基于云計算的高職院校網絡實驗室建設研究

劉士賢

（遼寧職業學院 信息科技學院，遼寧 鐵嶺 112099）

基于云計算的高職院校網絡實驗室建設研究

劉士賢

（遼寧職業學院 信息科技學院，遼寧 鐵嶺 112099）

云計算技術的應用為高職院校實驗室建設提供了新的契機。文章在分析傳統網絡實驗室弊端及云計算平臺對高職院校實驗教學系統建設支持的基礎上，還簡單地設計了基于云計算的高職院校網絡實驗教學系統，并對系統的功能和結構進行了簡要說明。

云計算；網絡實驗室；實驗教學系統

實驗與實踐教學是高職院校教學的重要組成部分，是鍛煉學生實踐能力的重要環節。而實驗室是完成實驗及實踐教學必不可少的條件。但是目前，高職院校的實驗室都還存在一些問題。云計算平臺為高職院校網絡實驗室建設和管理提供了新的方法，可以幫助老師構建更為高效的網絡實驗室及實驗教學系統。

1 高職院校網絡實驗室存在的問題[1]

目前，我國各高職院校網絡實驗室建設已初具規模，在一定程度上改善了計算機網絡技術實驗的軟硬件環境，提升了學生的動手實踐能力。然而，通過分析遼寧職業學院計算機網絡實驗室的建設和管理，發現仍然存在以下幾方面的不足。

首先，實驗室的建設成本太大而且更新換代較慢。計算機網絡實驗室的建設需要投入大量的資金，但是資金有限，導致計算機網絡實驗室的功能不完善，影響實驗教學的進行。隨著計算機的迅速發展，網絡實驗室的設備也需要更新，這就導致原有的一些設備被淘汰并閑置，這樣一來就需要投入大量的資金，造成實驗室的維護成本過高。

其次，實驗數據存儲受到制約，學生實驗不連續。目前，各高職院校網絡實驗室為了保護設備，一般采取設備初始化及軟件還原的辦法對用戶使用后的網絡設備進行還原。這種做法雖然保護了設備的安全，但是學生每次的實驗數據丟失了，導致學生無法查看到上次的實驗數據，實驗得不到連續，影響實驗效果。

第三，軟件維護與更新困難。高職院校網絡實驗室不但要滿足本專業實驗要求，還要承擔相關專業的實驗需求，對實驗環境要求的多樣性使得實驗室對設備的維護和管理更加復雜。一般情況下，實驗室的終端機上都安裝了幾個操作系統以適應不同實驗對系統的需求，這往往使得系統產生軟件沖突、反應慢等現象。

2 云計算的概念及體系架構

2.1 云計算服務的類型

目前云計算服務可以分為3類，即基礎設施即服務平臺即服務、軟件即服務[2]。

（1）IaaS—基礎設施即服務（Instructure as a Service，IaaS）。IaaS在服務層次上是最下層服務，接近物理硬件資源，通過虛擬技術，為用戶提供處理、存儲、網絡以及其他方面資源的服務，方便用戶能夠部署操作系統和使用軟件。當多臺服務器組成的云平臺通過互聯網提供給客戶時，客戶就可以通過諸如瀏覽器等應用程序使用云平臺實現高速計算、海量存儲等應用，卻無需對支持這一計算能力和存儲能力的基礎設施投入巨資進行建設，也無須了解云平臺所在的位置以及是如何提供服務的，即所有的服務對于用戶來講都是透明的。

（2）PaaS—平臺即服務（Platform as a Service，PaaS）。PaaS是構建在IaaS之上的服務，用戶通過云平臺提供的軟件工具和開發語言，安裝自己需要的軟件運行環境。用戶不必操心底層是怎么工作的等技術問題，底層服務對用戶是透明的。PaaS把開發環境作為一種服務提供給客戶，它包括應用設計、應用開發、應用測試和應用托管。在這種服務模式下，客戶不用購買軟件開發需要的硬件設施，也不用搭建軟件開發的環境。

（3）SaaS—軟件即服務（Software as a Service，SaaS）。SaaS是最上面一層，是前兩層服務所開發的軟件應用，它不需要用戶將軟件產品安裝在自己的電腦或服務器上，而是以簡單客戶端的方式調用該層提供的服務。用戶可以根據自己的實際需求，通過網絡向云服務提供商定制所需的應用軟件服務，按服務時間的長短付費。

2.2 云計算的體系架構

根據云計算的服務類型，從功能的角度出發，云計算系統的體系結構可以用圖1表示。

圖1 云計算系統的體系結構

3 云計算與計算機網絡實驗教學系統的結合

（1）節省網絡實驗室的建設資金。用戶只需一臺可以上網的終端設備，就可以依靠云計算技術，使用云計算平臺提供的各種軟硬件資源，終端用戶只需支付少量的使用費用，這樣不僅降低了實驗室各種軟硬件的成本，也無須擔心設備的更新帶來的資金壓力，同時也降低了實驗室使用的維護成本。

