实验室资源管理与服务器集群建设

王彦朝

(四川师范大学　数学与软件科学学院，成都　610066)



实验室资源管理与服务器集群建设

王彦朝

(四川师范大学数学与软件科学学院，成都610066)

摘要高校实验室建设的过程中，出现了重复购买计算机硬件和软件资源的情况。该文从高校软硬件资源采购和管理入手，通过建立服务器集群进行资源的整合和优化，提供一个计算机软硬件资源共享的解决方案，并对方案进行了分析和总结。

关键词实验室软硬件资源；资源共享；服务器集群；资源整合；多学科教学

随着国家对高等教育的重视，对高校的投资连年增长。硬件设施与软环境的建设与发展，使得高校各学科门类的实验室无论是数量还是质量上都呈井喷式发展。总的来说，发展状况是良好的，但是在发展中也出现了软硬件资源重复购置，浪费严重的情况。在举国上下都在提倡建设节约型社会的大背景下，实验室软硬件资源的共享与合理调配就显得越发的重要起来。现在多数高校的学院均有不同的多个专业，形成多学科交叉的情况，本文提出一种实验室软硬件资源集约化和分散化相结合的管理使用方式，该方式能优化配置资源，提高各类资源的利用率，又有利于各学科之间各类实验教学正常的开展。

1高校实验室资源共享现状

1.1通用设备大量购置，大精设备闲置严重

据有关机构调查，有的学校通过各种复杂的手续，买到了一批大精设备，但是由于缺乏相关专业人士的合理指导，又缺乏后期的使用培训，再加上价格昂贵，造成了实验教师想用而不敢用，只好放在那里当摆设的情况。为了提高这些大精设备的使用率，服务社会，国家教育部专门建设了“高等学校仪器设备和优质资源共享系统”[3]，目的就是为了提高大精设备的使用率和使用面，体现大精设备的价值。但是某些拥有大精设备的院系，常常把大精设备当成宝贝一样供起来，不仅不会服务社会，连本校、本学院的教师学生都无法使用，使得大精设备仅仅成为学院宣传的一个广告。

1.2服务器大量购置，无法形成有机整体

各个高校在早期实验室建设中，形成了重购买轻使用、重硬件轻软件的传统思维方式。特别是在服务器的采购上，只要购买的软件需要，几乎就是一套软件一台服务器。这就造成在实验课的时候，常常是服务器不堪重负；而非实验课的时候，服务器又闲置严重。服务器的使用频率非常的低，一周使用服务器的课时最多4～6课时，平时教师科研和学生自主实验又出于安全和设备保护方面的考虑，一般不提供服务器的使用。但是，有时进行实验教学时发现服务器因访问量巨大而网络拥堵甚至服务器崩溃的情况，又盲目地添加服务器，造成现在各单位服务器数量庞大，却无法形成合力，还常常抱怨缺乏存储或者计算能力。

1.3软件资源的浪费和重复安装

近几年来，各高校都加大了对相关专业软件的购置力度。由于本来高校某些学科之间就存在交叉性和相关性，有一些软件本身就功能来说就有很大的重叠性；再加上一些基本软件都由各学院自行购买，购买之前学院间缺乏必要的沟通和协调；还有某些学院购买以后不愿分享使用，所以购买软件的重复性尤为突出。其次，现在的软件升级都比较快，国产软件3～5年完成一次大的升级，国外软件几乎一年就有一次升级，每次升级都要求使用单位进行升级购买或者支付相关维护费用，这就造成了更大的软件购置支出。第三，每年由于各实验室开设的课程不同以及每学期课程安排的调整，造成每学期至少要重新对实验室电脑系统的软件安装一次，造成人力和物力资源的浪费[4]。

