借力云技术构建先进经管类实验教学支撑环境

温聪源

摘 要：通过分析传统的各大经管类院校IT环境与资源利用发展模式，以及现有模式存在的烟筒式发展、资源利用、管理维护的短板，提出以VMWARE虚拟化服务体系架构、联想云终端和幻影桌面云技术模式构建新型实验教学支撑环境。

关键词：云技术；VMWARE；云终端；幻影桌面

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2014）01-0074-04

一、引言——借力云技术，摆脱困境

广东金融学院实验教学中心是集实验教学、研发、建设与管理为一体，以金融学科实验教学示范中心和管理学科实验教学示范中心为主体，计算机基础实验教学中心和英语自主学习中心为两翼，其他专业实验室为补充的经管类示范性综合实验基地。

由于学院是典型的经管类院校，这类学校的专业实验教学是以借助信息化技术仿真现实社会为基础来开展的，这就必然使用到大量的计算机技术和各类软件。[1]实验教学中心集中管理整个学院的各类学科专业实验室（以计算机为主体），各类实验软件纷繁复杂，而且各学科软件基本是在各个时期建设的，这就跟国内绝大多数经管类院校传统实验室一样，都面临着应用分散、资源利用率不高、数据信息共享困难、软硬件管理问题层出不穷的困扰。具体表现如下。

（1）烟筒式发展：对于众多的应用每一个都存在安装硬件、软件、运行环境测试，众多的环节导致部署一个新的信息系统往往要耗费大量的时间，这种系统建设方式可以称为烟囱式架构。[2][3][4]据有关调查人员测算，服务器处理器的平均利用率不足30%，浪费大量的性能以及空耗运转带来的虚能耗问题，既不经济也不环保。

（2）校内大量的资源无法很好地推送至校外，教师学生被束缚于校园孤岛式的体系内，而无法很好地异地远程访问、调度、分配、定制资源。

（3）单机管理、桌面管理由于设备、系统差异化根本无法集中控制管理，而且带来大量的单机灾备维修工作，损耗大量的人力物力。

（4）服务器、交换机、存储设备间的连接太死板，无论哪个硬件环节需要做设备迁移，都会导致大量的网络等硬件的重新部署。而且每次调整都需要多方技术人员协同工作。

（5）服务器和应用程序结合得太死：不管应用程序是否工作，基本上都需要独立的一套服务器，无法随需供应资源。

（6）大多数PC服务器目前存在单机、单网卡等单点故障，由于架构的零散性，在现有人力资源配置情况下，难以对现有的众多系统和硬件设备进行有效的管理。

因此，为了解决上述信息化难题，伴随学院升本后高速发展机遇而带来的大量技术支撑与投入，多年来积淀下巨量的设备资源和信息资源足以构建庞大的资源池，学院以先进的云技术为依托，全方位打造以数据为中心、以服务为中心、以用户为中心的云架构支撑体系，筑基夯实的实验教学体系运行支撑平台。[5][6]

二、整合资源，打造云计算平台

现阶段学院基本建成以支持异构的、资源充分整合并支持各系部各学科的中心支撑平台为核心的云计算平台，将学院各学科纷繁复杂的各类别实验教学软件或融入或整合或迁移至先进的云计算平台之中。最终实现资源池中计算、存储和网络资源的统一管理，整合现有的实验教学应用系统，例如实验教学综合管理平台、虚拟交易所、智盛教学系统、实验银行软件、人力资源系统等等，并动态地为各个应用系统分配所需资源。另外，还可以为后续需要建设的应用系统（例如金融ERP、ERP开发、金融服务等等）提供通用的云计算资源平台。以面向全校性的公共服务平台身份，向全校师生免费开放，充分实现云计算平台下真正意义上的资源共享。

1.整合资源构建虚拟化环境——云计算基础

首先，云计算是虚拟化基础上的一个理所当然的演进过程，没有虚拟化就没有云计算，因此虚拟化是云计算的基础。[7]

