基于云服務(wù)的高職嵌入式專業(yè)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)初探

但唐仁　張運(yùn)生等

摘要：利用基于桌面云技術(shù)和虛擬集群技術(shù)的虛擬實(shí)訓(xùn)室系統(tǒng)，能夠有效解決高職實(shí)訓(xùn)資源緊張帶來(lái)的一系列問(wèn)題，已成為高職院校實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的一種有效補(bǔ)充。本文探討了基于云服務(wù)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)所具備的功能和建設(shè)實(shí)訓(xùn)室應(yīng)遵循的原則，著重介紹了基于云服務(wù)的高職嵌入式實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞：云服務(wù)；高職；嵌入式；實(shí)訓(xùn)室

中圖分類號(hào)：G710 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5727（2014）04-0168-03

隨著職業(yè)教育的發(fā)展與規(guī)模的逐步擴(kuò)大，高職院校每年在實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)中需要投入大量資金，卻依然無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的教學(xué)、實(shí)訓(xùn)和應(yīng)用與開(kāi)發(fā)等需求。建立基于桌面云技術(shù)和虛擬集群技術(shù)的虛擬實(shí)訓(xùn)室系統(tǒng)，使用桌面云技術(shù)取代傳統(tǒng)PC，以虛擬實(shí)訓(xùn)代替實(shí)際實(shí)訓(xùn)，提供實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)，能夠有效解決高職實(shí)訓(xùn)資源緊張帶來(lái)的一系列問(wèn)題，已成為高職院校實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的一種有效補(bǔ)充。由于嵌入式智能家居實(shí)訓(xùn)室建設(shè)技術(shù)更新快，所以淘汰率高，投入大。如何利用云服務(wù)平臺(tái)更大程度地節(jié)約成本，同時(shí)提高實(shí)訓(xùn)效率，是各個(gè)高職院校面臨的問(wèn)題。

基于云服務(wù)建設(shè)的實(shí)訓(xùn)室應(yīng)具備的功能

（一）計(jì)算資源共享（基礎(chǔ)即服務(wù)，IaaS）

學(xué)生可以通過(guò)虛擬桌面連接訪問(wèn)云端的各種計(jì)算資源，在虛擬機(jī)上進(jìn)行文檔編寫、軟件開(kāi)發(fā)、設(shè)備調(diào)試等。

虛擬機(jī)的軟硬件配置，如CPU主頻、內(nèi)存大小、操作系統(tǒng)等，可以很方便地被定制以滿足不同的實(shí)訓(xùn)需求，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源共享，也減少實(shí)體PC機(jī)所帶來(lái)的升級(jí)和維護(hù)成本。

（二）存儲(chǔ)資源共享（云存儲(chǔ)，Cloud Storage）

構(gòu)建云存儲(chǔ)平臺(tái)，在云平臺(tái)的基礎(chǔ)之上通過(guò)分布式集群，將現(xiàn)有的大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備集合起來(lái)協(xié)同工作，對(duì)外提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)接口，為各類文檔的發(fā)布、下載提供一個(gè)共享平臺(tái)。

（三）平臺(tái)共享（平臺(tái)即服務(wù)，PaaS）

不管是對(duì)傳統(tǒng)的CS架構(gòu)、BS架構(gòu)，還是對(duì)移動(dòng)App而言，服務(wù)端應(yīng)用在完整的軟件解決方案中起著一種不可或缺的作用。

純客戶端應(yīng)用現(xiàn)階段已經(jīng)無(wú)法滿足用戶的需求，因此，應(yīng)構(gòu)建類似于Google App Engine的云平臺(tái)，使學(xué)生可以在云上測(cè)試、部署、推廣自己的服務(wù)端應(yīng)用。

（四）應(yīng)用共享（軟件即服務(wù)，SaaS）

在平臺(tái)共享的基礎(chǔ)上，在云端搭建課程管理系統(tǒng)、考試（訓(xùn)練）系統(tǒng)、在線辦公系統(tǒng)等服務(wù)端應(yīng)用，為教師、學(xué)生提供軟件服務(wù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用共享。