1.4高校各学院间各类资源的封闭性严重

现在高校的设备采购模式，各学院均是自行申报需求，自行提交技术参数，然后交由学校的相关职能部门进行政府采购，学院间缺乏必要的沟通和了解，对已经采购的仪器设备也没有一个良好的沟通平台，造成了某些学院设备严重老化却无法及时更新而有的学院设备闲置情况严重的不均衡现象。再加上有的学院依托学科优势，申报国家专项资金支持，购买回来的设备理所应当地觉得就是学院的私有财产，从不对外公布或者共享，这也是造成资源浪费的原因之一。

2高校实验室在多学科教学环境下资源共享的原则

2.1开放原则

总的来说，高校实验室的软硬件资源都是国家的资源，我们应该抱着开放的心态来使用它，使用的人越多，服务的面越广，创造的价值就越大。开放要遵循二个基本的原则：第一，必须是在有严格管理制度下的开放，对于使用这些资源的单位和个人，要建立严格的准入制度，对满足条件的单位和个人，可以根据需求配备各项资源供其使用，对于手续不全或者是不满足条件的单位和个人，坚决拒之门外或者要求其补齐手续后使用。第二，是有偿的开放，高校投入大量资金进行实验室建设，我们采用有偿使用、有偿租用和互惠共享的三大原则，一来可以为高校降低相应的采购成本，二来也对使用者起着良好的督促作用。

2.2各类资源分布与统一相结合的原则

对于专业性比较强的软硬件资源，可以存放在开设相关专业的学院，这样既方便对这类资源的管理，有专业的实验教师进行维护，在使用上也可以获得相关专业实验教师的指导使用，保证这些资源的正常维护和使用。而对于通用的软硬件资源，可以采取统一管理模式，由高校相关职能部门建立专门的平台，合理调配安排，平衡各类资源的使用。相关职能部门建立各类实验资源的各类规范和管理条例，协调各学院之间的利益与需求。

3高校实验室在多学科教学环境下资源共享的办法

3.1硬件共享

随着一般台式电脑和笔记本电脑价格的逐年下降，现在高校中几乎所有教师和大多数学生都已经自己拥有PC机或笔记本，但是对于服务器，我们还是只有依靠实验室的资源。为了提高服务器的使用效率和使用面，可以整合现有服务器资源，采用物理服务器集中存放的方式，建立小型的服务器集群，将服务器的存储能力、计算能力集中起来，采用服务器虚拟化软件，合理分配这些硬件资源。服务器集群是近几年推广起来的一种服务器资源集中分配使用的技术，有安全性高、灵活性强、稳定性好等优点，可以大大缓解服务器负载不均等问题。高校建立服务器集群，可以使用专门的场地，根据功能进行分区，在服务器集群下建立小型的服务器群组，完成存储、计算甚至是Web功能的应用。在高校建立这样的服务器集群有很多好处。第一，将服务器资源集中管理，避免了资源的浪费。第二，服务器集群是服务器虚拟化的基础，我们可以根据需要，将一台或是多台物理服务器的资源，利用虚拟化软件转化成多台有针对性、可以随时调整性能的虚拟服务器，利用网络向有服务器需求的单位提供相关服务；并且可以针对不同的服务器需求，实时、动态地调整CPU个数、内存容量、硬盘大小等参数，完成不同的服务器需求。第三，利用服务器集群建立的服务器虚拟化组可以大大降低服务器宕机的几率，利用服务器虚拟化，提高服务器的容错、容灾性能。即使虚拟的服务器发生了不可抗因素导致的破坏，我们依然可以利用虚拟化技术，在极短的时间内恢复这台虚拟的服务器乃至虚拟服务器中的数据(要求服务器具有磁盘镜像或者磁盘阵列功能)。

