鄭平輝，莊鴻鴻

（1.福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院，福建 泉州 362332, 2.福州第十五中學(xué)，福建 福州 350002）

當(dāng)前大部分高等學(xué)校已經(jīng)擁有計(jì)算機(jī)軟件、多媒體技術(shù)、藝術(shù)設(shè)計(jì)等多個(gè)交叉專業(yè)學(xué)科，原有的方向所需要的硬件與軟件的實(shí)驗(yàn)室基本上已經(jīng)建設(shè)完成.但伴隨著科技與社會不斷發(fā)展，促使高校專業(yè)學(xué)科同時(shí)需要相對配套的實(shí)驗(yàn)室.原有的實(shí)驗(yàn)室軟件與硬件的配置低與年限的問題，無論從運(yùn)維、資金、環(huán)保、安全等方面都制約著實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展，需要重新投入大量經(jīng)費(fèi)購買軟件與硬件.當(dāng)新一代信息技術(shù)在不斷改變世界時(shí)，通過移動互聯(lián)、云計(jì)算、教育等結(jié)合實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+教育，讓教育變成更科學(xué)先智能化.如何運(yùn)用新一代信息技術(shù)改變高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，提升實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)維效率，滿足師生使用是困擾著高校管理的難題.本文主要基于云計(jì)算的高校實(shí)驗(yàn)室的研究與實(shí)現(xiàn)，解決了高校實(shí)驗(yàn)室管理員的運(yùn)維難題，提升教學(xué)的效率和質(zhì)量，降低管理成本，促進(jìn)高校教育的發(fā)展.

1 云計(jì)算概述

當(dāng)前，云計(jì)算的定義百家爭鳴，分別在維基百科、Amazon的角度、IT名詞百科等給云計(jì)算定義.云計(jì)算是硬件和軟件都是資源并被封裝為服務(wù)，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)按需地訪問和使用[1].云計(jì)算是分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算等多種技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物；類似于電力系統(tǒng)從古老的單臺發(fā)電機(jī)模式轉(zhuǎn)變電廠集中供電模式；包括基礎(chǔ)即服務(wù)(IaaS)、平臺即服務(wù)(PaaS)、軟件即服務(wù)(SaaS)、數(shù)據(jù)存儲即服務(wù)(DaaS)等內(nèi)容[2].

云計(jì)算應(yīng)用在公共服務(wù)、醫(yī)療、銀行、教育科研、互聯(lián)網(wǎng)、教育科研等各行業(yè).云計(jì)算能利用虛擬化技術(shù)構(gòu)建虛擬化資源池，部署云端的資源以獲取服務(wù)，動態(tài)組織異構(gòu)資源[3]，針對教育科學(xué)的課堂教學(xué)、教輔(實(shí)驗(yàn))、科研三大領(lǐng)域構(gòu)建不同的應(yīng)用環(huán)境,將存儲空間等資源共享,根據(jù)用戶的需求進(jìn)行分配，杜絕資源的浪費(fèi),使高校實(shí)驗(yàn)室運(yùn)維效率達(dá)到效益最大化.

運(yùn)用云計(jì)算規(guī)劃建設(shè)高校實(shí)驗(yàn)室，解決了高校實(shí)驗(yàn)室管理員的運(yùn)維難題，提升教學(xué)的效率和質(zhì)量，降低管理成本，節(jié)能環(huán)保.以福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院實(shí)驗(yàn)室容納60人為例，采用云計(jì)算與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室終端配置情況比較如下表所示.

