摘 要：隨著高校教學(xué)改革的深入推進(jìn)，社會(huì)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，有效提高高校實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的利用率，增強(qiáng)高校實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的服務(wù)能力，已經(jīng)成為亟待解決的問(wèn)題。本文采用云計(jì)算技術(shù)，提出了基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建方案，使得傳統(tǒng)數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的交互性、開(kāi)放性和優(yōu)化性得到有效提高。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算 數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 資源調(diào)度

中圖分類號(hào)：TP3-05 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（b）-0031-01

1 基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建意義

高校學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的重要課程，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識(shí)。由此，高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是考核高校教學(xué)水平的關(guān)鍵指標(biāo)。數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的發(fā)展建設(shè)需要遵循節(jié)約資源、合理配置、高效服務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放等原則。因此，本文結(jié)合云計(jì)算技術(shù)，對(duì)數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)進(jìn)行深入研究。為了能夠有效提高高校傳統(tǒng)數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的資源優(yōu)化配置和服務(wù)能力，結(jié)合云計(jì)算技術(shù)，提出了基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)方案，為高校用戶提供實(shí)驗(yàn)資源服務(wù)，屬于一種創(chuàng)新應(yīng)用模式，改善了傳統(tǒng)數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的限制和束縛，促進(jìn)數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效化發(fā)展?；谠朴?jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)目標(biāo)是使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠滿足用戶開(kāi)放性需求，以及資源合理配置，實(shí)現(xiàn)高校學(xué)科與學(xué)科之間資源信息的交換共享，提高實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的利用率。對(duì)于數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的發(fā)展建設(shè)具有良好的促進(jìn)作用。隨著云計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，為建設(shè)規(guī)范、開(kāi)放、高校的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了有力支持。因此，如何能夠高效利用云計(jì)算技術(shù)，建設(shè)一套性能良好、利用率高、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)仍然需要進(jìn)一步探索研究。

2 基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)

2.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)目標(biāo)

基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)指的是通過(guò)云計(jì)算技術(shù)，將高校的海量實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行有效整合，將實(shí)驗(yàn)資源“云”化，向用戶提供需要的實(shí)驗(yàn)資源?；谠朴?jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將用戶提出的實(shí)驗(yàn)資源需求當(dāng)作一個(gè)具體實(shí)驗(yàn)任務(wù)，按照優(yōu)先級(jí)別形成任務(wù)資源池之后實(shí)施實(shí)驗(yàn)任務(wù)分配，還能夠根據(jù)不同的功能將任務(wù)資源池重新分為多個(gè)具體功能資源池，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資源的統(tǒng)一調(diào)度。

基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)資源可以根據(jù)高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的配置情況隨時(shí)實(shí)現(xiàn)資源擴(kuò)容，高校學(xué)科內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源呈現(xiàn)交互共享，學(xué)科與學(xué)科之間的實(shí)驗(yàn)資源也可以實(shí)現(xiàn)交互共享，因此，這種數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有良好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性，真正提高實(shí)驗(yàn)資源的利用效率。

2.2 平臺(tái)體系架構(gòu)

（1）資源層；資源層負(fù)責(zé)有效整合各個(gè)學(xué)科的海量實(shí)驗(yàn)資源，成為一個(gè)資源池。資源層由大量實(shí)驗(yàn)設(shè)備組成，可以根據(jù)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求的提升隨時(shí)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。（2）平臺(tái)層；平臺(tái)層的是負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的合理分配。平臺(tái)層包括實(shí)驗(yàn)資源管理器、任務(wù)管理器和資源調(diào)度管理器，是整個(gè)數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的核心部分，能夠隨時(shí)整合各個(gè)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)資源，為用戶提供動(dòng)態(tài)服務(wù)。（3）應(yīng)用服務(wù)層；應(yīng)用服務(wù)層主要為使用實(shí)驗(yàn)資源的用戶提供相關(guān)接口，方便用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)資源發(fā)起訪問(wèn)，用戶利用各種服務(wù)接口隨時(shí)能夠接入到應(yīng)用服務(wù)層，對(duì)自己需要的實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行訪問(wèn)。

