运用桌面云技术的高校实验室管理系统设计,本文是关于高校实验室方面学年毕业论文范文与实验室管理系统和桌面云技术和高校类学术论文怎么写.
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摘 要：高校机房实验室管理承担着对计算机、软件、网络与电力设备、仪表仪器、工具、日程、人员等进行管理和配置的多项业务,并肩负着安全防护的责任,内容繁多,流程复杂,工作量巨大.云计算技术作为新型信息管理模式,成为未来实验室管理的主要发展方向.论文研究桌面云计算技术与机房实验室管理相结合的运用模式,针对医工学院专业机房实验室的实际情况,提出了云环境下构建虚拟实验室架构、桌面虚拟化技术和服务器虚拟化技术对资源访问和管理的方法,设计实现了桌面云技术实验室管理系统（Desktop Cloud Laboratory Management System,DCLMS）提供多样灵活的实验环境,并实现了多种实验室管理功能,以适应多种实验教学活动的需求.
关键词：桌面云技术；实验室管理系统；虚拟化；系统架构；信息管理模式
一、前言
机房实验室是高校教学资源的重要组成部分,承担着实验课、课程设计、毕业设计、课外科研、等级考试、资格考试、师资培训等活动,既是学生课内实验、培养动手能力和创新能力的场地,也是提供多种社会技术服务的场所.高校机房实验室需要完成资源管理和配置任务,包括计算机、软件、网络与电力设备、仪表仪器、工具、日程、人员等业务,并肩负着安全防护的责任,内容繁多,流程复杂.根据近年来我校医工学院机房实验室管理的实际情况,存在的主要问题有：
系统更新耗时多.为满足不断变化的教学需求,需要经常升级或重新搭建软硬件环境.以操作系统和常用软件的升级为例,通常是先制作出母版计算机,再通过局域网传给其他计算机,这一安装时间较长,且整个过程需专人监控和干涉.
受制于机器的配置和位置.不同机房的计算机不仅硬件配置不完全一致,而且位置分散,使得系统维护更新需要分多次进行,管理人员要分别管理各个机房.
资源没能得到有效利用.每个实验室配置一台服务器,一台服务器仅能管理一个机房的机器,不同服务器任务的负荷不平衡；日程安排为手工操作,机房活动密度不均匀,监管功能不完善,一些实验室设备资源利用率较低.
实验室功能单一.实验室功能主要按专业来划分,如计算机基础实验室、网络技术实验室、移动开发实验室等,每个实验室只安装相关课程所用到的软件,只支持有限的课程实验,几乎不支持资源交互共享.
安全隐患多.来自本地和网络的病毒入侵、端口攻击、拒绝服务、远程攻击等造成系统卡顿、网络中断、数据丢失,无法保障实验环境的稳定性和可靠性.
随着机器设备配置要求的提高,使用频次的增加,规模的扩大,现有机房实验室管理模式已经不能很好地满足实验教学的需求,迫切需要运用新技术和新方法对其进行变革.
云计算是一种基于互联网相关业务的增加、使用和交付模式,这种模式可通过可用便捷的网络访问,快速高效地根据用户需求获取网络、服务器、存储、应用软件等资源.我们把云桌面技术运用于高校机房实验室资源管理,设计实现了桌面云技术实验室管理系统（Desktop Cloud LaboratoryManagement System,DCLMS）,不仅高效整合了多类教学资源,而且形成了自动化的集中管理,有效地解决了诸多管理困难,促进了实验室的功能.下面分三部分,分别介绍桌面云技术运用于实验室管理的思路,阐述基于桌面云的实验室管理的整体方案和架构设计和管理系统的模块功能.
二、桌面云技术运用于实验室管理的思路
云计算技术为与网络相连的多种终端设备提供了访问云服务器端的应用程序的功能.桌面云属于云计算技术的应用领域,是一种基于服务器的瘦客户端计算模型,后台服务器承担计算功能,而本地终端不承担计算任务.
桌面云技术架构分为客户终端和服务器端两大部分：客户终端安装有独立的嵌入式操作系统,通过远程桌面协议,访问云服务器端的虚拟桌面,为客户提供人机交互功能；服务器端承担操作系统的运行、应用软件过程和数据存储任务.其核心是桌面虚拟化技术,将用户桌面环境放置在远程服务器端,终端用户使用远程会话协议通过网络接入桌面,再通过连接*服务把用户桌面关联起来,以虚拟化的形式实现管理功能,并且可根据实际需求进行动态改变[1].
桌面云技术将所有的桌面虚拟机在数据中心进行托管,统一管理所有的虚拟机,不再需要管理人员对于分布在不同位置和不同配置的计算机进行分别管理.并且,由于客户端不需要进行计算,所以计算机的响应速度更快,能够为计算机使用者提供更好的用户体验.
