基于云服務的高職嵌入式專業實訓室建設初探

但唐仁　張運生等

摘要：利用基于桌面云技術和虛擬集群技術的虛擬實訓室系統，能夠有效解決高職實訓資源緊張帶來的一系列問題，已成為高職院校實訓室建設的一種有效補充。本文探討了基于云服務實訓室建設所具備的功能和建設實訓室應遵循的原則，著重介紹了基于云服務的高職嵌入式實訓室建設方案。

關鍵詞：云服務；高職；嵌入式；實訓室

中圖分類號：G710 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）04-0168-03

隨著職業教育的發展與規模的逐步擴大，高職院校每年在實訓室的建設中需要投入大量資金，卻依然無法滿足日益增長的教學、實訓和應用與開發等需求。建立基于桌面云技術和虛擬集群技術的虛擬實訓室系統，使用桌面云技術取代傳統PC，以虛擬實訓代替實際實訓，提供實訓項目的遠程訪問服務，能夠有效解決高職實訓資源緊張帶來的一系列問題，已成為高職院校實訓室建設的一種有效補充。由于嵌入式智能家居實訓室建設技術更新快，所以淘汰率高，投入大。如何利用云服務平臺更大程度地節約成本，同時提高實訓效率，是各個高職院校面臨的問題。

基于云服務建設的實訓室應具備的功能

（一）計算資源共享（基礎即服務，IaaS）

學生可以通過虛擬桌面連接訪問云端的各種計算資源，在虛擬機上進行文檔編寫、軟件開發、設備調試等。

虛擬機的軟硬件配置，如CPU主頻、內存大小、操作系統等，可以很方便地被定制以滿足不同的實訓需求，從而實現計算資源共享，也減少實體PC機所帶來的升級和維護成本。

（二）存儲資源共享（云存儲，Cloud Storage）

構建云存儲平臺，在云平臺的基礎之上通過分布式集群，將現有的大量各種不同類型的存儲設備集合起來協同工作，對外提供統一的數據存儲和業務訪問接口，為各類文檔的發布、下載提供一個共享平臺。

（三）平臺共享（平臺即服務，PaaS）

不管是對傳統的CS架構、BS架構，還是對移動App而言，服務端應用在完整的軟件解決方案中起著一種不可或缺的作用。

純客戶端應用現階段已經無法滿足用戶的需求，因此，應構建類似于Google App Engine的云平臺，使學生可以在云上測試、部署、推廣自己的服務端應用。

（四）應用共享（軟件即服務，SaaS）

在平臺共享的基礎上，在云端搭建課程管理系統、考試（訓練）系統、在線辦公系統等服務端應用，為教師、學生提供軟件服務，實現應用共享。

基于云服務實訓室建設所遵循的原則

（一）可擴展性原則

為了保護已有的投資以及不斷增長的業務需求，系統必須具有靈活的結構并留有合理的擴充余地，以便根據需要進行適當的變動和擴充；主要業務平臺系統應采用開放的結構，符合國際標準、工業標準和行業標準，適應技術的發展和變化。因此，需要設計成一個便于擴展的系統架構，系統應具備良好的擴展能力并能夠便捷地進行擴展。

（二）合理性原則

在一定的資金條件下，以適當的投入，建立性能價格比高的、先進的、完善的業務系統。所有軟硬件的選型和配置要堅持性能價格比最優原則，同時兼顧與已有設備和系統的互聯互通能力，以及與目前操作系統和應用系統的兼容性。在滿足系統性能、功能并考慮到在可預見的未來不失去先進性的條件下，盡量取得整個系統的投入合理性，以構成一個性能價格比優化的應用系統。系統架構的設計應盡可能地運用虛擬化、云計算等新技術，以符合未來的技術發展方向。這種設計方法可以最大化地利用投資，并在利用率、管理、能源等各方面提高用戶投資的效率，降低總體成本，減少浪費的發生。

（三）可靠性原則

系統要具有高可靠性及強大的容錯能力。該系統必須保證7×24全天候不間斷地工作，核心設備如數據庫服務器和存儲設備具有全容錯結構，并具有熱插拔功能，可帶電修復有關故障而不影響整個系統的工作，設計應保持一定數量的冗余以保證整體系統的高可靠性和高可用性。即便是在系統建設初期也要著重考慮系統可用性、可靠性問題，防止出現系統停頓等問題造成信息系統的中斷服務。通過結合云計算等新技術，可以更好地提高系統的可靠性和可用性。