学院经过多年的快速发展，在教学资源（教学资料、教学软件、应用软件等）、教学设施（基础网络、服务器、PC、其他基础设备等）都有了大量的积累沉淀，这就为建立虚拟化平台提供必要的先决条件。依据虚拟化的标准我们就可以将大量符合条件的软硬件资源整合进虚拟化的资源池中。学院云计算架构如图1所示。

学院的做法是以业界领先的虚拟化平台VMWARE技术为载体，实施从桌面到数据中心的全面虚拟化解决方案，其架构如图2所示。VMware ESXI Server是目前数据中心虚拟化应用的最佳软件平台。其工作原理是：直接在计算机硬件上面插入一个精简的软件层，该软件层包含一个以动态和透明方式分配硬件资源的虚拟机监视器。[8]多个操作系统可以同时运行在单台物理机上，彼此之间共享硬件资源。由于是将物理机封装起来，因此虚拟机可与所有标准的x86操作系统、应用程序和设备驱动程序完全兼容。[9]可以同时在单台计算机上安全运行多个操作系统和应用程序，每个操作系统和应用程序都可以在需要时访问其所需的资源。

经过多年的发展，学院逐渐积累的各类实验教学软件和平台多达五六十种。以往大部分的教学软件、平台运行于传统的物理服务器之上，每一台设备、每一个应用几乎都需要管理员去熟悉、部署、重复调试（安装），因为每一个都几乎是独立的个性体。[10]大部分软件不得不交叉并存于同一个物理系统上，更多的时候共用相同的数据库，导致各类兼容性问题频出，更致命的是单一软件的故障就可能导致多套软件不可用，管理人员疲于奔命。在实施VMWARE虚拟化平台后，大部分的设备演变成一个完善的超级整体，就如大量的水分子组成了一个大水池。[11]通过控制中心（V-center）可视化管理，所有的设备就如一个超级计算机（云的雏形），管理集中化、应用透明化，每一个应用都可独立占用一个虚拟机，如同独享一台物理机而互不干扰。通过利用原有的相对强大的10台左右的服务器与10T左右的存储设备，就已经轻松运行了将近70台虚拟服务器（近60个应用）。同时淘汰出落后的硬件设备，并将早期的应用通过VMotion技术实现不停机、在线迁移至更为强大的虚拟机中，达到统一管理、高效、稳定、节能环保的效果，而新的应用直接部署于虚拟化平台。虚拟机与服务器之间的映射关系如图3所示。endprint

2.以数据为中心、以服务为中心、以用户为中心将资源推送给全体师生

云计算的本质就在于它是一种更加灵活、高效、低成本、节能的全新信息运作方式。

（1）以数据为中心

数据的重要性不言而喻：没有数据就没有应用、就没有服务。[12]学院经过多年的发展沉淀了大量的资源，虚拟机资源池部分展示如图4所示。而这些巨量的资源整合将带来庞大的数据流，针对这些海量的数据存储，我们可以抽取、应用大量的数据分析、挖掘，去获取大量的新知识。

（2）以服务为中心

通过以用户需求为中心的服务体系，根据环境和用户需求的变化调整自身的运行机制，通过交互平台最终实现整个云计算系统的互联、互通、互操作进而实现按需提供服务，随需定制应用。教师或学生只需通过浏览器或虚拟桌面的访问方式即可实现校外、校内的文档、表格、课件的编辑制作，制作完成后的文件直接存放在服务器端。

（3）以用户为中心

数据存储于云架构之中，无论是学生还是教师可以通过身份认证体系在任何时间、任何地点，通过笔记本电脑、平板电脑、手机、PDA等移动设备在线调用“云端”的电子教案、教学视频、各种电子图书资源，随时进入模拟实验环境进行模拟实验等。

3.通过联想云终端、幻影桌面系统、VMWARE桌面虚拟化方式全方位构建云桌面

云桌面是作为用户直接体验、使用云计算平台直观交互的桌面。联想云终端架构如图5所示。它是基于分布式云计算存储技术，集成互联网精华应用，依托高度加密算法，为互联网各个层次用户提供最简便、最丰富、最安全、最贴心的服务。[13]

