0 引言

?

　　高校的快速发展，出现了下面情况：根据高校发展的需要，实验项目不断增加，实验室及其设备也要增加，这些设备一年使用不到几次，出现设备长期闲置，造成设备资源的严重浪费。为充分利用设备资源，提高利用率，减少重复建设和投资，整合校园应用服务，本文提出构建校园云服务平台的解决方案，实现现代化的数字校园。

?

　　1 校园云服务平台的概念和运行环境

?

　　云计算(CloudComputing)是一种新兴的计算模型，它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统根据需要获取计算力、存储空间和软件服务。这种资源池称为”云”，它是一些可以自我管理和维护的虚拟计算资源，通常包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等，之所以称资源池为”云”，是因为它具有现实云的某些特征：云一般都较大，规模可以动态伸缩，边界模糊，云在空中飘忽不定，无法确定具体位置，却确实存在。云计算把所有的计算资源集中起来，由软件实现自动管理，这样提供者无须为繁琐的细节而烦恼，有利于降低成本。

?

　　2 校园云服务平台的设计思路

?

　　2.1 整体设计

?

　　根据校园网的需求，设计的校园云服务平台包括：硬件支撑平台整合设计、云平台业务流程、云管理系统、系统实施和迁移评估。

?

　　2.2 校园云服务管理平台设计

?

　　校园云服务平台提供了面向管理员和使用者的服务门户，基础服务包括以下部分：

?

　　2.2.1 用户管理

?

　　系统中有两大类用户，分别为：校园云服务平台管理员，校园云服务平台使用者。数据中心服务平台管理员能够对数据中心云平台上所有资源分配请求进行审批，增加或减少资源数目，变更项目时间，终止或删除项目。

?

　　2.2.2 软件管理

?

　　维护可部署的操作系统镜像及软件包。这通常由校园云服务平台管理员来负责实现，某些应用软件或者商业软件的部署需要定制或者客户化实现。

?

　　2.2.3 存储管理

?

　　用于维护外接存储服务器及存储资源池。

?

　　2.2.4 使用计量

?

　　用于对每个客户使用的物理资源数量、时间和利用率进行统计。这通常由校园云服务平台管理员来负责实现。而校园云服务平台使用者则是获得报告，了解自己申请的资源的使用情况。

?

　　2.2.5 部署管理

?

　　部署管理提供对用户请求的自动化部署。部署按照特定时间，根据校园云服务平台使用者获得的申请来实际部署。部署的实际工作由校园云服务服务管理平台的供应引擎来自动实现。管理源需要做的是监督部署任务的执行情况。

?

　　2.2.6 运行监控

?

　　主要提供对当前申请使用的虚拟服务器的当前状态进行实时监控，了解基本的性能状况，并在自服务界面上呈现给相应用户。

?

　　2.2.7 安全管理

?

　　校园云服务平台提供了完善的手段保证每个项目的安全性和隔离性。用户对系统的访问有两个渠道：访问Web 管理界面和访问项目虚拟机。对于Web 界面的访问需要使用用户名和密码。对于虚拟机的访问通过以下手段进行控制：

?

　　系统对外的接口上由一个VPN 设备对用户进行认证。每个项目对应一个VLAN。每个项目的虚拟机位于该VLAN 内部。VLAN 的隔离性由交换机及各主机上的Hypervior 保证。

?

　　虚拟机的隔离性由虚拟化引擎本身保证。此外，操作系统的用户认证也可以对用户信息进行保护。

?

　　3 校园云服务实现的功能

?

　　校园云服务平台提供了一个开放式的实验环境，学生可以登录接入Internet 的计算机进行虚拟实验。作为一种现代的实验教学实现形式， 基于网络的Web 虚拟实验室系统也是一个以学习者为中心的技能训练、概念形成的协作学习平台，其功能模块如下。

?

　　3.1 自学资料库

?

　　包含实验课题的理论基础以及相关的支持信息。该资源库以网页或在线播放的流媒体内容为主， 学生通过网络和自己的情况自主学习，了解熟悉将要进行的实验内容、实验步实验目的等，起到巩固知识，检验和支持理论教学目的。

?

　　3.2 实验平台

?

　　这是校园云服务的核心，通过软硬件的有机结合实现系统的虚拟实验功能。不同类型的用户经过管理系统界面登录虚拟实验室后，系统会根据用户的不同权限进入不同的子系统。用户可以通过鼠标和键盘远程GUI 界面中呈现的虚拟设备进行连接、调试、对虚拟设备的按钮、旋钮、滑标进行调整定制来改变实验仪器的状态。

?

　　3.3 虚拟伙伴系统

?

　　有些实验室由多个学生共同完成的，在虚拟实验中就是通过虚拟伙伴系统来完成。系统根据实验要求提供或不提供实验伙伴，实验者可以通过简单的指令要求虚拟伙伴协助指定的工作，虚拟伙伴间可以实时交流，以方便实验的顺利完成。

?

　　3.4 协作交互中心

?

　　这个功能模块主要是用来实验者之间的， 可以是文字、音频、视频。参与者除了实验者之外，还有理论任课教师、实验指导教师、系统设计者等。交互方式可以是实时在线，也可以是离线，可以一对一，也可以多对多。

?

　　3.5 在线帮助系统

?

　　主要介绍系统的使用方法和注意事项，以及可能出现的问题和解决的办法，从而保证登录用户合理有效地使用实验平台。

?

　　3.6 管理控制中心

?

　　主要实现管理者和教师实时监控和远程维护实验平台的功能。管理者可以在线监控各个实验进程并有权中止恶意占用实验资源的用户实验，可以随时对实验数据进行有效备份，教师也可以远程登录对虚拟实验环境进行更新维护，调整实验要求，提交新设计完成的虚拟设备原始模型到虚拟实验设备库中，对已完成的实验给出评价和建议等。

?

　　4 结语

?

　　校园云服务平台已经有很多成功的应用，随着计算机网络及虚拟现实等技术的发展， 远程虚拟实验室增强并扩展了实验教学的功能，既可实现传统实验室无法完成的实验，解决学校购置实验设备的经费问题，又可使远程教育的教学实验课的开设成为可能，为学生提供了一种崭新的实验方式。远程虚拟实验室还需要添加大量的实验内容， 使之成为一个真正完整的实验室。相信虚拟实验室将很快成为实验室建设的发展方向和主流。