（四）可管理性原則

選擇基于國際標準和開放的技術，采用標準化、規范化設計，采用先進的設備，要利于日后擴展，便于向更新技術的升級與銜接，實現系統較長的生命力，保證未來在系統上進行有效的開發和使用，并為今后的發展提供一個良好的環境。在設計、組建云計算系統時，采用先進的、標準的設備。在選購服務器、存儲和連接設備時，選用同類型的系列產品，確保系統部件間的嚴密配合和無縫聯接，并獲得良好的售后服務和技術支持。整個系統建成后整理一套完整的文檔資料，以便提高整個系統的可管理性與可維護性。

基于云服務的嵌入式實訓室建設的方案

隨著信息技術的發展，嵌入式技術與應用專業已成為高職高專信息產業類熱門專業之一。其中，智能家居技術在該專業中占有重要位置。智能家居實訓室建設因技術更新快，淘汰率高，投入大，是各個高職院校面臨的普遍問題。本實訓室建設方案的基本思路是在少量的基本智能家居實訓設備基礎上，利用云服務功能更大程度地節約成本，同時提高實訓效率。

（一）云服務平臺的搭建

云服務以互聯網為載體，國際上已經有Google、Amazon、IBM、微軟等一大批知名公司做出來的產品，并且在IaaS、PaaS、SaaS等各個層面形成豐富的應用和成熟的配套商業機制。在我國以中興通訊股份有限公司（ZTE iRAI虛擬桌面云技術）、華為技術有限公司（華為桌面云解決方案）、中國長城計算機深圳股份有限公司（長城桌面云方案）為代表的IT公司也提出來自己的云服務解決方案。通過對技術資料進行梳理，對當前云計算提供商的典型解決方案分類進行的綜合評析，如表1所示。endprint

由于云服務涉及的技術細節較多，并要求有很強的靈活性，不適合全部采用某一家公司的解決方案。在前期部分采用公司方案的基礎上，通過開源組件搭建自己的私有云平臺，積累自己的云技術，可以為后續云服務的研發、人才的培養、技術輸出服務做好鋪墊。通過對云技術方案的調研及對以上方案的比選，可采用以下開源方案，如下頁表2所示。

（二）智能家居實景系統的建設

所謂智能家居實景系統就是模擬真實的家居環境，將現代家居的需求在校內實訓室實現。這樣的實訓系統能充分展示智能家居的功能，使學生對智能家居有全面、直觀的感性認識，激發學生學習興趣，也符合高職學生的學習特點。但這樣的實景系統價格往往比較昂貴，一個實訓室也只能購買一套，與云服務平臺結合起來，則既能達到實訓效果，又能滿足眾多學生的需求。

智能家居實景系統是一個包括基于2.4G無線傳感器網絡的各類監測以及家庭電器自動控制在內的智能家庭實景，如圖1所示，包含的單元有：（1）家庭室內監控部分。主要有室內防盜監測、室內溫濕度監測、室內光照度監測、雨滴監測、火災監測、物聯網網關系統等等。（2）智能家庭控制軟件。主要有智能家庭監測及控制軟件（ARM端、PC端）、智能家庭系統服務器端、WebSever軟件等等。（3）家庭內電器智能化控制。主要有智能冰箱、監控屏幕、電動雨篷控制系統、智能燈光調節系統、自動報警系統、遠程報警系統、自動窗簾、智能電源系統等等。

隨著信息技術的快速發展，為適應新概念、新技術快速發展的需要，高校實驗室批量購置的設備如何提供更新支持成為日趨嚴重的問題。高效率、低成本、節能等需求凸顯，改變傳統的實訓室建設模式迫在眉睫。云服務可利用虛擬化技術構建虛擬化資源池，快速部署云端的資源以獲取服務，動態組織異構資源，構建不同的應用環境，使存儲空間等資源共享，與嵌入式專業實訓室的建設結合起來，事實證明，能實現以最小的投入達到效益最大化。

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（責任編輯：謝良才）endprint