（1）学院通过国内先进的IT运营商联想集团自主研发的面向教育、企业IT基础架构端到端的云计算解决方案，其对桌面/应用/用户数据进行统一管理、统一存储、统一计算，并向云终端交付Windows虚拟桌面/应用。

实验中心将之部署于会议室、研究室以及部分课室。对于用户来说只要开启终端并输入用户名和密码以及展现层服务器名称登录就可以使用各种应用软件，无需安装、按需定制，方便快捷，基本做到免维护。

（2）幻影桌面虚拟化平台是用于实现桌面PC操作系统和应用环境的集中控制和集中管理、应用环境随需供应以及提高PC系统的安全性、可靠性的虚拟化平台。平台界面如图6所示。

首先它实现了操作系统和应用软件集中化的类模块管理，使用户需要的桌面环境（包含操作系统、应用软件、设置等）在网络上流动起来，通过扇区流的方式随需组合呈现并且载入到本地硬盘里。[14][15]我中心通过该桌面虚拟化平台将传统的本地硬盘存储系统软件的方式集中至服务器，管理好单一的镜像文件则相当于管理好了整个实验室的所有本地软件。通过递增的软件与原有镜像的组合方式就可扩展出多种软件环境，达到按需配置的要求。

（3）Vmware桌面虚拟化可为每位用户提供一个独立的虚拟机来进行桌面计算，通过为每位用户提供自己定制的操作系统，桌面虚拟化提供了企业部署集中式桌面所需的稳定性和性能管理功能。其架构如图7所示。

从云计算中心通过 VMware View 为师生从本地和远程访问即时部署桌面。创建经审核桌面的映像，然后自动部署所需数量的桌面。VMware View 将桌面作为托管服务交付，使管理和资源集中化，并消除远程办公室的 IT 基础架构。通过这种方式中心所有的资源使用将不再受地理位置、软件所需环境以及时间的限制，24小时运作的云平台可直接将所需资源以虚拟桌面的方式推送给用户。中心将之部署于物理位置分布较为分散的多媒体课室、学生活动室等。

三、结束语——“腾云”而上，高速发展

云计算给学院（中心）带来最直接的效益就是管理高效集中化、资源高度共享、设备尤其是服务器的新投入急剧减少（以前是购置一套软件就得相应添加服务器）、软硬件运行更为稳定且效率更高；校内资源随时定制，任何时候、任何地点皆可借助云平台学习、备课、教学、资源调用、存储，为学校的快速发展奠定了优质的基石。？筅

参考文献：

[1]杨晋，陈圣飞.经管类学科实验教学体系建设思考[J]. 实验技术与管理，2012（3）.

[2]杨志彬.高校实验教学用服务器资源虚拟化部署[J].实验室研究与探索，2010（7）：75-78.

[3]汪洋.云计算在院校教育中的应用初探[J].科技经济市场，2009（4）：13.

[4]张广彬.云计算对高校教育信息化建设的影响[J].中国冶金教育，2011（5）：16-18.

[5]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，2009：107-210.

[6]张耀详.云计算和虚拟化技术[J]. Computer Security，2011（5）.

[7]雷万云.云计算——企业信息化建设策略与实践[M].北京：清华大学出版社，2011.

[8]VMWARE公司白皮书.Wmware Infrastructure体系结构概述[S].北京：VMWARE公司，2008.

[9]胡恒峰.浅谈云计算对现代教育的影响及其运用[J].信息化博览，2010（2）：50-51.

[10]舒慧东.基于虚拟技术的实验室融合[J].实验室研究与探索，2011（9）：206-209.

[11]张莹.云计算技术在高校资源建设中的应用初探[J].科技资讯，2009（9）：219-220.

[12]林沛.探索云计算的应用与发展[J].中国新技术新产品， 2010（7）：35-36.

[13]万利平，陈燕.云计算机在教育信息化中的应用探究[J].中国教育信息化，2009（9）：75.

