基于云计算的实训资源管理系统设计

楼 桦

(常州信息职业技术学院计算机学院，江苏 常州 213164)

0 引言

随着高校教育改革逐步深化和教育投入的逐年增加，各高校实训场地、实训设备以及相关的硬件环境建设得到了长足发展。目前高校普遍采用的实训资源管理系统各自独立，无法满足高校间实训资源互补和校企间实训资源共享的客观需求。海量数据存储和运算、运行框架的标准化、系统的可定制性及按需发布的弹性需求对实训资源管理系统提出了挑战。云计算技术为解决这些问题提供了有力的技术支撑，本文借助云计算技术对高校实训资源管理系统进行了设计和实现，为实现一个高效、开放、弹性的实训资源管理系统提供了思路。

1 使用虚拟化设计系统基础设施

实训资源管理系统在设计开始，就面临硬件基础设施要同时满足测试、运行的要求，随着运行后使用对象和管理规模的增加，数据量和运算量都会弹性增加。

借助虚拟化技术对基础设施进行设计可以较好解决部署时应用规模带来的弹性资源应用问题，即利用虚拟化技术实现IaaS［1］(Infrastructure as a Service，基础设施即服务)。设计目标是将现有的IT基础设施进行虚拟化，根据系统在设计、运行和扩展时的资源需求，动态地部署系统的存储和计算资源。目前在运行系统部署的IT基础设施使用了5台惠普机架式四核存储服务器作为物理硬件设备，通过VMware ESX Server提供了系统正常运行所需的8台虚拟服务器。硬件架构如图1。

图1 基于虚拟化的系统硬件架构

使用IaaS设计系统的基础设施为系统带来了按需部署计算资源的优势，先期测试使用4台虚拟化服务器，在运行时无缝扩充到8台虚拟服务器，既提供了按需部署计算资源［2］的灵活性，又提供了系统备份、还原和迁移的便捷性，降低了集中管理的成本［3］，同时降低了系统的整体能耗。

2 使用Web服务设计可复用平台

场地资源、教师资源、设备资源和时间资源共同组成了实训资源的要素，企业、学校、学期、院系、专业、班级、学生和课程等信息与实训资源构成了各种关联和约束。在系统数据和业务逻辑可被多个应用系统使用的场景下进行设计，关键在于如何甄别和抽象出基础数据和业务数据。对于实训资源管理系统基础数据按照设计抽象出5大类对象，对象间发生的交互将产生业务数据。5类对象如图2。

校内对象间的关联及产生联系的分析如图3，其中虚线表达了对象间的业务关联。

图2 系统抽象出的5类基础对象

图3 基础对象的关联与业务数据

大量基础数据和业务关联数据在系统运行后会形成一个可供查询和分析的历史数据源，如何复用现有系统的数据，如何复用现有系统的业务逻辑，是实训资源管理系统架构设计要解决的另一个实际问题。资源管理系统数据在初始化过程中包含大量手工录入的数据，学校构建新的应用系统需调用已有的基础数据和可复用的业务逻辑，避免数据的重复手工录入。借助Web服务［4］将数据存储进行隔离，根据存入数据的定义和约束设计接口，可将已有系统数据快速调入新系统。新系统建立后将可以复用大量与实训资源相关的原始数据和统计数据，同时可以调用大量可复用的业务逻辑，这些数据和业务逻辑将对各个使用该系统的院校进行定制化开发，提供现成的可复用数据和模块。图4为可复用的应用系统架构设计。

图4 提供远程调用的平台架构

基于云计算的实训资源管理系统可通过因特网提供大量可访问的 Web API［5－6］，使用系统的各个院校在开发一个定制的、基于Web的应用系统过程中，可以方便地使用系统现有数据和大部分业务逻辑，PaaS(Platform as a Service，平台即服务)的实现将加快系统使用者快速构建个性化应用系统。图5给出了可远程调用的系统数据存储模块设计。

图5 可复用的数据接入层模块设计

3 使用权限裁剪设计交付服务

实训资源规模、开放程度对于不同的资源管理方会有所差异，实训资源管理系统在交付使用时必须能够按照各个资源管理方的实际需要提供交付服务。通过独立权限系统实现的SaaS(Software as a Service，软件即服务)可以对实训资源的管理规模进行裁剪，经过裁剪后的系统可以实现学校、院系两级软件交付服务。

通过学校交付系统将学校在实训资源管理系统中进行注册并指派学校管理者，注册的学校管理者根据需要通过院系交付系统进行院系交付;院系管理者指派实训资源的使用对象，实现校内各院系间、校间和校企间的实训资源共享。图6显示了权限裁剪的应用模型。

图6 权限系统实现灵活的软件交付模型

在运行系统中，各个使用角色登录以后看到交付的Web应用程序界面是不同的，使用角色只需要关心交付系统提供的功能模块。图7是一个资源使用者角色登录后看到的交付系统:

图7 裁剪后的运行系统样例截图

4 结语

本文利用云计算技术对高校实训资源管理系统进行了设计和实现，系统设计体现了云计算服务的IaaS、PaaS、SaaS 3个形态及实现的技术。可运行测试系统在上线以后达到了系统设计可行性、可扩展性、开放性以及按需部署能力的预期目标。但也有一些不足之处需要加强，利用VM-ware vCenter Server对计算资源进行动态调度所需的硬件条件较高，配置也较为复杂。Windows Server 2008 R264位版本中内置的Hyper-V在虚拟机性能上有了很大提升，而且开放的API丰富，应在后续工作中进行虚拟机迁移并开发相应的虚拟化资源调度系统。

［1］“虚拟化与云计算”小组.虚拟化与云计算［M］.北京:电子工业出版社，2009:10:145－147.

［2］王鹏.走进云计算［M］.北京:人民邮电出版社，2009:48－49.

［3］Spinellis Diomidis.Builtiful Architecture［M］//Gousios Georgios.New York:O’Reilly，2009:151 －152.

［4］Fingar Peter.Dot Cloud［M］.New York:Meghan-Kiffer Press，2009:37－43.

［5］Miller Michael.Cloud Computing［M］.New York:Pearson Education，2009:30 －32.

［6］Reese George.Cloud Application Architectures［M］.New York:O’Reilly，2009:17 －19.