郑平辉1，庄鸿鸿2
（1．福建师范大学闽南科技学院，福建 泉州 362332, 2．福州第十五中学，福建 福州 350002）
摘 要：本文提出了高校实验室存在的问题现状与云计算的概念，并设计了一种基于云计算技术的高校实验室的技术方案.在分析其实验室建设性能的基础上，提升了教学的效率和质量，解决了高校实验室管理员的运维难题，为高校实验室建设提供参考.
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关键词 ：云计算；高校实验室；应用研究
中图分类号：TP393.01 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2015）05-0017-02
基金项目：福建省教育厅科技项目（JB13275）
当前大部分高等学校已经拥有计算机软件、多媒体技术、艺术设计等多个交叉专业学科，原有的方向所需要的硬件与软件的实验室基本上已经建设完成.但伴随着科技与社会不断发展，促使高校专业学科同时需要相对配套的实验室.原有的实验室软件与硬件的配置低与年限的问题，无论从运维、资金、环保、安全等方面都制约着实验室的发展，需要重新投入大量经费购买软件与硬件.当新一代信息技术在不断改变世界时，通过移动互联、云计算、教育等结合实现互联网+教育，让教育变成更科学先智能化.如何运用新一代信息技术改变高校实验室建设，提升实验室的运维效率，满足师生使用是困扰着高校管理的难题.本文主要基于云计算的高校实验室的研究与实现，解决了高校实验室管理员的运维难题，提升教学的效率和质量，降低管理成本，促进高校教育的发展.
1 云计算概述
当前，云计算的定义百家争鸣，分别在维基百科、Amazon的角度、IT名词百科等给云计算定义.云计算是硬件和软件都是资源并被封装为服务，用户可以通过网络按需地访问和使用[1].云计算是分布式计算、网格计算、并行计算等多种技术发展的产物；类似于电力系统从古老的单台发电机模式转变电厂集中供电模式；包括基础即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)、软件即服务(SaaS)、数据存储即服务(DaaS)等内容[2].
云计算应用在公共服务、医疗、银行、教育科研、互联网、教育科研等各行业.云计算能利用虚拟化技术构建虚拟化资源池，部署云端的资源以获取服务，动态组织异构资源[3]，针对教育科学的课堂教学、教辅(实验)、科研三大领域构建不同的应用环境,将存储空间等资源共享,根据用户的需求进行分配，杜绝资源的浪费,使高校实验室运维效率达到效益最大化.
运用云计算规划建设高校实验室，解决了高校实验室管理员的运维难题，提升教学的效率和质量，降低管理成本，节能环保.以福建师范大学闽南科技学院实验室容纳60人为例，采用云计算与传统的实验室终端配置情况比较如下表所示.
从表1可以看出，采用云计算的实验室费用比原有方式相差约五倍投资，如果从长远看整体投入包括管理员运维、硬件扩展、人力成本、电力使用等费用；在一定时期，云计算的实验室与传统的实验室的整体投入成本更少更优.基于云计算的实验室通过软件与与硬件资源、及其可动态扩展和配置的物理资源分布式存在；用户共享，逻辑上以单一整体的形式呈现，用户可按需要使用云中资源.这种全新模式特征改变了传统的高校实验室管理模式，节约整体成本，提升教育资源利用率，将会给可持续的教育科研领域发展带来创新改革浪潮.
3 云计算的实验室实现
结合云计算技术与现有高校实验室存在的难题，单间机房实验室通过RCD Web管理界面管理，多间机房实验室通过RCC Center进行集中管理，可减少人员管理，提升高校实验室管理效率.具体实现方案一，使用数据库IBM PowerVM虚拟技术、X86架构物理服务器的PC服务器，产品软件一期可以先购买6台PC服务器，2个Vmware Sphere的授权，其他采用免费的Vmware ESXI来进行虚化.具体实现方案二，主机RG-RCD6000，终端RG-Rain100，教学管理软件系列RG-ClassManager Rainbow，集中管理平台系列RG-RCC Center.从价性比对比二种实现方案，其中第二种方案优于第一种方案，最终采用第二种方案，具体高校实验室平台拓扑结构如图1所示.
