云计算在实验室教学资源管理的应用

麻小娟，党海燕, 党建林（西北工业大学明德学院，陕西西安，710124）

云计算在实验室教学资源管理的应用

麻小娟，党海燕, 党建林
（西北工业大学明德学院，陕西西安，710124）

为了解决急剧增长的实验室教学资源存储、管理和共享的问题，基于实验室现有的校园局域网，提出云计算的虚拟技术在实验室教学资源管理的应用，实现优质教学资源的统筹管理和共享，进一步提高实验室教学资源的利用率。

实验室；教学资源；云计算；共享

0 引言

本文以高校现有的校园网为基础，针对目前实验室面临的问题，利用云计算的虚拟技术实现资源虚拟化，对实验室教学资源进行统一储存和管理。用户可通过客户端根据不同的访问权限实现对资源进行共建、分享和访问，从而降低硬件成本、节约教育经费、提高教学质量。

1 实验室教学资源管理面临的问题

（1） 实验室建设成本高

随着实验课程的不断更新与开展，实验室的设备的性能无法满足实验软件的需求，导致实验室设备故障频繁。高校需要不断更新实验室硬件设备，增大了高校人力和资金的投入。

（2） 实验室维护工作量大

实验室不但要承担全院学生的基础教学，还要承担不同专业的专业课的实验教学，以及教学过程中的培训和上机考试等。为满足教学在不同时段对软件的不同需求，实验管理员需要反复对软件进行更新与升级，给实验室管理员带来很大的工作量。

（3） 资源利用率低

根据专业对软件需求的不同，实验管理员对实验室进行不同的划分，专业实验只能在特定的实验室进行实验教学，使得实验室课程不能统筹分配，导致有的实验室空闲，设备利用率低，有的实验室不够用，设备压力太大。由于实验室的开放时间有限制，教师和学生受到地点和时间的限制，不能随时随地访问教学资源，导致教学资源无法充分共享。

（4） 数据存储存在安全隐患

高校的实验室设备为全院的实验教学提供服务。在教学过程中，师生的各种U盘等外接设备在不同机器上的使用增加了病毒的交叉感染，导致破坏师生已有的教学内容、实验数据和存储设备，甚至会导致实验室计算机无法正常运行。这不但加大了实验室管理人员的工作量，而且可能会影响正常的教学秩序。

2 云技术的简述

云技术（cloud computing）是指在广域网或局域网内将硬件、软件、网络等系列资源统一起来，实现数据的计算、储存、处理和共享的一种托管技术。云计算是一种新型的技术，虚拟化是该技术最主要的特点。其依托于互联网中的超级计算模型，对互联网中的海量计算资源进行储存，从而为人们提供快捷、高效、安全的服务。用户无需关心应用运行的具体位置，只需要一台电脑或者一个手机，就可以通过网络服务来实现需要的服务。云计算的应用有助于解决资源的安全存储问题，并且能够最大限度提高资源的利用率。

云计算特点如下：

(1)超大规模

“云”具有相当大的规模，如Google云计算已经拥有100多万台服务器， Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。

(2) 虚拟化

云计算具有虚拟化的特性，能够支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。

(3) 高可靠性

云计算具有高可靠性， “云”采用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施用于保障服务的高可靠性，因此使用云计算比本地计算机更可靠。

(4) 通用性

云计算具有通用性，不针对特定的应用服务，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。

(5) 高可扩展性

云计算具有高可扩展性，“云”的规模可以动态伸缩，能够满足应用服务和用户规模增长的需要。

(6) 按需服务

云计算能够按需服务。“云”是一个庞大的资源池，用户可以按需求购买。

3 云计算在实验室的应用

基于校园局域网，利用云计算建立云存储数据库，对其进行合理的空间划分，将学院内大量教学软件、办公软件、网络题库以及教学资料等按照类别分别存储在存储云数据库中，并将学院各个系的各个专业的服务器和存储资源加以有机整合，提供高效可复用的云计算平台，从而降低建设成本，实现教学资源的有效配置。

将云存储数据库、网络设备和移终端联合起来，用户可以通过任何终端对教学资源进行访问。为了保证实验室教学资源数据的安全性，对访问用户采用统一的身份授权管理，该平台以PKI（Public Key Infrastructure）体系为基础，对访问用户进行基于角色的权限管理和控制，保证用户和资源建设者之间的通信安全。根据不同用户的角色，超级管理员设置用户相应的访问权限，明确不同用户能够访问的资源权限。当用户进行资源访问时，会对用户进行严格的权限验证，通过验证后才可以进行访问，有效保证了资源和服务的安全。

4 云计算在实验室资源共享的效果

为了实现实验室教学资源的共享和数据存储问题，在现有的局域网基础上，采用云计算建立云存储数据库，并对用户访问权限进行设置，实现效果如下所示。

（1） 降低实验室建设的成本

采用云计算降低了实验室建设的成本。实验室管理员无需不断更新升级设备来满足实验教学的需求。利用已有的设备，通过云端实现对实验教学软件的访问和使用，从而减少设备更新升级的资金投入，降低设备维护和管理的工作量，提高了实验室设备的利用率。

（2） 方便机房的维护

采用云计算方便了实验室管理人员对实验室软件的管理与维护。实验室管理人员对所有实验室软件进行统一管理维护。实验室管理人员不需要单机进行软件的更新与维护，可以直接在服务器上进行操作，使得实验室管理简单、便利。

（3） 便利数据的共享

采用云计算，对实验室教学资源进行集中管理。教师和学生没有时间和地点的限制，通过终端登陆云端，对实验室教学资源进行访问和共建。

（4） 提供大数据的安全存储

采用云计算提供了安全的数据存储。实验室管理员可以将大量的实验软件和办公软件存储到云存储数据库中进行保存。教师可以将各类学科网络题库、教学素材、多媒体课件等保存到云存储数据库中。云计算平台会通过对登陆用户的权限的验证控制数据的访问，确保了信息的安全访问。

5 结语

云计算对实验室教学资源进行集中化统一管理，通过互联网实现共享，降低实验室建设软硬件成本、提高设备利用率、简化管理、提高资源安全性，为教师和学生提供了一个开放的学习和科研平台。

[1]郭鑫.大数据教学资源共享系统的研究[J].电脑知识与技术,2014,(03):446-447.

[2]李鹏.云计算在教学资源库建设中的应用与探讨[J].电脑知识与技术,2015,(34):44-46.

[3]宋俊锋.基于云计算的区域高校教学资源共享探究[J].信息化建设,2015,(06):1-3.

[4]冉利龙.远程教学资源共建共享的探索与实践[J].中国远程教育,2015,(05):55-60+80.

The application of cloud computing in the laboratory teaching resource management

Ma Xiaojuan,Dang Haiyan，Dang Jianlin
（ Northwestern Polytechnical University Mingde College, Xi'an Shaanxi 710124）

In order to solve the sharp increase of laboratory storage, management and sharing of teaching resources, based on the laboratory existing campus local area network (LAN), cloud computing is put forward the application of virtual technology in the laboratory teaching resource management, overall management and high quality teaching resources sharing, to further improve the utilization efficiency of lab teaching resources

laboratory;teaching resources;cloud computing; sharing