[14]王鹏，董静宜.一种云计算架构的实现方法研究[J].计算机工程与科学，2009，

[15]闫格.基于云计算架构的高校实验室设计与实施[J].漳州师范学院学报（自然科学版），2011（03）.

（编辑：杨馥红）endprint

2.以数据为中心、以服务为中心、以用户为中心将资源推送给全体师生

云计算的本质就在于它是一种更加灵活、高效、低成本、节能的全新信息运作方式。

（1）以数据为中心

数据的重要性不言而喻：没有数据就没有应用、就没有服务。[12]学院经过多年的发展沉淀了大量的资源，虚拟机资源池部分展示如图4所示。而这些巨量的资源整合将带来庞大的数据流，针对这些海量的数据存储，我们可以抽取、应用大量的数据分析、挖掘，去获取大量的新知识。

（2）以服务为中心

通过以用户需求为中心的服务体系，根据环境和用户需求的变化调整自身的运行机制，通过交互平台最终实现整个云计算系统的互联、互通、互操作进而实现按需提供服务，随需定制应用。教师或学生只需通过浏览器或虚拟桌面的访问方式即可实现校外、校内的文档、表格、课件的编辑制作，制作完成后的文件直接存放在服务器端。

（3）以用户为中心

数据存储于云架构之中，无论是学生还是教师可以通过身份认证体系在任何时间、任何地点，通过笔记本电脑、平板电脑、手机、PDA等移动设备在线调用“云端”的电子教案、教学视频、各种电子图书资源，随时进入模拟实验环境进行模拟实验等。

3.通过联想云终端、幻影桌面系统、VMWARE桌面虚拟化方式全方位构建云桌面

云桌面是作为用户直接体验、使用云计算平台直观交互的桌面。联想云终端架构如图5所示。它是基于分布式云计算存储技术，集成互联网精华应用，依托高度加密算法，为互联网各个层次用户提供最简便、最丰富、最安全、最贴心的服务。[13]

（1）学院通过国内先进的IT运营商联想集团自主研发的面向教育、企业IT基础架构端到端的云计算解决方案，其对桌面/应用/用户数据进行统一管理、统一存储、统一计算，并向云终端交付Windows虚拟桌面/应用。

实验中心将之部署于会议室、研究室以及部分课室。对于用户来说只要开启终端并输入用户名和密码以及展现层服务器名称登录就可以使用各种应用软件，无需安装、按需定制，方便快捷，基本做到免维护。

（2）幻影桌面虚拟化平台是用于实现桌面PC操作系统和应用环境的集中控制和集中管理、应用环境随需供应以及提高PC系统的安全性、可靠性的虚拟化平台。平台界面如图6所示。

首先它实现了操作系统和应用软件集中化的类模块管理，使用户需要的桌面环境（包含操作系统、应用软件、设置等）在网络上流动起来，通过扇区流的方式随需组合呈现并且载入到本地硬盘里。[14][15]我中心通过该桌面虚拟化平台将传统的本地硬盘存储系统软件的方式集中至服务器，管理好单一的镜像文件则相当于管理好了整个实验室的所有本地软件。通过递增的软件与原有镜像的组合方式就可扩展出多种软件环境，达到按需配置的要求。

（3）Vmware桌面虚拟化可为每位用户提供一个独立的虚拟机来进行桌面计算，通过为每位用户提供自己定制的操作系统，桌面虚拟化提供了企业部署集中式桌面所需的稳定性和性能管理功能。其架构如图7所示。

从云计算中心通过 VMware View 为师生从本地和远程访问即时部署桌面。创建经审核桌面的映像，然后自动部署所需数量的桌面。VMware View 将桌面作为托管服务交付，使管理和资源集中化，并消除远程办公室的 IT 基础架构。通过这种方式中心所有的资源使用将不再受地理位置、软件所需环境以及时间的限制，24小时运作的云平台可直接将所需资源以虚拟桌面的方式推送给用户。中心将之部署于物理位置分布较为分散的多媒体课室、学生活动室等。

