實(shí)驗(yàn)室管理中云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用研究

◆王萍芳

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實(shí)驗(yàn)室管理中云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用研究

◆王萍芳

(身份證號(hào)：612132197307053224 江蘇 212004)

實(shí)驗(yàn)室維護(hù)的一大難點(diǎn)是需要在每一臺(tái)機(jī)器上安裝各種軟件，并對(duì)其進(jìn)行定期維護(hù)。本文利用云計(jì)算技術(shù)，提出一種云計(jì)算實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，用于構(gòu)建一套智能化的云實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，可以有效解決實(shí)驗(yàn)室維護(hù)問(wèn)題，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

實(shí)驗(yàn)室維護(hù)；云計(jì)算

0 引言

目前實(shí)驗(yàn)室維護(hù)的一個(gè)很大工作就是需要在每一臺(tái)機(jī)器上安裝各種軟件，當(dāng)機(jī)器發(fā)生故障或遭遇病毒時(shí)，就需要在該機(jī)器上重新安裝所需要的軟件，而且每學(xué)期由于課程設(shè)置不同，還需要安裝其它的軟件，這樣既浪費(fèi)時(shí)間，還容易出錯(cuò)，效率非常低下。如果將實(shí)驗(yàn)室每學(xué)期所需的各種環(huán)境分別制作成鏡像文件，將這個(gè)文件放入虛擬機(jī)中運(yùn)行，并對(duì)外以Web方式提供云計(jì)算服務(wù)，則客戶(hù)端上每臺(tái)機(jī)器就不再需要安裝軟件，僅通過(guò)瀏覽器遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)虛擬機(jī)（虛擬機(jī)由鏡像生成，鏡像中包含各種實(shí)驗(yàn)所需的軟件）使用實(shí)驗(yàn)環(huán)境，這樣可以大大提高實(shí)驗(yàn)室的工作效率，促進(jìn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室的和諧發(fā)展。本文利用云計(jì)算技術(shù)，提出一種云計(jì)算實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)系統(tǒng)），用于構(gòu)建一套智能化的云實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)分為兩大部分，一部分為Eucalyptus云計(jì)算開(kāi)源平臺(tái)，它處于云端，對(duì)外提供云計(jì)算服務(wù)，另一部分為使用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的云端管理系統(tǒng)，它使用struts+spring+hibernate（以下簡(jiǎn)稱(chēng)SSH）開(kāi)發(fā)而成，包括Web服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層等。此外，還包括客戶(hù)端瀏覽器和數(shù)據(jù)庫(kù)等組件。

1.2 云端架構(gòu)

云端架構(gòu)對(duì)應(yīng)于 “Eucalyptus云計(jì)算開(kāi)源平臺(tái)”，它使用開(kāi)源的Eucalyptus云計(jì)算平臺(tái)搭建而成，主要由計(jì)算機(jī)硬件、軟件及相關(guān)輔助設(shè)備組成。硬件主要包括充當(dāng)前端節(jié)點(diǎn)和后端節(jié)點(diǎn)的集群服務(wù)器，軟件包括CentOS5.5操作系統(tǒng)、Xen、Eucalyp虛擬機(jī)VM等，云端架構(gòu)如圖1所示：

圖1云端架構(gòu)圖

1.3 基于SSH的云端管理系統(tǒng)架構(gòu)

云端管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層等模塊的功能，它利用Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，并采取Struts、Spring、Hibernate三個(gè)開(kāi)源框架分別實(shí)現(xiàn)表示層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層的功能。主要組件有：Tomcat Web服務(wù)器、Struts、Spring、Hibernate、Linux Shell、數(shù)據(jù)庫(kù)等。如圖2：

2 系統(tǒng)功能說(shuō)明

本系統(tǒng)的主要功能有：鏡像管理、實(shí)例管理、課程管理、資源預(yù)留等。

本系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：

（1）根據(jù)本文1.2節(jié)講述的工作過(guò)程搭建Eucalyptus云計(jì)算開(kāi)源平臺(tái)；

（2）根據(jù)各次實(shí)驗(yàn)需求制作鏡像文件；

（3）利用鏡像管理模塊上傳、查看、使用鏡像文件；

（4）利用實(shí)例管理模塊運(yùn)行、查看、終止實(shí)例；

（5）利用課程管理模塊，綜合考慮實(shí)驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)等因素，科學(xué)合理使用系統(tǒng)；

（6）考慮特殊情況，預(yù)留部分虛擬機(jī)和物理機(jī)資源。

3 可生成虛擬機(jī)個(gè)數(shù)計(jì)算

不同硬件配置的計(jì)算機(jī)可以產(chǎn)生不同個(gè)數(shù)的虛擬機(jī)。具體生成的個(gè)數(shù)與宿主機(jī)的CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)大小有關(guān)，也與待生成的虛擬機(jī)的CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)大小有關(guān)。

3.1可生成虛擬機(jī)個(gè)數(shù)計(jì)算

集群中生成虛擬機(jī)個(gè)數(shù)的計(jì)算公式為：

（式2）

3.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

為了獲得相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文采用五款不同配置的物理機(jī)充當(dāng)服務(wù)器，各物理機(jī)的配置如表1所示。另外，為了方便闡述生成結(jié)果，本文共定義五種不同類(lèi)型的虛擬機(jī)，虛擬機(jī)的虛擬CPU核數(shù)、內(nèi)存、硬盤(pán)信息如表2所示。

表1 物理機(jī)型號(hào)及配置

表2 待生成虛擬機(jī)配置

根據(jù)（式1），各種型號(hào)的單臺(tái)物理機(jī)理論上可以產(chǎn)生的虛擬機(jī)個(gè)數(shù)如圖3所示。

根據(jù)（式2）和圖3，各種型號(hào)的單臺(tái)物理機(jī)實(shí)際可以產(chǎn)生的虛擬機(jī)個(gè)數(shù)為， 如圖4所示。

圖3 各種型號(hào)的單臺(tái)物理機(jī)論可以產(chǎn)生的虛擬機(jī)個(gè)數(shù)

圖4 各種型號(hào)的單臺(tái)物理機(jī)理實(shí)際可以產(chǎn)生的虛擬機(jī)個(gè)數(shù)

4 結(jié)論

使用本系統(tǒng)可以構(gòu)建云計(jì)算平臺(tái)，客戶(hù)端不需要安裝實(shí)驗(yàn)所需的環(huán)境或軟件，僅需瀏覽器就可以使用云端的操作系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并且終端不留密。

（1）由于本系統(tǒng)的所有實(shí)驗(yàn)環(huán)境均在云端，所以機(jī)房維護(hù)的成本大大降低，可以促進(jìn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的健康發(fā)展。

（2）本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法，不僅限于在教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中使用，而且可以為各行各業(yè)的云計(jì)算應(yīng)用提供參考。

[1]李海勇.基于Windows Azure實(shí)驗(yàn)室資源平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).上海師范大學(xué)碩士論文，2010.

[2]周慶輝，陳宗斌等譯.Anthony,T.Velte, Toby J.Velte, Robert EIsenpeter.云計(jì)算實(shí)踐指南，2011.

[3]朱莉,王鵬.云計(jì)算在高校的部署與應(yīng)用研究.吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011.

[4]苗秀等.基于云計(jì)算平臺(tái)的移動(dòng)IPTV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及負(fù)載均衡技術(shù)的研究.軟件，2011.