验室建设模型研究[J].智能计算机与应用，2011，1（6）：72-73.

[6] 林瑜华.云计算环境下高校实验室教学模式的创新与实践[J].实验室研究与探索，2011（8）：284-287.