本文摘要：基于云技術(shù)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，這篇 計(jì)算機(jī)論文 建議能夠降低各類高職院校計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件成本和維護(hù)成本。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的軟件和操作系統(tǒng)的下載、更新等都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及時(shí)進(jìn)行更新和維護(hù)，從而簡(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的管理工作。師生通
基于云技術(shù)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，這篇計(jì)算機(jī)論文建議能夠降低各類高職院校計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件成本和維護(hù)成本。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的軟件和操作系統(tǒng)的下載、更新等都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及時(shí)進(jìn)行更新和維護(hù)，從而簡(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的管理工作。師生通過(guò)云技術(shù)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)獲得個(gè)性化服務(wù)，為計(jì)算機(jī)硬件的教學(xué)提供了可靠的技術(shù)保障�！�計(jì)算機(jī)周刊》堅(jiān)持為社會(huì)主義服務(wù)的方向，堅(jiān)持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導(dǎo)，貫徹“百花齊放、百家爭(zhēng)鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅(jiān)持實(shí)事求是、理論與實(shí)際相結(jié)合的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)，傳播先進(jìn)的科學(xué)文化知識(shí)，弘揚(yáng)民族優(yōu)秀科學(xué)文化，促進(jìn)國(guó)際科學(xué)文化交流，探索防災(zāi)科技教育、教學(xué)及管理諸方面的規(guī)律，活躍教學(xué)與科研的學(xué)術(shù)風(fēng)氣，為教學(xué)與科研服務(wù)。
摘要：針對(duì)當(dāng)前高職院校計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)中存在的不足，提出了一種基于云技術(shù)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法。分析了當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在的不足，闡述了云技術(shù)在計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，有針對(duì)性地給出了云技術(shù)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。該方案改變了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件試驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ�，能夠降低成本投入、提高�?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全性，具有重要的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：云技術(shù);計(jì)算機(jī);實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
1概述
在高職計(jì)算機(jī)教學(xué)領(lǐng)域，人們對(duì)計(jì)算機(jī)教學(xué)信息化、智能化的需求也越來(lái)越高[1]，特別是在計(jì)算機(jī)硬件的教學(xué)中，不僅要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新，同時(shí)還要不斷加強(qiáng)教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，從而全面提高計(jì)算機(jī)教學(xué)的水平[2]。計(jì)算機(jī)硬件專業(yè)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)生只有通過(guò)實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)才能真正理解和掌握該課程的理論知識(shí)。因此，在計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)中，計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)是重要的一部分[3]。一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、硬件設(shè)施完善的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是學(xué)生快速學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的重要場(chǎng)所。當(dāng)前，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在著維護(hù)難度大、安全性較低等不足，已經(jīng)越來(lái)越不能滿足計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的實(shí)際需要。為此，提出一種基于云技術(shù)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法。在計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)中引入云技術(shù)，以云技術(shù)為支撐，使學(xué)生能夠根據(jù)自身的實(shí)際需求獲取計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的各類信息，從而提高了計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的水平。