（2）存儲量大，實現了實驗的連續性。云計算平臺具有海量的存儲空間，學生的各種實驗數據都能夠得到保存。實驗中的每個細節、每個結果都能夠得到永久存儲，方便下次實驗時繼續上次未完成的實驗，或者在實驗室以外的其他入網終端設備上隨時查看或繼續實驗，提高了實驗室的利用率，并且有利于指導教師對學生的實驗過程及結果進行指導和評價。

（3）節省了對實驗室硬件更新和軟件維護的資金。實驗中使用的基礎設備、軟件的更新都是由云計算平臺負責的，學校不必對實驗室的硬件和軟件進行較為頻繁的更新，從而減輕了對學校的資金壓力。

（4）實現實驗教學資源的共享。將云計算應用于計算機網絡實驗室，可以將計算機網絡實驗信息資源存儲在云上，云平臺下各個院校就可以自由地利用資源開展實驗教學，實現了實驗教學資源的共享。

4 基于云計算的高職院校網絡實驗教學系統的功能設計

4.1 提供分層管理與軟件支持

整個系統管理分為云端和客戶端兩個部分。云端負責云平臺的有效運行，用戶端主要針對實驗科目或實驗過程進行管理，保證學習者的學習質量。

4.2 提供動態的存儲空間

因為云平臺的空間容量是可以無限擴大的，云平臺下的各個終端用戶，可以把自己所有的實驗數據存儲到云端，不用擔心數據丟失，也不用再買容量大的存儲卡，節省了資金。

4.3 提供動態的數據服務

系統中的數據較大，因此它具備對數據進行分享、管理、挖掘、搜索、分析等功能，還能根據用戶的需要和用戶使用設備的支持能力來轉換為使用用戶設備的格式。

4.4 提供廣泛的實驗資源

云端中有許多專業實驗的內容，這些內容可以進行分享使用，豐富實驗的內容，滿足各科實驗者的使用需求。學生在實驗中可以通過云端瀏覽到更多的知識，以豐富學生實驗的內容，避免學生在實驗中因缺乏實驗內容導致無事可做，失去實驗課的功效。同時云端大量的數據可以豐富教師的實驗內容，實現多個實驗的整合。

5 網絡實驗系統結構設計

該系統架構主要包含3個部分：客戶端、通信網絡和功能模塊和架構體系。

5.1 客戶端

客戶端主要是由現有的計算機終端構成。計算機將系統呈現給用戶，讓用戶通過點擊系統即可完成需要的操作內容。同時在系統中構建教師、學生和管理員3個角色，不同的角色擁有不同的功能。

5.2 通信網絡

該部分主要基于現有的高職院校校園網，從而讓用戶與系統進行交互。同時用戶也可以通過Internet網絡接入。

5.3 架構設計

在系統的架構部署方面，采用傳統的B/S 3層架構體系，并將其作為整個系統運行的基礎。通過該3層架構，讓用戶通過瀏覽器即可完成對不同功能服務的請求。

5.4 功能模塊

在具體的模塊設計方面，將該系統分為數據存儲、數據運算和數據管理3個部分。用戶只需通過服務接口，然后將請求發送到云計算平臺，然后由云平臺完成與系統的交互。

6 結語

云計算技術的出現，給計算機發展帶來新的機遇。而將云技術應用到高職和院校實驗教學中，將有效地提高設備的使用效率，加強學校資源的整合，并解決當前管理的難題，同時也拓寬了云計算技術的應用領域。

[1]孟慶偉，劉婷.基于云計算的計算機實驗室建設模型研究[J].智能計算機與應用，2011（12）：72-74.

[2]萬利平，陳燕.云計算在教育信息化中的應用研究[J].中國教育信息化，2009（9）：74-77.

[3]李喬，鄭嘯.云計算研究現狀綜述[J].計算機科學，2011（4）：32-37.

Research on network laboratory construction of higher vocational colleges based on cloud computing

Liu Shixian
（Information Science and Technology College of Liaoning Vocational College, Tieling 112099, China）

The application of cloud computing technology provides a new way for the reform and development of experimental teaching system in higher vocational colleges. Based on the analysis of the disadvantages of the traditional experimental teaching system and the support of cloud computing to the construction of experimental teaching system in higher vocational colleges, this paper designed a network experiment teaching system based on cloud computing, and carried out the function and structure of the system description.

cloud computing; network laboratory; experimental teaching system

劉士賢（1966— ），男，遼寧鐵嶺，本科，副教授；研究方向：計算機網絡技術。