基于云平臺的高校機(jī)房管理系統(tǒng)設(shè)計探索與研究

范順良

摘要：該文針對高校應(yīng)用云平臺建設(shè)新型機(jī)房，充分考慮老師、學(xué)生以及管理人員的需求對機(jī)房多方面的功能進(jìn)行設(shè)計。包括云機(jī)房的整體設(shè)計、管理平臺的功能設(shè)計、服務(wù)平臺的功能設(shè)計三個方面。其中整體設(shè)計主要是考慮云平臺的系統(tǒng)架構(gòu)；管理平臺的功能設(shè)計主要是針對機(jī)房管理員的需求；服務(wù)平臺的設(shè)計主要針對老師和學(xué)生的需求。通過這些設(shè)計一方面讓基于云平臺的新型機(jī)房更加契合各方需求，另一方面云平臺的新型機(jī)房也解決了傳統(tǒng)機(jī)房一些詬病。

關(guān)鍵詞：云平臺；云終端；云平臺管理平臺

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）11-0240-02

云平臺是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云平臺應(yīng)用到高校機(jī)房的建設(shè)中來，能夠?qū)崿F(xiàn)硬件資源充分利用，能夠?qū)崿F(xiàn)長時間無差錯的運行，能夠便利機(jī)房性能升級和維護(hù)。但是如何將云平臺和機(jī)房教學(xué)實踐充分的結(jié)合起來需要根據(jù)老師學(xué)生以及管理員的需求進(jìn)行功能設(shè)計。本文通過充分考慮各方需求對云機(jī)房功能設(shè)計進(jìn)行全方位的設(shè)計。

1 云機(jī)房的整體設(shè)計

云機(jī)房是利用云技術(shù)對資源有效應(yīng)用的一種模式，通過云平臺建立統(tǒng)一的資源池，整合計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲、服務(wù)等資源。根據(jù)高校機(jī)房的特點我們采用私有云的部署方式，將高校云機(jī)房架構(gòu)分為三個層次：基礎(chǔ)設(shè)施、虛擬資源層、平臺管理層。

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施層

硬件的合理選擇才能達(dá)到配置的最高性價比。作為普通高校一個機(jī)房終端一般在40到60臺之間。而機(jī)房私有云平臺承載的虛擬機(jī)過少，不利于虛擬平臺開發(fā)成本的分?jǐn)?，按照現(xiàn)有開發(fā)成本分?jǐn)傄话阍?00到300臺終端較為合理。本文按照四個機(jī)房240個終端進(jìn)行硬件配置，硬件的組成如圖1。

1.2 虛擬資源層

虛擬層是利用虛擬技術(shù)，把多臺服務(wù)器資源進(jìn)行整合，形成一個可以由管理平臺按需進(jìn)行資源分配的資源池。虛擬機(jī)將根據(jù)桌面PC機(jī)來評估需要的cup數(shù)量。由于機(jī)房課程是根據(jù)要用到軟件來判斷需要的資源，在分配虛擬機(jī)時平臺可以對虛擬的cup數(shù)量進(jìn)行調(diào)控。虛擬內(nèi)存根據(jù)服務(wù)器提供的物理內(nèi)存大小，在虛擬資源層我們可以在管理平臺進(jìn)行分配。按照系統(tǒng)需要的儲存容量來分配儲存大小。

1.3 平臺管理層

平臺管理層主要是為管理員提供一個管理虛擬資源以及調(diào)整服務(wù)的一個接口。平臺管理層采用了B/S模式。該層在虛擬資源層和服務(wù)應(yīng)用之間。該層提供了系統(tǒng)管理，提供了應(yīng)用廣泛的操作系統(tǒng)、提供了資源池中內(nèi)存、cpu、網(wǎng)絡(luò)等資源進(jìn)行分配的可視化接口。

2 管理平臺功能設(shè)計

云機(jī)房的管理平臺主要提供機(jī)房管理員對云平臺提供的服務(wù)進(jìn)行有效簡便的管理。主要可以分為五個方面，一是系統(tǒng)；二是資源；三是課程表；四是課程；五是教室。這五個方面能夠全面的對云機(jī)房進(jìn)行管理