2計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)的問(wèn)題以及云技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
2.1存在問(wèn)題
當(dāng)前階段，很多院校的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已經(jīng)難以滿足計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的實(shí)際需求，其存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：(1)維護(hù)難度大。當(dāng)前，一個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)經(jīng)常服務(wù)于多門專業(yè)或者課程，為了滿足不同專業(yè)或者課程的教學(xué)需要，維護(hù)人員經(jīng)常需要花大量的時(shí)間去安裝和更新各類軟件，從而極大地增加了計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)的使用成本。(2)安全性較低。計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)U盤等移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的使用也會(huì)使計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)引入大量的計(jì)算機(jī)病毒。若僅依靠還原卡來(lái)防范病毒，不僅會(huì)清除各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)也會(huì)清除各類軟件升級(jí)數(shù)據(jù)。因此，如何防范計(jì)算機(jī)病毒已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)中的一個(gè)重要課題。(3)軟件難以及時(shí)更新。在現(xiàn)有的教學(xué)模式下，計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的軟件經(jīng)常需要手動(dòng)更新，一些計(jì)算機(jī)考試軟件的運(yùn)行也需要特殊的軟件才能運(yùn)行。若準(zhǔn)備時(shí)間較短，計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的一些軟件就不能被及時(shí)更新，從而對(duì)相關(guān)計(jì)算機(jī)課程的考試計(jì)算造成影響。(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保存中的難題。學(xué)生知識(shí)水平往往存在著較大差異，為了滿足不同學(xué)生學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的連貫性，需要為學(xué)生保留一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)拷貝的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)病毒的防范又是個(gè)難題。
2.2云技術(shù)在計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的優(yōu)勢(shì)
利用云技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有以下顯著的優(yōu)勢(shì)：(1)降低了成本投入。由于所有的教學(xué)程序都是在云端運(yùn)行的，用戶端無(wú)需更高的存儲(chǔ)空間或者處理器，同時(shí)可以省去光盤驅(qū)動(dòng)器等配置，因此可以大幅度降低用戶端的投入。教師和學(xué)生在進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)中需要的所有服務(wù)都從云端獲取，學(xué)校僅需投入較低的云端接入設(shè)備即可。利用云技術(shù)能夠很好地滿足不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算的需求。云技術(shù)既降低了硬件的投入成本，同時(shí)也降低了人工維護(hù)成本。利用云技術(shù)可以對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的每一臺(tái)用戶終端中的應(yīng)用程序進(jìn)行批量安裝和升級(jí)，節(jié)省了大量的時(shí)間。(2)提高了平臺(tái)的性能。利用云技術(shù)能夠使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的計(jì)算機(jī)避免占用程序和后臺(tái)運(yùn)算能力，提高了用戶終端計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)速度和運(yùn)算速度，從而使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的整體性能得到大幅度提高。(3)安全性高。在計(jì)算機(jī)硬件的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，往往有多人共同使用同一臺(tái)設(shè)備，因此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)難以有效保存，安全性較低。而利用云技術(shù)，只需一個(gè)賬號(hào)，就能安全的保存各類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，且?guī)缀鯖](méi)有容量限制。本地實(shí)驗(yàn)平臺(tái)無(wú)需保存任何實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此不用擔(dān)心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)被竊取、破壞或者病毒感染等。同時(shí)，即使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的系統(tǒng)崩潰，也不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全性。因此，云技術(shù)能夠極大提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全性。
