新媒体和云技术形式下计算机实验室模型的转变

    项保连++陈育才++王建翠

    摘要：随着当前互联网+时代的到来，高校计算机实验室建设也受到了诸如虚拟化、分布式存储、云平台技术、宽带互联、嵌入式技术等新技术的影响和冲击，实验室模型的转变已势在必行。面对新媒体和云技术，如何将原有的实验室结构与之结合，构建一个新型的计算机实验室模型，实现计算机实验室的统一化、集约化管理，最大限度地利用现有资源实现云计算实验室建设。

    关键词：实验室；模型；转变；云计算

    中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）11-0084-02

    计算机实验室与其它学科不同，它不是严格地以实验项目或课程的开出来划分职能，其管理模型也应由传统的单个机房、实验室的管理向集中化、统一化管理过渡，这需要借助当前互联网新技术，云计算技术来加以实现。

    1 计算机实验室构成

    1.1 计算机实验室的一般结构

    高校计算机实验室面向对象较为宽泛，除承担专业课程的教学外，还需要承担公共基础类和边缘学科类课程的教学，除了具有专门配置和安装有专业软件的实验室作为专业实验室进行管理和使用外，更多的只作为一般普通计算机教室来管理使用。单个实验室从结构上看没有什么大的分别，只是设备配置高低、多少的问题，各个学校的计算机中心或院系都在为提高自己专业实验室配置水平而努力。从早期单个的计算机教室，到具有局域网、校园网络连接的计算机实验室，再到现在的Internet网，云平台技术的计算机实验室，专业的计算机实验室的主要教学内容也由一般单机硬件、软件操作，发展到基于网络的软硬件、网络实验等，就其结构本身而言，并没有太多的改变。

    1.2 计算机实验室的分类

    高校计算机实验室的构成与它的功能、用途以及管理模式等因素有关，各不相同，大体上分为以下几种：

    （1） 按功能分

    公共实验室：主要用于公共基础类和边缘学科课程基本操作和实验

    专业实验室：根据各学校所设专业方向不同，建设相应专业实验室

    （2） 按类别分

    硬件技术实验室：包括组成原理、微机原理、硬件组装与维护实验室、单片机实验室、接口技术实验室等

    软件技术实验室：包括面向对象的软件教学、数据库软件、网络软件教学

    网络技术实验室：可以进行网络路由与交换、无线局域网，网络安全、协议分析与设计、网络管理、网络应用等常规实验

    多媒体技术实验室：包括图形图形、动画设计、多媒体技术、影视制作技术相关课程实验

    （3） 按归口分

    归口教务部门管理的机房：一般用于公共基础类课程的基本操作和实验

    归口计算机中心管理的实验室：用于跨学科、跨专业课程实验；用于科研的，大型实验室；

    归口院系管理的实验室：院系单独建设、管理和使用的实验室，专业性较强，与外院系交叉性少

    （4） 按平台分

    计算机基础实验平台：完成基础课程实验教学

    网络实验教学平台：完成网络技术、网络搭建、网络配置、路由与交换机配置等实验

    软件实验教学平台：完成各类软件类课程教学，包括面向对象程序设计语言、数据库语言、网络数据库语言等课程实验

    创新实验平台：完成新技术、新媒体课程教学实验，及教改、科研实验

    校企共建的实验室、实验平台：包括实训基地

    项目建设的实验平台：科研项目专项建设实验平台

    其它实验平台

    无论如何分类，计算机实验室的结构本身都没有发生改变。

    2 互联网+时代计算机实验室架构的新模式

    基于以上分析，计算机实验室的结构主要取决于它的管理模式，也即高校本身的管理模式。在当前这样一个“无网不力”的时代，无论是哪一种结构，我们要考虑的核心问题都是如何发挥现代网络的作用使各个计算机实验室实现最有效的联通，构建新型实验室模型，实现资源利用的最优化。

    2.1 云计算实验室建设思路

    目前，有许多高校利用云技术以及其他网络技术已经实现了这一目标，一些专业的网络公司也给出了专业化的解决方案。例如，由武汉噢易科技有限公司针对高校计算机实验室提出的《云计算实验室建设方案》，以及由该公司研发推出的相应软硬件产品就很好地解决了高校计算机实验室虚拟化这一问题。

    云计算实验室建设的核心在于云计算平台的开发和服务器集群、虚拟桌面的建立，也即软件平台的建设和硬件建设。硬件方面，可以在学校原有网络基础和机房条件下进行改造，以实现老旧资源的利用，节约投资；平台建设以功能覆盖为主，力求简洁实用，以实现资源的弹性配置、学生终端的集中化统一管理、能灵活创建虚拟桌面、创建一种全新的实验室构架体系模式，使教学和教学管理变得更轻松为最终目标。

    2.2 云计算实验室特点

    这一模式最大的特点就是将传统的学生机操作系统及应用软件都安装在后台服务器的虚拟机中，所有运算都由服务器来完成。教师、学生通过云终端或其它终端设备访问虚拟机，实现了桌面的统一集中管理，减少了终端设备的维护。与传统的C/S结构最大的不同就是服务器的集群化、虚拟化，资源的弹性化分配，可根据教学需要快速更新和部署桌面模板，通过云平台软件进行批量克隆和分发，实现日常教学、考试、培训等不同环境的切换。甚至是根据不同课程生成不同桌面系统，根据课表或教师教学需要登录服务器调取相应桌面。

    3 我校计算机实验室实现云计算的可能性

    我校计算机实验室按管理模式和功能划分为公共机房和专业机房两大部分，目前，分属信息传媒学院计算机实验实训中心管理的公共机房和专业机房已全部实现了网络连通，接入Internet网，属于校园网络的主干部分，共14个机房，880台计算机，分布在三栋教学楼，均为千兆光纤接入，百兆桌面，已具备了建设云计算实验室的网络基础。

    硬件方面，学校中心机房也已具备一定实力，拥有大量服务器冗余，而这正可以作为建设云计算实验室所需的集群化、虚拟化服务器。按照50个点机房进行计算，以常见办公软件及win7操作系统对硬件的最低要求为标准，每个虚拟桌面系统主频0.8GHz，同时考虑服务器虚拟化自身消耗15%，则CPU总体所需为50*0.8GHz *115%=46G；每个用户分配3G内存，则50个用户为150G内存；每个用户分配硬盘40G，则50个用户为2T硬盘容量。根据这一数据，可以计算出每个机房所需虚拟服务器的配置大概为CPU：4路6核，2GHz；内存：10*16G；硬盘不小于2T。

    软件方面可以考虑自主开发或与相关专业公司合作，也可以直接购买成熟的产品或服务。需满足云桌面统一部署、集中管理、个性化教学桌面定制、考试环境快速部署、一键还原等功能。

    这一目标实现起来并不轻松，上述服务器条件，一般硬盘空间可以满足，但服务器内存和CPU主频一般都达不到搭建平台所需要求，需另行增加，其兼容性和可靠性也需同时考虑。软件平台的建设更是需要量身定做。

    参考文献：

    [1]冯裕忠，冯将.普通高校计算机实验室的构成与改造.[J]实验技术与管理，2013（4）：197-200.

    [2]项保连.项目管理在实验实训教学管理中的应用.[J]教育教学论坛，2014（42）：20-22.

    [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）：72-73.76.

    [4]孟庆伟，张玉.基于云桌面技术对旧机房的改造方案设计.[J]信息技术，2014（4）：50-51.

    [5]李从明.云计算技术在高校计算机实验室中的应用[J].太原职业技术学院学报，2015（4）：175-177.