表1 云計(jì)算與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室終端配置情況比較

從表1可以看出，采用云計(jì)算的實(shí)驗(yàn)室費(fèi)用比原有方式相差約五倍投資，如果從長遠(yuǎn)看整體投入包括管理員運(yùn)維、硬件擴(kuò)展、人力成本、電力使用等費(fèi)用；在一定時(shí)期，云計(jì)算的實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室的整體投入成本更少更優(yōu).基于云計(jì)算的實(shí)驗(yàn)室通過軟件與與硬件資源、及其可動態(tài)擴(kuò)展和配置的物理資源分布式存在；用戶共享，邏輯上以單一整體的形式呈現(xiàn)，用戶可按需要使用云中資源.這種全新模式特征改變了傳統(tǒng)的高校實(shí)驗(yàn)室管理模式，節(jié)約整體成本，提升教育資源利用率，將會給可持續(xù)的教育科研領(lǐng)域發(fā)展帶來創(chuàng)新改革浪潮.

3 云計(jì)算的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)

結(jié)合云計(jì)算技術(shù)與現(xiàn)有高校實(shí)驗(yàn)室存在的難題，單間機(jī)房實(shí)驗(yàn)室通過RCD Web管理界面管理，多間機(jī)房實(shí)驗(yàn)室通過RCC Center進(jìn)行集中管理，可減少人員管理，提升高校實(shí)驗(yàn)室管理效率.具體實(shí)現(xiàn)方案一，使用數(shù)據(jù)庫IBM PowerVM虛擬技術(shù)、X86架構(gòu)物理服務(wù)器的PC服務(wù)器，產(chǎn)品軟件一期可以先購買6臺PC服務(wù)器，2個(gè)Vmware Sphere的授權(quán)，其他采用免費(fèi)的VmwareESXI來進(jìn)行虛化.具體實(shí)現(xiàn)方案二，主機(jī)RG-RCD6000，終端RG-Rain100，教學(xué)管理軟件系列RG-ClassManager Rainbow，集中管理平臺系列RG-RCCCenter.從價(jià)性比對比二種實(shí)現(xiàn)方案，其中第二種方案優(yōu)于第一種方案，最終采用第二種方案，具體高校實(shí)驗(yàn)室平臺拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 云計(jì)算的高校實(shí)驗(yàn)室平臺拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

4 云計(jì)算的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)性能分析

4.1 減少實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備的投入

云計(jì)算終端只需要輸入與顯示的設(shè)備比傳統(tǒng)少一臺主機(jī)，投入相應(yīng)會減少，但性能反而提升了.因?yàn)樘幚頂?shù)據(jù)都交給服務(wù)器端，用戶終端只需要一個(gè)終端用帳號與密碼登錄到云服務(wù)器端，就可以運(yùn)用平臺資源即可得到應(yīng)用結(jié)果，減少高校頻繁更新硬件設(shè)備，從而減少費(fèi)用投入.云服務(wù)器可以通過升級配置和平滑擴(kuò)展，瘦顯示終端循環(huán)使用，保護(hù)用戶投資利益.

4.2 降低管理員運(yùn)維的開銷

從管理員的角度來年，新實(shí)驗(yàn)室平臺改變了管理員運(yùn)維系統(tǒng)或軟件、刷母機(jī)、設(shè)置發(fā)送參數(shù)、傳系統(tǒng)等工作量大，更新管理效率提升約十倍.傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室投資一次投入完成后，使用一定年限計(jì)算機(jī)既要增加硬件與軟件成本，又要逐臺維護(hù)增加管理人員維護(hù)量.從微軟約平每兩年推出最新的操作系統(tǒng)，帶動一輪計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)與教學(xué)軟件升級，整機(jī)更換快，投資保護(hù)性差.環(huán)境維護(hù)工作主要包括強(qiáng)電、除塵、制冷等方面維護(hù)量問題也減少.而云計(jì)算技術(shù)只需要對服務(wù)器端的軟件與硬件同步更新即可，大大節(jié)約時(shí)間與成本，提升運(yùn)維效率，對用戶影響和投入成本達(dá)到最小.