三、结束语——“腾云”而上，高速发展

云计算给学院（中心）带来最直接的效益就是管理高效集中化、资源高度共享、设备尤其是服务器的新投入急剧减少（以前是购置一套软件就得相应添加服务器）、软硬件运行更为稳定且效率更高；校内资源随时定制，任何时候、任何地点皆可借助云平台学习、备课、教学、资源调用、存储，为学校的快速发展奠定了优质的基石。？筅

参考文献：

[1]杨晋，陈圣飞.经管类学科实验教学体系建设思考[J]. 实验技术与管理，2012（3）.

[2]杨志彬.高校实验教学用服务器资源虚拟化部署[J].实验室研究与探索，2010（7）：75-78.

[3]汪洋.云计算在院校教育中的应用初探[J].科技经济市场，2009（4）：13.

[4]张广彬.云计算对高校教育信息化建设的影响[J].中国冶金教育，2011（5）：16-18.

[5]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，2009：107-210.

[6]张耀详.云计算和虚拟化技术[J]. Computer Security，2011（5）.

[7]雷万云.云计算——企业信息化建设策略与实践[M].北京：清华大学出版社，2011.

[8]VMWARE公司白皮书.Wmware Infrastructure体系结构概述[S].北京：VMWARE公司，2008.

[9]胡恒峰.浅谈云计算对现代教育的影响及其运用[J].信息化博览，2010（2）：50-51.

[10]舒慧东.基于虚拟技术的实验室融合[J].实验室研究与探索，2011（9）：206-209.

[11]张莹.云计算技术在高校资源建设中的应用初探[J].科技资讯，2009（9）：219-220.

[12]林沛.探索云计算的应用与发展[J].中国新技术新产品， 2010（7）：35-36.

[13]万利平，陈燕.云计算机在教育信息化中的应用探究[J].中国教育信息化，2009（9）：75.

[14]王鹏，董静宜.一种云计算架构的实现方法研究[J].计算机工程与科学，2009，

[15]闫格.基于云计算架构的高校实验室设计与实施[J].漳州师范学院学报（自然科学版），2011（03）.

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2.以数据为中心、以服务为中心、以用户为中心将资源推送给全体师生

云计算的本质就在于它是一种更加灵活、高效、低成本、节能的全新信息运作方式。

（1）以数据为中心

数据的重要性不言而喻：没有数据就没有应用、就没有服务。[12]学院经过多年的发展沉淀了大量的资源，虚拟机资源池部分展示如图4所示。而这些巨量的资源整合将带来庞大的数据流，针对这些海量的数据存储，我们可以抽取、应用大量的数据分析、挖掘，去获取大量的新知识。

（2）以服务为中心

通过以用户需求为中心的服务体系，根据环境和用户需求的变化调整自身的运行机制，通过交互平台最终实现整个云计算系统的互联、互通、互操作进而实现按需提供服务，随需定制应用。教师或学生只需通过浏览器或虚拟桌面的访问方式即可实现校外、校内的文档、表格、课件的编辑制作，制作完成后的文件直接存放在服务器端。

（3）以用户为中心

数据存储于云架构之中，无论是学生还是教师可以通过身份认证体系在任何时间、任何地点，通过笔记本电脑、平板电脑、手机、PDA等移动设备在线调用“云端”的电子教案、教学视频、各种电子图书资源，随时进入模拟实验环境进行模拟实验等。

3.通过联想云终端、幻影桌面系统、VMWARE桌面虚拟化方式全方位构建云桌面

云桌面是作为用户直接体验、使用云计算平台直观交互的桌面。联想云终端架构如图5所示。它是基于分布式云计算存储技术，集成互联网精华应用，依托高度加密算法，为互联网各个层次用户提供最简便、最丰富、最安全、最贴心的服务。[13]

（1）学院通过国内先进的IT运营商联想集团自主研发的面向教育、企业IT基础架构端到端的云计算解决方案，其对桌面/应用/用户数据进行统一管理、统一存储、统一计算，并向云终端交付Windows虚拟桌面/应用。