3 基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

（1）資源管理器；基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的資源管理器主要對(duì)接入實(shí)驗(yàn)設(shè)備的資源進(jìn)行管理，向用戶提供實(shí)驗(yàn)資源服務(wù)，具有三個(gè)功能，分別是實(shí)驗(yàn)資源劃分、實(shí)驗(yàn)資源分析和實(shí)驗(yàn)功能等級(jí)標(biāo)注。資源管理器接入的實(shí)驗(yàn)設(shè)備分為兩種：一是物理資源。二是虛擬資源。當(dāng)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備接入到平臺(tái)中，要按照虛擬化情況進(jìn)行分組，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不同功能分別執(zhí)行實(shí)驗(yàn)資源池的任務(wù)，每一個(gè)功能資源池都包含了多個(gè)物理實(shí)驗(yàn)資源節(jié)點(diǎn)，或者由多個(gè)虛擬機(jī)資源節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，當(dāng)完成對(duì)資源節(jié)點(diǎn)的標(biāo)注之后，成為能夠滿足用戶實(shí)際需求的資源池。（2）任務(wù)管理器；基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的任務(wù)管理器負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行處理，具有實(shí)驗(yàn)任務(wù)分析、實(shí)驗(yàn)任務(wù)劃分和實(shí)驗(yàn)任務(wù)優(yōu)先級(jí)標(biāo)注三個(gè)功能。當(dāng)任務(wù)管理器接收到用戶提出的請(qǐng)求之后，對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行分析，按照用戶實(shí)際需求和執(zhí)行時(shí)間，以及實(shí)驗(yàn)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)別插入到實(shí)驗(yàn)任務(wù)隊(duì)列中，再按照實(shí)驗(yàn)任務(wù)的特點(diǎn)進(jìn)行任務(wù)分割，形成多個(gè)具體實(shí)驗(yàn)任務(wù)，完成對(duì)具體實(shí)驗(yàn)任務(wù)的標(biāo)注之后，形成一系列實(shí)驗(yàn)任務(wù)池。（3）資源調(diào)度器；基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的資源調(diào)度前主要負(fù)責(zé)完成對(duì)任務(wù)池的實(shí)驗(yàn)資源分配和調(diào)度管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)任務(wù)與實(shí)驗(yàn)資源的最佳匹配。而且，資源調(diào)度器還能夠?qū)?shí)驗(yàn)任務(wù)和實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的執(zhí)行情況、實(shí)驗(yàn)資源的統(tǒng)一調(diào)度進(jìn)行有效管理。當(dāng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)執(zhí)行完成之后將信息返回給用戶，釋放實(shí)驗(yàn)任務(wù)分配到的資源。

4 基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的核心模塊設(shè)計(jì)——資源調(diào)度

（1）資源池調(diào)度器；資源池調(diào)度器主要負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成過(guò)程中需要的實(shí)驗(yàn)功能資源池進(jìn)行分配。功能資源池是具有某種特定功能的實(shí)驗(yàn)資源的整合，包括物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以及虛擬機(jī)設(shè)備等等，可以并行處理多個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，由此可見(jiàn)，在實(shí)驗(yàn)資源分配過(guò)程中如果想要花費(fèi)最少、執(zhí)行最快，對(duì)臨近實(shí)驗(yàn)任務(wù)的資源池的選擇非常重要。（2）負(fù)載均衡器；負(fù)載均衡器主要負(fù)責(zé)保證實(shí)驗(yàn)功能資源池的負(fù)載均衡，在功能資源池由虛擬機(jī)組成的情況下，需要通過(guò)對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行配置達(dá)到預(yù)留資源的目的；在功能資源池由物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備組成的情況下，需要通過(guò)資源分配策略來(lái)達(dá)到資源功能池的負(fù)載均衡，目的都是為了保證功能資源池能夠向用戶提供資源服務(wù)。（3）綜合調(diào)度器；綜合調(diào)度器的主要功能是監(jiān)控實(shí)驗(yàn)資源的運(yùn)行情況，當(dāng)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備或虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)，通過(guò)及時(shí)調(diào)度調(diào)整選擇適當(dāng)?shù)倪w移主機(jī)，保證實(shí)驗(yàn)資源的動(dòng)態(tài)遷移，使得數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的資源節(jié)點(diǎn)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)論

綜上所述，本文分析了目前高校傳統(tǒng)數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在的問(wèn)題，提出了數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的發(fā)展方向，給出了基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建方案，詳細(xì)闡述了基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的核心模塊—— 三層資協(xié)同源調(diào)度機(jī)制。本文采用云計(jì)算技術(shù)，將高校各個(gè)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)資源整合之后形成資源池，按照用戶實(shí)際需求為其提供服務(wù)。因此，本文提出的基于云計(jì)算的數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有開(kāi)放性強(qiáng)、規(guī)模龐大、按需服務(wù)等特點(diǎn)。

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