2.1 系統(tǒng)

云平臺的管理系統(tǒng)中功能主要有三個方面，第一是用戶管理，為了保障云平臺的正常運行和安全系統(tǒng)必須進(jìn)行用戶管理，通過用戶管理來進(jìn)行添加用戶。只有被添加的用戶，輸入正確的密碼才能登錄到管理平臺；第二是監(jiān)控，管理員通過監(jiān)控功能，從cpu、內(nèi)存、磁盤空間、網(wǎng)絡(luò)、磁盤I/O五個方面實時監(jiān)控。通過主機(jī)列表選擇不同主機(jī)來查看主機(jī)信息；第三授權(quán)管理主要是為保護(hù)私有云的知識產(chǎn)權(quán)。上傳授權(quán)文件后，則以授權(quán)文件中的授權(quán)日期為準(zhǔn)。授權(quán)文件又分為試用授權(quán)和正式授權(quán)。試用授權(quán)有使用期限，正式授權(quán)可以無限期使用。如果系統(tǒng)時間超過默認(rèn)的90天試用期或者試用授權(quán)文件中指定的截止日期，管理臺只有授權(quán)功能可用，直到用戶上傳了新的可用的授權(quán)文件才能恢復(fù)正常使用。

2.2 資源

資源管理是云平臺管理的主要功能，它包括添加主機(jī)、添加虛擬機(jī)、終端管理、虛擬機(jī)管理、數(shù)據(jù)盤管理、網(wǎng)段管理、ISO鏡像管理、待分配模板八大功能。添加主機(jī)的功能是對云服務(wù)器進(jìn)行管理，可以方便地添加服務(wù)器增加平臺的總體性能。添加虛擬機(jī)主要是對虛擬機(jī)的數(shù)量進(jìn)行管理，虛擬機(jī)的數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行刪減，從而達(dá)到靈活分配主機(jī)資源的目的。終端管理主要是對終端IP地址、MAC地址、虛擬機(jī)MAC地址、終端類型進(jìn)行設(shè)置和查看，可以通過終端管理了解終端的運行情況。虛擬機(jī)管理可以查看不同教室當(dāng)前擁有的學(xué)生虛擬機(jī)，可以刪除發(fā)生故障的虛擬機(jī)。數(shù)據(jù)盤管理可以管理虛擬機(jī)數(shù)據(jù)盤大小以及數(shù)據(jù)盤的清理策略。網(wǎng)段管理主要是對機(jī)房虛擬機(jī)的網(wǎng)段進(jìn)行設(shè)置，可以為不同教室分配不同的網(wǎng)段。ISO鏡像管理主要為虛擬機(jī)提供不同的安裝系統(tǒng)，為不同課程提供不同的操作系統(tǒng)。

2.3 課程表

主要可以實現(xiàn)教學(xué)活動完全自動化，可以實現(xiàn)到點自動上課下課等功能。新建課時輸入課時名稱、天課時數(shù)、選擇每一個課時的時間段，就可以新建一個課時。新建課表可以添加課表，設(shè)置不同時段需要啟動不同的課程。點擊添加課表進(jìn)行設(shè)置生效日期，簡單快捷。綁定課表主要是將課表分配到不同的教室，教室課程不同，課表不同，通過綁定實現(xiàn)按課表自動切換不同的系統(tǒng)。

2.4 課程

系統(tǒng)中將云教室中虛擬機(jī)上的系統(tǒng)統(tǒng)稱為課程，用戶可為不同的班級、專業(yè)制作相應(yīng)的課程，可以方便、快速地開展教學(xué)活動。課程中主要可以新建課程，更改課程，關(guān)閉課程，同步課程四個功能。新建課程主要通過ISO鏡像或者繼承已有課程，根據(jù)課程需要對相應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行修改。關(guān)閉課程主要是針對暫時不需要使用的課程系統(tǒng)，可以進(jìn)行關(guān)閉。同步課程的主要是將課程分配到不同的教室，通過查看同步課程的進(jìn)度條了解同步情況。