4.3 提升師生應(yīng)用體驗(yàn)

云計(jì)算高校實(shí)驗(yàn)室將改變同一個(gè)系統(tǒng)安裝大量的軟件，無法靈活地按照課堂內(nèi)容構(gòu)建最優(yōu)環(huán)境，還有下發(fā)教學(xué)材料與上傳作業(yè)不方便，導(dǎo)致用戶使用不斷的系統(tǒng)切換時(shí)間會相對比較慢，存在系統(tǒng)與軟件不兼容，硬件故障與開機(jī)故障多等方面問題；開機(jī)啟動速度變快，教學(xué)軟件運(yùn)行流暢，場景切換靈活自如，提供桌面與教學(xué)應(yīng)用并行等等，滿足師生的應(yīng)用需求，提升用戶應(yīng)用體驗(yàn).如果把服務(wù)器統(tǒng)一部署管理中心，用戶可以隨時(shí)隨地利用帳號登錄使用定制的服務(wù)資源.

4.4 推進(jìn)安全與節(jié)能環(huán)保工作

云計(jì)算高校實(shí)驗(yàn)室將改變計(jì)算機(jī)與存儲外設(shè)的交叉使用，致使網(wǎng)絡(luò)蠕蟲[4]與病毒廣泛傳播;改變計(jì)算機(jī)的電力消耗，發(fā)熱量，噪聲輻射等大；周期性的更新產(chǎn)生大量電子垃圾，對環(huán)境危害大的狀況.

4.5 思考云端應(yīng)急處理能力不足

云服務(wù)器故障或者是網(wǎng)絡(luò)故障會造成整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，導(dǎo)致用戶都無法使用.如何部署具有冗余的云服務(wù)器，需增加設(shè)備投入，在遇到應(yīng)急情況快速恢復(fù)或重新部署服務(wù)；如何運(yùn)用原有硬件設(shè)備與云平臺應(yīng)對應(yīng)急處理值得我們深思.

4.6 考慮經(jīng)費(fèi)投入模式的問題

高校經(jīng)費(fèi)投入模式可大致分為自籌、國家支持、融資三種.云計(jì)算服務(wù)器初期投入購置，相對一些高校還是算有點(diǎn)大的.畢竟原有的高校已經(jīng)建立了實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)費(fèi)還是比較有限.如果是公辦高校有國家經(jīng)費(fèi)支持，規(guī)劃還是比較容易實(shí)現(xiàn).對于獨(dú)立學(xué)院相對會比較困難，會要么采用自籌、融資方式.如果經(jīng)費(fèi)允許可以采用自籌；如果經(jīng)費(fèi)不足可以引入融資租賃的方式來實(shí)現(xiàn)；將整個(gè)項(xiàng)目招投標(biāo)包給第三方公司購置，然后高校再逐年還款直至還清，所有的設(shè)備就歸高校所有.

4.7 思索云本身的問題

云計(jì)算給我們帶來方便的同時(shí)，也不能忽視云安全、更低成本的遷移模式、網(wǎng)絡(luò)的帶寬與質(zhì)量、智能終端的移動云服務(wù)等問題.

5 總結(jié)

基于云計(jì)算應(yīng)用到高校實(shí)驗(yàn)室的管理中，其特有的高效、穩(wěn)定、環(huán)保等特點(diǎn)，有效解決了傳統(tǒng)高校實(shí)驗(yàn)室在用戶使用與管理員運(yùn)維方面的缺陷問題，結(jié)果證明了基于云計(jì)算的高校實(shí)驗(yàn)室的靈活又高效，為高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)用具有一定的促進(jìn)作用，提出一創(chuàng)新中國教育的可持性發(fā)展建設(shè)思路.

〔1〕王志堅(jiān).基于云計(jì)算的多媒體教學(xué)公共服務(wù)支撐體系研究[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版)，2011（9）.

〔2〕雷萬云，等.云計(jì)算-企業(yè)信息化建設(shè)策略與實(shí)踐[M].北京:清華大學(xué)出版社，2010.12-30.

〔3〕孟慶偉,劉婷.基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)模型研究[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用，2011(12):72-73.

〔4〕鄭平輝,姬雪暉,陳蘭蓀.一類網(wǎng)絡(luò)蠕蟲傳播模型的建立與研究[J].福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2013,29(4).