3.2软件共享

针对多学科教学环境下的软件共享，根据各高校的实际情况，可以利用服务器集群技术和虚拟化技术，开发建设基于Web的实验教学软件资源系统，通过已建设的校内高速网络，向全校各个教学单位开放。对于各个单位的公共课、选修课和基础类课程的实验软件，可以采用统一购买、集中安装的模式安装到服务器集群的虚拟服务器中，软件的维护由服务器管理中心的专业人员负责，减轻了各学院实验教师的负担。实验中心只需要根据教学安排，在各门课程开始之前为不同的实验室打开不同的虚拟服务器，学生即可以使用到相应的各类软件资源，甚至可以根据访问量的大小，随时调整虚拟服务器的多少和性能，做到动态调配资源，将资源利用率最大化，也减轻了各学院反复安装各类实验软件的工作量。对于一些特殊软件，我们也可以利用Web技术，制作一个接入相应服务器的超链接页面，利用远程桌面技术进行教学和使用。对于学校自主研发的一些实验教学软件，我们可以在立项开发初期就要求软件制作者在设计软件的时候留出和Web资源平台对接的接口，以便于开发完成以后移植到相应的资源平台[5]。

实验资源目前对于各高校以及各高校的学院来说都是比较珍贵和紧缺的资源，我们可以建设虚拟实验教学系统，利用服务器集群，将本学院或者其他学院、本校或其他学校的不同用户与虚拟实验教学系统连接起来，让大家在使用这个平台的同时也为这个平台添砖加瓦。这个虚拟实验教学系统还可以综合几个学科的虚拟实验，如物理、化学、数学、生物学、材料科学等，为交叉学科的实验教学提供了便捷。整合这样的实验平台，还可以为学生和教师提供7×24小时不间断服务，师生通过账号和密码，随时可以登录平台获取相关的实验资源。这类系统不受传统实验教学时间和空间的限制，可以在任何时间、任何地点根据自己的需求进行实验，可以多次反复进行实验，还可以储存阶段性的实验数据。当然也可以通过校园网或者互联网和其他实验小组进行实验数据的交流和讨论，对加强学生的团队合作能力有很大帮助。

4结束语

多学科教学环境下资源的共享，对提升实验教学资源的利用率有很大的促进作用。本文仅以服务器集群为基础提出资源共享的一个概念，随着高校实验室建设投入的加大，我们可以逐步从服务器集群过渡到云计算平台的应用，这样将服务器的功能扩大到整个区域，将使高校服务社会的作用进一步加大，为学校的专业建设和人才培养提供更有效的技术支持和服务[6]。

参 考 文 献

[1]钱锋.推进高校实验设备资源共享[J].教育与职业，2010(28)：22.

[2]张伟.高校实验仪器使用率低的原因与对策[J].中国教育技术装备，2013(18)：34-35.

[3]高等学校仪器和优质资源共享系统[OL/DB].[2014-12-21].http://www.cers.edu.cn.

[4]王庆.云计算环境下的区域性高校实验教学资源共享[J].实验技术与管理，2014，31(9):187-191.

[5]林瑜华.云计算环境下高校实验教学模式的创新与实践[J].实验室研究与探索，2011，30(8)：271-274.

[6]刘宇苹.基于云技术的共享教学资源平台的研究[J].企业技术开发，2013(32):72-73.

Laboratory Resource Management and Server Cluster Construction

WANG Yanzhao

(CollegeofMathematicsandSoftwareScience，SichuanNormalUniversity，Chengdu610066，China)

AbstractDuring the construction of laboratory in colleges and universities，colleges and universities will repeat purchase computer software resources，blindly buy computer hardware resources.This paper from the hardware and software resources procurement and management，integration and optimization of resources through the establishment of a server cluster，providing a solution to computer hardware and software resources sharing，and has carried on the analysis and summary.

Key wordssoftware and hardware resources in laboratory； share resources； server cluster； resources integration；multidiscipline teaching

收稿日期:2015-04-10

基金项目：四川师范大学科研基金——多学科教学环境下实验室软硬件资源共享与课后云平台建设研究(SYJS2014-15)。

作者简介：王彦朝(1979-)，男，硕士，实验师，主要从事智能算法与计算机实验教学。

中图分类号G482

文献标志码A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.02.059