摘 要：隨著高校教學改革的深入推進，社會信息技術(shù)的飛速發(fā)展，有效提高高校實驗室實驗平臺的利用率，增強高校實驗室實驗平臺的服務能力，已經(jīng)成為亟待解決的問題。本文采用云計算技術(shù)，提出了基于云計算的數(shù)字實驗平臺的構(gòu)建方案，使得傳統(tǒng)數(shù)字實驗平臺的交互性、開放性和優(yōu)化性得到有效提高。

關(guān)鍵詞：云計算 數(shù)字實驗平臺 資源調(diào)度

中圖分類號：TP3-05 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0031-01

1 基于云計算的數(shù)字實驗平臺的構(gòu)建意義

高校學生實驗活動是學習科學知識的重要課程，有利于培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識。由此，高校實驗室建設(shè)是考核高校教學水平的關(guān)鍵指標。數(shù)字實驗平臺的發(fā)展建設(shè)需要遵循節(jié)約資源、合理配置、高效服務、標準開放等原則。因此，本文結(jié)合云計算技術(shù)，對數(shù)字實驗平臺的建設(shè)進行深入研究。為了能夠有效提高高校傳統(tǒng)數(shù)字實驗平臺的資源優(yōu)化配置和服務能力，結(jié)合云計算技術(shù)，提出了基于云計算的數(shù)字實驗平臺的建設(shè)方案，為高校用戶提供實驗資源服務，屬于一種創(chuàng)新應用模式，改善了傳統(tǒng)數(shù)字實驗平臺的限制和束縛，促進數(shù)字實驗平臺的規(guī)范化、標準化、高效化發(fā)展?；谠朴嬎愕臄?shù)字實驗平臺的建設(shè)目標是使實驗平臺能夠滿足用戶開放性需求，以及資源合理配置，實現(xiàn)高校學科與學科之間資源信息的交換共享，提高實驗平臺的利用率。對于數(shù)字實驗平臺的發(fā)展建設(shè)具有良好的促進作用。隨著云計算技術(shù)的飛速發(fā)展，為建設(shè)規(guī)范、開放、高校的數(shù)字實驗平臺提供了有力支持。因此，如何能夠高效利用云計算技術(shù)，建設(shè)一套性能良好、利用率高、標準規(guī)范的基于云計算的數(shù)字實驗平臺仍然需要進一步探索研究。

2 基于云計算的數(shù)字實驗平臺的總體設(shè)計

2.1 平臺設(shè)計目標

基于云計算的數(shù)字實驗平臺指的是通過云計算技術(shù)，將高校的海量實驗資源進行有效整合，將實驗資源“云”化，向用戶提供需要的實驗資源?；谠朴嬎愕臄?shù)字實驗平臺將用戶提出的實驗資源需求當作一個具體實驗任務，按照優(yōu)先級別形成任務資源池之后實施實驗任務分配，還能夠根據(jù)不同的功能將任務資源池重新分為多個具體功能資源池，以實現(xiàn)實驗資源的統(tǒng)一調(diào)度。

基于云計算的數(shù)字實驗平臺的實驗資源可以根據(jù)高校實驗室設(shè)備的配置情況隨時實現(xiàn)資源擴容，高校學科內(nèi)實驗資源呈現(xiàn)交互共享，學科與學科之間的實驗資源也可以實現(xiàn)交互共享，因此，這種數(shù)字實驗平臺具有良好的開放性和擴展性，真正提高實驗資源的利用效率。

2.2 平臺體系架構(gòu)

（1）資源層；資源層負責有效整合各個學科的海量實驗資源，成為一個資源池。資源層由大量實驗設(shè)備組成，可以根據(jù)高校實驗教學需求的提升隨時實現(xiàn)擴展。（2）平臺層；平臺層的是負責對實驗資源進行統(tǒng)一調(diào)度，完成實驗任務的合理分配。平臺層包括實驗資源管理器、任務管理器和資源調(diào)度管理器，是整個數(shù)字實驗平臺的核心部分，能夠隨時整合各個學科的實驗資源，為用戶提供動態(tài)服務。（3）應用服務層；應用服務層主要為使用實驗資源的用戶提供相關(guān)接口，方便用戶通過互聯(lián)網(wǎng)對實驗資源發(fā)起訪問，用戶利用各種服務接口隨時能夠接入到應用服務層，對自己需要的實驗資源進行訪問。