3系統(tǒng)設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的目的，就是為了使師生更好的利用現(xiàn)有的硬件資源和軟件資源，從而提高計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的效率，提高教學(xué)水平。因此，計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)該充分利用云技術(shù)等現(xiàn)有的IT技術(shù)，突破傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)室的觀念，最終將單純的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)資源與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。云技術(shù)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可分為云技術(shù)平臺(tái)部分、教學(xué)資源部分、信息系統(tǒng)部分等3個(gè)部分。
3.1云技術(shù)平臺(tái)
虛擬化技術(shù)是云技術(shù)中的一個(gè)重要分支，利用虛擬化技術(shù)能夠?qū)⑺锌捎玫挠布Y源組合成一個(gè)資源池，并將虛擬功能將資源池中的資源按照不同用戶的需求提供用戶。虛擬化是通過(guò)虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的，虛擬機(jī)是一種封閉運(yùn)行的軟件容器，在其內(nèi)部可以獨(dú)立運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，如同一臺(tái)真實(shí)的物理計(jì)算機(jī)。虛擬機(jī)包含自己的虛擬CPU、RAM存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)接口NIC。云技術(shù)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)包括虛擬中心服務(wù)器、虛擬化操作系統(tǒng)、用戶端和數(shù)據(jù)庫(kù)等4部分構(gòu)成。(1)虛擬中心服務(wù)器(vCenterServer)。中心服務(wù)器采用的是兩臺(tái)型號(hào)為曙光天闊A840r-G的服務(wù)器，其配置為兩路12核2.1GHzCPU、64GECCDDR31333Registered內(nèi)存、4個(gè)1TB2.5英寸的SAS硬盤、1塊雙口千兆網(wǎng)卡、1個(gè)雙口8GbFCI-E光纖HBA卡、1+1冗余電源模塊。利用虛擬化技術(shù)能夠?qū)⒎⻊?wù)器中的處理器、內(nèi)存、硬盤及網(wǎng)絡(luò)資源等虛擬化為多臺(tái)虛擬機(jī)，虛擬機(jī)可從服務(wù)器中運(yùn)行的ESX/ESXi獲取各類資源。硬盤陣列采用的是曙光DS600-F20，25塊2TBSATA硬盤能夠提供50T的存儲(chǔ)空間。(2)虛擬化操作系統(tǒng)(VMwarevSphere)。虛擬化操作系統(tǒng)至少存在于虛擬中心服務(wù)器中，在一臺(tái)高性能的服務(wù)器中安裝虛擬化操作系統(tǒng)，能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)平臺(tái)提供基本的數(shù)據(jù)服務(wù)，如訪問(wèn)權(quán)限控制、提供個(gè)性化配置等功能。它能夠?qū)⑺杏布Y源和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行統(tǒng)一分配，使所有虛擬機(jī)共享資源。虛擬化操作系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境中需要必要的域環(huán)境。若域環(huán)境具備則可直接使用，否則必須搭建必要的域環(huán)境。(3)用戶終端(ViewClient)。師生用戶需要在物理機(jī)中通過(guò)用戶終端遠(yuǎn)程訪問(wèn)虛擬桌面，用戶終端是用戶與虛擬化操作系統(tǒng)進(jìn)行交互操作的橋梁，因此可將其作為虛擬機(jī)的控制臺(tái)和虛擬操作系統(tǒng)的管理界面。(4)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的作用是對(duì)虛擬操作系統(tǒng)中所有的配置數(shù)據(jù)進(jìn)行組織分配。系統(tǒng)管理界面(ViewComposer)必須與虛擬化操作系統(tǒng)安裝在同一個(gè)虛擬機(jī)中。
3.2教學(xué)資源
計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的教學(xué)資源包括計(jì)算機(jī)原理、匯編語(yǔ)言、接口技術(shù)、JavaEE課程、C/C+課程、以及其他實(shí)訓(xùn)課程。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的目的就是能夠?qū)W(xué)生將理論與實(shí)踐融合在一起。平臺(tái)中的教學(xué)資源可作為軟件既服務(wù)(SAAS)部分，所有的計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)資源都是以服務(wù)的形式提供給師生用戶用于實(shí)驗(yàn)，也可以提供給國(guó)內(nèi)外其他院校使用。平臺(tái)中的教學(xué)資源都是計(jì)算機(jī)硬件方面理論與實(shí)踐相結(jié)合的資源，其核心是計(jì)算機(jī)硬件的實(shí)驗(yàn)資源。將理論資源與實(shí)驗(yàn)資源相結(jié)合用于計(jì)算機(jī)硬件的教學(xué)，能夠極大地提高教學(xué)質(zhì)量。
3.3信息化系統(tǒng)
平臺(tái)中的信息化系統(tǒng)主要包括教學(xué)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)管理等3個(gè)子系統(tǒng)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)理論課與實(shí)驗(yàn)課的教學(xué);計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件實(shí)際操作培訓(xùn);實(shí)驗(yàn)管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。信息化系統(tǒng)以WebService的數(shù)據(jù)格式為師生提供訪問(wèn)接口，用于訪問(wèn)3個(gè)子系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中各類資源能夠同時(shí)服務(wù)于計(jì)算機(jī)硬件的理論教學(xué)、案例教學(xué)、學(xué)生實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)管理、教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面。
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