基于云服務(wù)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)所遵循的原則

（一）可擴(kuò)展性原則

為了保護(hù)已有的投資以及不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)必須具有靈活的結(jié)構(gòu)并留有合理的擴(kuò)充余地，以便根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儎?dòng)和擴(kuò)充；主要業(yè)務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)采用開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和變化。因此，需要設(shè)計(jì)成一個(gè)便于擴(kuò)展的系統(tǒng)架構(gòu)，系統(tǒng)應(yīng)具備良好的擴(kuò)展能力并能夠便捷地進(jìn)行擴(kuò)展。

（二）合理性原則

在一定的資金條件下，以適當(dāng)?shù)耐度?，建立性能價(jià)格比高的、先進(jìn)的、完善的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。所有軟硬件的選型和配置要堅(jiān)持性能價(jià)格比最優(yōu)原則，同時(shí)兼顧與已有設(shè)備和系統(tǒng)的互聯(lián)互通能力，以及與目前操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的兼容性。在滿足系統(tǒng)性能、功能并考慮到在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)不失去先進(jìn)性的條件下，盡量取得整個(gè)系統(tǒng)的投入合理性，以構(gòu)成一個(gè)性能價(jià)格比優(yōu)化的應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能地運(yùn)用虛擬化、云計(jì)算等新技術(shù)，以符合未來(lái)的技術(shù)發(fā)展方向。這種設(shè)計(jì)方法可以最大化地利用投資，并在利用率、管理、能源等各方面提高用戶投資的效率，降低總體成本，減少浪費(fèi)的發(fā)生。

（三）可靠性原則

系統(tǒng)要具有高可靠性及強(qiáng)大的容錯(cuò)能力。該系統(tǒng)必須保證7×24全天候不間斷地工作，核心設(shè)備如數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備具有全容錯(cuò)結(jié)構(gòu)，并具有熱插拔功能，可帶電修復(fù)有關(guān)故障而不影響整個(gè)系統(tǒng)的工作，設(shè)計(jì)應(yīng)保持一定數(shù)量的冗余以保證整體系統(tǒng)的高可靠性和高可用性。即便是在系統(tǒng)建設(shè)初期也要著重考慮系統(tǒng)可用性、可靠性問(wèn)題，防止出現(xiàn)系統(tǒng)停頓等問(wèn)題造成信息系統(tǒng)的中斷服務(wù)。通過(guò)結(jié)合云計(jì)算等新技術(shù)，可以更好地提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。

（四）可管理性原則

選擇基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)放的技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的設(shè)備，要利于日后擴(kuò)展，便于向更新技術(shù)的升級(jí)與銜接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)較長(zhǎng)的生命力，保證未來(lái)在系統(tǒng)上進(jìn)行有效的開(kāi)發(fā)和使用，并為今后的發(fā)展提供一個(gè)良好的環(huán)境。在設(shè)計(jì)、組建云計(jì)算系統(tǒng)時(shí)，采用先進(jìn)的、標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。在選購(gòu)服務(wù)器、存儲(chǔ)和連接設(shè)備時(shí)，選用同類型的系列產(chǎn)品，確保系統(tǒng)部件間的嚴(yán)密配合和無(wú)縫聯(lián)接，并獲得良好的售后服務(wù)和技術(shù)支持。整個(gè)系統(tǒng)建成后整理一套完整的文檔資料，以便提高整個(gè)系統(tǒng)的可管理性與可維護(hù)性。

基于云服務(wù)的嵌入式實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的方案

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)已成為高職高專信息產(chǎn)業(yè)類熱門專業(yè)之一。其中，智能家居技術(shù)在該專業(yè)中占有重要位置。智能家居實(shí)訓(xùn)室建設(shè)因技術(shù)更新快，淘汰率高，投入大，是各個(gè)高職院校面臨的普遍問(wèn)題。本實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案的基本思路是在少量的基本智能家居實(shí)訓(xùn)設(shè)備基礎(chǔ)上，利用云服務(wù)功能更大程度地節(jié)約成本，同時(shí)提高實(shí)訓(xùn)效率。