2.5 教室

教室是云平臺的最小邏輯單元，用以對整個教學(xué)活動的集中管理和使用。教室一共包含了課程、教師模板、網(wǎng)段、教師機(jī)、學(xué)生機(jī)五個主要元素，通過網(wǎng)段來隔離教室。通過新建教室來增加新的云機(jī)房。更改教室可以修改教室的配置，達(dá)到對教師屬性的合理配置。管理課程可以根據(jù)教室課程的需要，對不同教室添加相應(yīng)的課程。刪除教室，單個教室不需要時可以通過刪除教室來釋放資源。

3 云機(jī)房服務(wù)平臺設(shè)計

云機(jī)房的服務(wù)平臺設(shè)計需要符合高校機(jī)房教學(xué)、實踐的場景，而且需要考慮老師已經(jīng)養(yǎng)成的教學(xué)習(xí)慣，在服務(wù)上盡可能多地使用老師熟悉的場景。云機(jī)房的教學(xué)場景主要設(shè)計有對終端機(jī)的開機(jī)關(guān)機(jī)控制模塊和課程選擇模塊，以及教學(xué)過程管理工具模塊。

3.1 云教室

云教室主要是考慮教學(xué)開始以及教學(xué)結(jié)束時對終端機(jī)需要進(jìn)行的一系列的操控。設(shè)置有開機(jī)關(guān)機(jī)、選擇課程、禁用和開啟網(wǎng)絡(luò)與USB的功能。當(dāng)云終端開機(jī)后，終端的桌面顯示有哪些課程可以選擇，老師通過課程選擇功能進(jìn)入需要的課程，同時根據(jù)需要進(jìn)行usb、網(wǎng)絡(luò)是否開通。

3.2 教師端

教師端的功能主要應(yīng)用于教學(xué)場景。功能有屏幕廣播，老師通過屏幕廣播來將教師機(jī)的桌面實時推送到學(xué)生的終端，學(xué)生可以看到老師的屏幕演示，在老師進(jìn)行廣播期間，學(xué)生不能對屏幕進(jìn)行操作。屏幕監(jiān)控功能，老師結(jié)束屏幕廣播后，可以在屏幕監(jiān)控功能中，查看學(xué)生屏幕，了解學(xué)生練習(xí)的情況。學(xué)生演示功能，老師需要學(xué)生來展示自己的作品時，老師只需要選中該學(xué)生機(jī)，那么該學(xué)生的屏幕就可以推送到其他終端的屏幕上。收發(fā)作業(yè)是教師端十分重要的功能，老師可以通過這個功能發(fā)送上課需要的素材，學(xué)生通過這個功能將課堂上老師要求的作業(yè)發(fā)送給老師。添加新的軟件可以為終端實時添加一些臨時軟件。

基于云平臺的高校新型機(jī)房管理系統(tǒng)的設(shè)計全面闡述了從云平臺架構(gòu)到上層應(yīng)用的設(shè)計以及管理功能的設(shè)計，能夠有效避免傳統(tǒng)機(jī)房的弊端，而且能夠很好地滿足教學(xué)和管理的需求。雖然本設(shè)計是依據(jù)老師、學(xué)生、系統(tǒng)管理員的需求來進(jìn)行設(shè)計的，但一些深層次的需求還有待進(jìn)一步的深挖，我相信系統(tǒng)在以后的應(yīng)用中還會出現(xiàn)更多的需求，各方面的設(shè)計都還有可以進(jìn)一步細(xì)化的空間。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔文，國勇.基于校園網(wǎng)的云計算應(yīng)用初探[J].微計算機(jī)信息，2010（18）： 221.

[2] 劉夏.云桌面應(yīng)用研究概述[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2014（7）：12-16.

[3] 吳媛媛.桌面技術(shù)在計算機(jī)機(jī)房管理中的應(yīng)用[J].林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2015（10）：94-96.

[4] 弋才勇，同江，秀亮.簡析網(wǎng)絡(luò)云平臺系統(tǒng)[J].信息通信，2014（10）：151-152.