实验中心将之部署于会议室、研究室以及部分课室。对于用户来说只要开启终端并输入用户名和密码以及展现层服务器名称登录就可以使用各种应用软件，无需安装、按需定制，方便快捷，基本做到免维护。

（2）幻影桌面虚拟化平台是用于实现桌面PC操作系统和应用环境的集中控制和集中管理、应用环境随需供应以及提高PC系统的安全性、可靠性的虚拟化平台。平台界面如图6所示。

首先它实现了操作系统和应用软件集中化的类模块管理，使用户需要的桌面环境（包含操作系统、应用软件、设置等）在网络上流动起来，通过扇区流的方式随需组合呈现并且载入到本地硬盘里。[14][15]我中心通过该桌面虚拟化平台将传统的本地硬盘存储系统软件的方式集中至服务器，管理好单一的镜像文件则相当于管理好了整个实验室的所有本地软件。通过递增的软件与原有镜像的组合方式就可扩展出多种软件环境，达到按需配置的要求。

（3）Vmware桌面虚拟化可为每位用户提供一个独立的虚拟机来进行桌面计算，通过为每位用户提供自己定制的操作系统，桌面虚拟化提供了企业部署集中式桌面所需的稳定性和性能管理功能。其架构如图7所示。

从云计算中心通过 VMware View 为师生从本地和远程访问即时部署桌面。创建经审核桌面的映像，然后自动部署所需数量的桌面。VMware View 将桌面作为托管服务交付，使管理和资源集中化，并消除远程办公室的 IT 基础架构。通过这种方式中心所有的资源使用将不再受地理位置、软件所需环境以及时间的限制，24小时运作的云平台可直接将所需资源以虚拟桌面的方式推送给用户。中心将之部署于物理位置分布较为分散的多媒体课室、学生活动室等。

三、结束语——“腾云”而上，高速发展

云计算给学院（中心）带来最直接的效益就是管理高效集中化、资源高度共享、设备尤其是服务器的新投入急剧减少（以前是购置一套软件就得相应添加服务器）、软硬件运行更为稳定且效率更高；校内资源随时定制，任何时候、任何地点皆可借助云平台学习、备课、教学、资源调用、存储，为学校的快速发展奠定了优质的基石。？筅

参考文献：

[1]杨晋，陈圣飞.经管类学科实验教学体系建设思考[J]. 实验技术与管理，2012（3）.

[2]杨志彬.高校实验教学用服务器资源虚拟化部署[J].实验室研究与探索，2010（7）：75-78.

[3]汪洋.云计算在院校教育中的应用初探[J].科技经济市场，2009（4）：13.

[4]张广彬.云计算对高校教育信息化建设的影响[J].中国冶金教育，2011（5）：16-18.

[5]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，2009：107-210.

[6]张耀详.云计算和虚拟化技术[J]. Computer Security，2011（5）.

[7]雷万云.云计算——企业信息化建设策略与实践[M].北京：清华大学出版社，2011.

[8]VMWARE公司白皮书.Wmware Infrastructure体系结构概述[S].北京：VMWARE公司，2008.

[9]胡恒峰.浅谈云计算对现代教育的影响及其运用[J].信息化博览，2010（2）：50-51.

[10]舒慧东.基于虚拟技术的实验室融合[J].实验室研究与探索，2011（9）：206-209.

[11]张莹.云计算技术在高校资源建设中的应用初探[J].科技资讯，2009（9）：219-220.

[12]林沛.探索云计算的应用与发展[J].中国新技术新产品， 2010（7）：35-36.

[13]万利平，陈燕.云计算机在教育信息化中的应用探究[J].中国教育信息化，2009（9）：75.

[14]王鹏，董静宜.一种云计算架构的实现方法研究[J].计算机工程与科学，2009，

[15]闫格.基于云计算架构的高校实验室设计与实施[J].漳州师范学院学报（自然科学版），2011（03）.

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