三、桌面云技术实验室管理的系统架构设计和整体方案
本文充分调研国内外实验室管理系统的需求和管理模式,研究和分析云计算平台技术架构,结合学院机房实验室实际情况,设计了实验室管理系统,建立基于云计算的实验室管理系统整体布局图,涵盖硬件配置、相关信息流的建立和优化、中间件开发和其它相关系统.根据云计算的基础架构和DCLMS 的设计思想,设计管理系统架构如图1 所示.
云计算分为三个层次,最底层为IaaS,包含了访问控制组件和硬件虚拟化基础设施.IaaS 之上为PaaS 层,提供平台级服务,客户可以进行二次应用开发,例如提供.net 基础平台,客户即可将自己编写的基于.net 平台的应用程序部署在上面运行.最上层为SaaS 层,主要提供了身份认证、访问控制、服务总线、报表数据挖掘、工作流及常用应用开发平台等服务,包括样品管理、资源管理、事务管理、网络管理、数据管理、报表管理等环节,编写用户级的常规应用服务,并为第三方系统开发应用或服务提供接口服务,如财务系统,人事管理系统、短信平台、邮件平台等.
在客户端,包括PC 机以及移动智能终端,用户只需用浏览器就可开展业务工作,但需要进行相关的认证工作,以保证用户数据安全.因此在开发客户端安装安全认证软件.DCLMS 整体方案包括三个方面：应用虚拟化管理、桌面虚拟化管理、资源管理[2].
（1）应用虚拟化管理.在服务器上安装虚拟化软件,将虚拟桌面基础架构、桌面、应用等的服务器分别组成集群,便于在虚拟机上进行统一的监控和管理[3].整合计算机资源,将所有应用软件,作为一个软件资源池,云端服务器会根据用户需求合理调配资源,安装配置环境,充分发挥各种设备的性能.将应用集中部署到后台,在私有云上进行托管,实现对应用的集中管理.操作系统、应用和用户数据等所有的数据资源都集中到后台进行统一处理.网络通信协议能够将用户桌面传输到用户的终端上,用户在利用云桌面进行操作时能够具有本地操作的同等体验[2].
（2）桌面虚拟化管理.利用虚拟桌面管理软件对于桌面进行管理,能够提供高性能和可靠性的桌面投送.采用B/S 架构对于资源池进行统一管理,支持虚拟机的快速部署和策略调度.服务器端为用户提供内存计算资源,在一台服务器上安装虚拟化软件,把虚拟机用作虚拟桌面.
（3）资源管理.存储资源主要包括虚拟桌面提供系统空间、数据空间和管理空间,这些资源都存储在主存储器上,在桌面云系统工作过程中对于这些资源进行调用,同一个虚拟桌面云系统对于资源进行统一管理.对于服务器端主存储器进行安全防护,保证数据资源的安全性和有效性[3].
四、DCLMS 的模块功能
DCLMS 是一个面向多个校区、多个地点、多个实验室的管理信息系统,用云计算软件平台提供了面向管理员和使用者的服务,实现业务管理、数据管理和共享.建立基于云计算的实验室管理系统结构层次.包括样品管理、资源管理、事务管理、网络管理、数据管理（采集、传输、处理、输出、发布）、报表管理、专家库、短信平台发布等功能的有效整合.管理者通过控制中心来管理众多的虚拟桌面,这样就大大提高计算机实验室维护管理的效率,解决传统实验室面临的困难和问题.
在业务管理方面,主要的功能模块包括：
（1）软硬件环境管理模块.平台管理员来负责实现、维护和部署的操作系统镜像及软件包,根据课程与活动的实际需求,进行软硬件环境的批量升级或重新配置,采用不同的镜像以生成实验室环境,并分配适当的计算资源.利用虚拟化系统为每个用户分配专用的虚拟机.系统更新、应用程序的部署只需要在基础镜像上制作,而对于小众需求,可以对基础镜像进行更新和选择[4].教师和学生可以在任意一个实验室进行实验,不再像以前一样受限于某个实验室的具体环境,提高了教学效率.
（2）实验课程管理模块.提供给教师进行实践课程的设计功能,包括实验内容、实验环境、实验数据、实验文档等的规定和设置.教师可以利用控制平台进行演示操作、发送消息、传递文件、点名学生、发起讨论、指导学生操作、控制学生界面等,师生还可通过留言的方式进行交流.学生根据课程要求选择实验,查看实验内容,提交实验结果,并按格式（程序、代码、报告）进行归档存储；教师可打开学生的文档查看,或下载转存.
（3）日程管理模块.主要是教学任务信息、课表信息、实验室开放和关闭等信息的录入、查看、检索等.
（4）设备管理.主要是对需要采购的仪器仪表设备编写采购计划、记录仪器仪表设备的使用时间和次数,消耗品的领取、采购、入库、出库等.