4 云计算的实验室建设性能分析
4.1 减少实验室硬件设备的投入
云计算终端只需要输入与显示的设备比传统少一台主机，投入相应会减少，但性能反而提升了.因为处理数据都交给服务器端，用户终端只需要一个终端用帐号与密码登录到云服务器端，就可以运用平台资源即可得到应用结果，减少高校频繁更新硬件设备，从而减少费用投入.云服务器可以通过升级配置和平滑扩展，瘦显示终端循环使用，保护用户投资利益.
4.2 降低管理员运维的开销
从管理员的角度来年，新实验室平台改变了管理员运维系统或软件、刷母机、设置发送参数、传系统等工作量大，更新管理效率提升约十倍.传统的计算机实验室投资一次投入完成后，使用一定年限计算机既要增加硬件与软件成本，又要逐台维护增加管理人员维护量.从微软约平每两年推出最新的操作系统，带动一轮计算机硬件和系统与教学软件升级，整机更换快，投资保护性差.环境维护工作主要包括强电、除尘、制冷等方面维护量问题也减少.而云计算技术只需要对服务器端的软件与硬件同步更新即可，大大节约时间与成本，提升运维效率，对用户影响和投入成本达到最小.
4.3 提升师生应用体验
云计算高校实验室将改变同一个系统安装大量的软件，无法灵活地按照课堂内容构建最优环境，还有下发教学材料与上传作业不方便，导致用户使用不断的系统切换时间会相对比较慢，存在系统与软件不兼容，硬件故障与开机故障多等方面问题；开机启动速度变快，教学软件运行流畅，场景切换灵活自如，提供桌面与教学应用并行等等，满足师生的应用需求，提升用户应用体验.如果把服务器统一部署管理中心，用户可以随时随地利用帐号登录使用定制的服务资源.
4.4 推进安全与节能环保工作
云计算高校实验室将改变计算机与存储外设的交叉使用，致使网络蠕虫[4]与病毒广泛传播;改变计算机的电力消耗，发热量，噪声辐射等大；周期性的更新产生大量电子垃圾，对环境危害大的状况.
4.5 思考云端应急处理能力不足
云服务器故障或者是网络故障会造成整个系统瘫痪，导致用户都无法使用.如何部署具有冗余的云服务器，需增加设备投入，在遇到应急情况快速恢复或重新部署服务；如何运用原有硬件设备与云平台应对应急处理值得我们深思.
4.6 考虑经费投入模式的问题
高校经费投入模式可大致分为自筹、国家支持、融资三种.云计算服务器初期投入购置，相对一些高校还是算有点大的.毕竟原有的高校已经建立了实验室，经费还是比较有限.如果是公办高校有国家经费支持，规划还是比较容易实现.对于独立学院相对会比较困难，会要么采用自筹、融资方式.如果经费允许可以采用自筹；如果经费不足可以引入融资租赁的方式来实现；将整个项目招投标包给第三方公司购置，然后高校再逐年还款直至还清，所有的设备就归高校所有.
4.7 思索云本身的问题
云计算给我们带来方便的同时，也不能忽视云安全、更低成本的迁移模式、网络的带宽与质量、智能终端的移动云服务等问题.
5 总结
基于云计算应用到高校实验室的管理中，其特有的高效、稳定、环保等特点，有效解决了传统高校实验室在用户使用与管理员运维方面的缺陷问题，结果证明了基于云计算的高校实验室的灵活又高效，为高校实验室建设应用具有一定的促进作用，提出一创新中国教育的可持性发展建设思路.
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参考文献：
〔1〕王志坚.基于云计算的多媒体教学公共服务支撑体系研究[J].浙江工业大学学报(社会科学版)，2011（9）.
〔2〕雷万云，等.云计算-企业信息化建设策略与实践[M].北京:清华大学出版社，2010.12-30.
〔3〕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(12):72-73.
〔4〕郑平辉,姬雪晖,陈兰荪.一类网络蠕虫传播模型的建立与研究[J].福建师范大学学报（自然科学版）,2013,29(4).