3 基于云計算的數(shù)字實驗平臺的詳細設(shè)計

（1）資源管理器；基于云計算的數(shù)字實驗平臺的資源管理器主要對接入實驗設(shè)備的資源進行管理，向用戶提供實驗資源服務，具有三個功能，分別是實驗資源劃分、實驗資源分析和實驗功能等級標注。資源管理器接入的實驗設(shè)備分為兩種：一是物理資源。二是虛擬資源。當物理實驗設(shè)備接入到平臺中，要按照虛擬化情況進行分組，根據(jù)實驗設(shè)備的不同功能分別執(zhí)行實驗資源池的任務，每一個功能資源池都包含了多個物理實驗資源節(jié)點，或者由多個虛擬機資源節(jié)點構(gòu)成，當完成對資源節(jié)點的標注之后，成為能夠滿足用戶實際需求的資源池。（2）任務管理器；基于云計算的數(shù)字實驗平臺的任務管理器負責對實驗任務進行處理，具有實驗任務分析、實驗任務劃分和實驗任務優(yōu)先級標注三個功能。當任務管理器接收到用戶提出的請求之后，對實驗任務進行分析，按照用戶實際需求和執(zhí)行時間，以及實驗任務的優(yōu)先級別插入到實驗任務隊列中，再按照實驗任務的特點進行任務分割，形成多個具體實驗任務，完成對具體實驗任務的標注之后，形成一系列實驗任務池。（3）資源調(diào)度器；基于云計算的數(shù)字實驗平臺的資源調(diào)度前主要負責完成對任務池的實驗資源分配和調(diào)度管理，實現(xiàn)實驗任務與實驗資源的最佳匹配。而且，資源調(diào)度器還能夠?qū)嶒炄蝿蘸蛯嶒炠Y源進行檢測，對實驗任務的執(zhí)行情況、實驗資源的統(tǒng)一調(diào)度進行有效管理。當實驗任務執(zhí)行完成之后將信息返回給用戶，釋放實驗任務分配到的資源。

4 基于云計算的數(shù)字實驗平臺的核心模塊設(shè)計——資源調(diào)度

（1）資源池調(diào)度器；資源池調(diào)度器主要負責對實驗任務完成過程中需要的實驗功能資源池進行分配。功能資源池是具有某種特定功能的實驗資源的整合，包括物理實驗設(shè)備，以及虛擬機設(shè)備等等，可以并行處理多個實驗任務，由此可見，在實驗資源分配過程中如果想要花費最少、執(zhí)行最快，對臨近實驗任務的資源池的選擇非常重要。（2）負載均衡器；負載均衡器主要負責保證實驗功能資源池的負載均衡，在功能資源池由虛擬機組成的情況下，需要通過對虛擬機進行配置達到預留資源的目的；在功能資源池由物理實驗設(shè)備組成的情況下，需要通過資源分配策略來達到資源功能池的負載均衡，目的都是為了保證功能資源池能夠向用戶提供資源服務。（3）綜合調(diào)度器；綜合調(diào)度器的主要功能是監(jiān)控實驗資源的運行情況，當物理實驗設(shè)備或虛擬實驗設(shè)備出現(xiàn)故障問題時，通過及時調(diào)度調(diào)整選擇適當?shù)倪w移主機，保證實驗資源的動態(tài)遷移，使得數(shù)字實驗平臺的資源節(jié)點能夠穩(wěn)定運行。

5 結(jié)論

綜上所述，本文分析了目前高校傳統(tǒng)數(shù)字實驗平臺存在的問題，提出了數(shù)字實驗平臺的發(fā)展方向，給出了基于云計算的數(shù)字實驗平臺的構(gòu)建方案，詳細闡述了基于云計算的數(shù)字實驗平臺的核心模塊—— 三層資協(xié)同源調(diào)度機制。本文采用云計算技術(shù)，將高校各個學科的實驗資源整合之后形成資源池，按照用戶實際需求為其提供服務。因此，本文提出的基于云計算的數(shù)字實驗平臺具有開放性強、規(guī)模龐大、按需服務等特點。

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