（5）存储管理.主要负责维护存储服务器端的资源池及外接存储服务器.
（6）用户管理.设置了两大类用户,其中云计算软件平台管理员能够对所有资源分配请求进行审批,增加或减少资源数目,普通用户能够对资源分配提出申请,对资源的增加或减少提出申请.
（7）系统安全策略.提供了完善的手段保证每个项目的安全性和隔离性.用户可以通过访问Web 管理界面和访问项目虚拟机来使用本管理系统.对Web 界面的访问需要使用用户名和.对虚拟机的访问通过VPN 设备对用户进行认证[5].
在数据管理和共享方面,主要功能模块包括：
（1）信息统计.用户利用桌面云技术提供的虚拟桌面系统,后台服务器将用户的使用习惯和产生的数据保留下来,可以对每个用户使用的物理资源数量、时间和利用率进行统计.用户利用云桌面可以使用自己的*直接调用历史数据.实践教学实施过程中可能涉及多个服务,DCLMS 使得这些服务能够相互关联[6].服务运行过程中会产生各种数据库.例如,用户管理服务产生用户数据库,实验室管理服务产生实验室数据库,设备管理服务产生设备数据库,课程管理服务产生课程数据库等.这些数据库反映了实践教学的基本状态,基于这些数据库开展多种数据分析,通过对管理系统运行过程中记录的各种数据进行分析挖掘,发现课程、班级、学生的学习行为特点和学习规律.
（2）资源调度与数据安全.创新性地提出基于贪婪粒子群算法的资源调度,研究云计算平台的分割与放置策略,优化资源协同,使得用户之间资源创造与共享最优；研究云计算平台中用户的多级索引机制,进一步提高数据访问性能；研究增强实验数据安全与保护的方法.通过桌面虚拟化的中心计算和存储的技术特性,用户的所有操作都在数据中心内部完成,防止了互联网环境下数据被窃取、破坏,也减少了用户违规操作给系统带来的影响.
（3）进行开放接口与中间件开发.准许第三方为系统开发应用或服务,如财务、人事、短信平台、邮件平台等.客户可以采用多种方式使用该平台提供的服务,包括 PC 浏览器、移动终端设备等.
五、结语
桌面云能够将传统计算机主机所进行计算、存储等资源迁移至云端,形成云资源池,通过瘦客户端或者其他设备远程接入,以虚拟桌面的形式获取服务.本文设计DCLMS 把云桌面技术运用于高校机房实验室管理,将教学资源整合在一起,实现了多个机房实验室的统一自动化管理.机房所需软件都保存在云端服务器上,云计算软件提供虚拟化的运行环境,避免了软件安装、使用、卸载的麻烦.提高计算机资源利用率,从软硬件两方面降低了实验成本.从网络访问、程序使用、文件访问、设备使用等方面规范上机行为；通过云端服务器进行详尽的统计与分析,为教学管理提供有力的决策依据.通过桌面虚拟化的中心计算和存储的技术特性,保证用户的所有操作在管理系统控制之中,大大减少了数据丢失或被篡改的可能.桌面虚拟化平台可以对所有桌面、数据、应用进行集中化的管理,及时处理和解决日常运维和突发事件.
参考文献
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[2] 刘永, 吴杰, 宁玉富, 等. 高校虚拟化桌面实施研究[J]. 计算机技术与发展,2016(2):140-143.
[3] 李薇. 云计算技术在高校计算机实验室管理中的运用分析[J].计算机工程应用技术, 2017(10):51-53,57.
[4] 杨林海. 云计算在高校计算机实验室建设中的应用研究[J]. 信息与电脑: 理论版,2016(12):248-250.
[5] 苏文莉, 叶晟, 钱蔚. 地方应用型本科院校云计算实验室建设的研究[J]. 科技视界,2016(15):143.
[6] 孙韩林,王忠民. 基于云平台的计算机实践教学系统研究[J].计算机教育,2015,(15):67-71.
（ 基金项目：2013 年广东省科技计划项目
（2013B060500046）,2017 年广州市高校创新创业教育项目课程与教学研究项目（201709k50）,2017 年广州市高校创新创业教育项目特色活动项目（201709T40）,2017 省科学技术学术专著项目资金（2017A030304009）,2016 年广东省教育厅重点平台及科研项目立项（2016GXJK021）,2016 年南方医科大学混合式教学立项（B1040889）,2015年广东省高等教育教学研究和改革项目（C1032165）,2014 年广东省科技计划项目（2014A020212545）,2013年广东省科技计划项目（2013B051000054））（作者单位：南方医科大学生物医学工程学院）
上文结论,本文论述了关于对写作实验室管理系统和桌面云技术和高校论文范文与课题研究的大学硕士、高校实验室本科毕业论文高校实验室论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料有帮助.
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