（一）云服務(wù)平臺(tái)的搭建

云服務(wù)以互聯(lián)網(wǎng)為載體，國(guó)際上已經(jīng)有Google、Amazon、IBM、微軟等一大批知名公司做出來(lái)的產(chǎn)品，并且在IaaS、PaaS、SaaS等各個(gè)層面形成豐富的應(yīng)用和成熟的配套商業(yè)機(jī)制。在我國(guó)以中興通訊股份有限公司（ZTE iRAI虛擬桌面云技術(shù)）、華為技術(shù)有限公司（華為桌面云解決方案）、中國(guó)長(zhǎng)城計(jì)算機(jī)深圳股份有限公司（長(zhǎng)城桌面云方案）為代表的IT公司也提出來(lái)自己的云服務(wù)解決方案。通過(guò)對(duì)技術(shù)資料進(jìn)行梳理，對(duì)當(dāng)前云計(jì)算提供商的典型解決方案分類進(jìn)行的綜合評(píng)析，如表1所示。endprint

由于云服務(wù)涉及的技術(shù)細(xì)節(jié)較多，并要求有很強(qiáng)的靈活性，不適合全部采用某一家公司的解決方案。在前期部分采用公司方案的基礎(chǔ)上，通過(guò)開(kāi)源組件搭建自己的私有云平臺(tái)，積累自己的云技術(shù)，可以為后續(xù)云服務(wù)的研發(fā)、人才的培養(yǎng)、技術(shù)輸出服務(wù)做好鋪墊。通過(guò)對(duì)云技術(shù)方案的調(diào)研及對(duì)以上方案的比選，可采用以下開(kāi)源方案，如下頁(yè)表2所示。

（二）智能家居實(shí)景系統(tǒng)的建設(shè)

所謂智能家居實(shí)景系統(tǒng)就是模擬真實(shí)的家居環(huán)境，將現(xiàn)代家居的需求在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室實(shí)現(xiàn)。這樣的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能充分展示智能家居的功能，使學(xué)生對(duì)智能家居有全面、直觀的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也符合高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。但這樣的實(shí)景系統(tǒng)價(jià)格往往比較昂貴，一個(gè)實(shí)訓(xùn)室也只能購(gòu)買一套，與云服務(wù)平臺(tái)結(jié)合起來(lái)，則既能達(dá)到實(shí)訓(xùn)效果，又能滿足眾多學(xué)生的需求。

智能家居實(shí)景系統(tǒng)是一個(gè)包括基于2.4G無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各類監(jiān)測(cè)以及家庭電器自動(dòng)控制在內(nèi)的智能家庭實(shí)景，如圖1所示，包含的單元有：（1）家庭室內(nèi)監(jiān)控部分。主要有室內(nèi)防盜監(jiān)測(cè)、室內(nèi)溫濕度監(jiān)測(cè)、室內(nèi)光照度監(jiān)測(cè)、雨滴監(jiān)測(cè)、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)等等。（2）智能家庭控制軟件。主要有智能家庭監(jiān)測(cè)及控制軟件（ARM端、PC端）、智能家庭系統(tǒng)服務(wù)器端、WebSever軟件等等。（3）家庭內(nèi)電器智能化控制。主要有智能冰箱、監(jiān)控屏幕、電動(dòng)雨篷控制系統(tǒng)、智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)窗簾、智能電源系統(tǒng)等等。

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，為適應(yīng)新概念、新技術(shù)快速發(fā)展的需要，高校實(shí)驗(yàn)室批量購(gòu)置的設(shè)備如何提供更新支持成為日趨嚴(yán)重的問(wèn)題。高效率、低成本、節(jié)能等需求凸顯，改變傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)室建設(shè)模式迫在眉睫。云服務(wù)可利用虛擬化技術(shù)構(gòu)建虛擬化資源池，快速部署云端的資源以獲取服務(wù)，動(dòng)態(tài)組織異構(gòu)資源，構(gòu)建不同的應(yīng)用環(huán)境，使存儲(chǔ)空間等資源共享，與嵌入式專業(yè)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)結(jié)合起來(lái)，事實(shí)證明，能實(shí)現(xiàn)以最小的投入達(dá)到效益最大化。

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（責(zé)任編輯：謝良才）endprint