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摘 要 为了改进传统的教学实验管理方式，高效利用现有资源，解决传统教学实验平台环境部署复杂、安全隐患多等方面的问题，分析基于云计算的教学实验平台的优势，提出建设教学实验云平台的全新思路，并结合学院实际给出“桌面虚拟化方案”和“服务器虚拟化”的详细架构设计方案。通过该教学实验平台的设计与实施，以达到整合实验中心及全院虚拟实验资源的目的，既有利于提高实验教学和实验室管理水平，又能减少实验中心的硬件采购成本。
关键词 云计算；实验室；教学实验平台
中图分类号：TP315 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）08-0030-04
IT业正在从PC时代进入到云时代，教师的工作模式同样发生改变，正在从在办公室、教室、校园内部固定办公走向随时随地的移动办公，从有线的在本地办公走向无线的在任何地点办公，从使用本地应用的办公走向使用远程虚拟应用的办公。移动安全办公和云服务是IT业发展的又一个热点，“校园云”的建设正是适应了社会发展的时代要求[1]。
另一方面，特别是对于高校中的计算机和软件工程专业，对学生实践能力的培养要求非常高，实验课程的开设和管理至关重要。但是机房的管理、维护复杂，更新频率高、系统稳定性差都是必须面对的问题。从管理角度来看，由于学生机房面向的学生多，科目多，学生流动性大，因此面临很大的挑战。而使用云平台架构，可以在增强实验室高管理性、高安全性的同时，搭建新一代教学平台。
1 传统教学实验平台的现状及存在的问题
教学实验平台作为高校教学科研活动的重要组成部分，具有典型的多用户、难管理、环境异构且复杂、性能需求多样性等显著的特点。因此，如何能够管理好现有的教学和实验机房软硬件资源，达到充分高效利用、管理简单、安全可靠、适应多种教学需求，是本文研究的重点。本文从武汉大学国际软件学院实验中心目前承担的工作、工作中存在的问题、云平台建设目标设计等角度出发，从多媒体教室的管理、实验教学课管理、暑期实训管理和毕业设计管理等几个方面，进行细致的调研和分析工作。
现状
1）多媒体教室的管理现状。多媒体教室是日常教学活动开展的主要场所，集中安装了多媒体教学台，每个教室都配备了PC机、投影仪各一台，供教学使用；每层楼都配备了无线AP，通过使用学号或工号，师生可以接入学院无线网络，并访问Internet。
多媒体教室的管理为日常教学活动的顺利进行提供了保障，这也是学院实验中心所承担的管理工作中的重要环节。但是，由于设备老化、管理方式落后等原因，使得多媒体教室在管理上存在诸多问题，在一定程度上也为教学活动的进行带来不便，亟待改进和提高。课件还是需要依靠USB存储设备来从教室的办公机器上拷贝到多媒体教室公用机器上。很多教师在自己家的电脑上备课或制作课件，但是因为软件版本不同，拷贝到多媒体教室公用PC上存在不兼容等问题。USB存储的使用给计算机病毒传播创造了条件。
2）实验教学课管理现状。实验中心基础机房现有面积1227平方米，有八个基础机房，共有550套设备。理论上的实验中心最高实验人数可达550人。各个专业、年级的实验教学课程都在实验中心开展。实验教学课在本科生的培养方案中比重较大，仅2014年就开设了75门实验教学课。因此，为实验教学课程的开展提供良好的支撑环境、优质的管理和服务，一直是实验中心日常工作的重中之重。
但是，由于计算机技术发展速度快、软硬件更新频繁，实验中心正在使用的PC机中还有大量2007年左右采购的机器。实验中心目前的管理模式也比较落后，日常的管理工作主要局限于实验室机房的开门和锁门、实验室机房日常使用情况的登记记录、课程所需软件或操作系统的安装和维护、PC和网络设备的维护。
3）暑期实训管理和毕业设计管理现状。学院注重学生实践能力的培养，因此设计并开展了第三学期暑期实训环节，引入知名软件公司、软件开发培训机构，以实际软件开发项目为案例，以最新最热门的软件开发技术为基础，由经验丰富的软件开发工程师带领本科学生，开展为期2～4周的集中项目开发训练。本科毕业设计，按照学校和学院的规定，学生可以选择教师或企业的课题作为自己毕业设计的选题。通常，选择企业选题的学生需要由实验中心统一安排毕业设计项目的场所和开发设备。毕业设计为期3～4月，在实验中心安排的机房中以分组的形式完成。
学生分组完成项目，需要安装集成开发环境、数据库DBMS、SVN代码服务器、文档服务器（用于存放各类项目设计与开发文档）、ftp服务器（用于共享各类文件）等，但由于实验中心并没有设置专门的服务器，因此学生在分组之后必须单独自行搭建这些平台。再则，重复搭建浪费大量的计算和存储资源，也不便于进行集中式管理。
存在的问题
1）资源利用率不高。由于各计算机实验室的使用率不一样，出现这样的情况，有的计算机实验室使用率很低，基本上处于闲置状态，极大地浪费了资源。
2）环境部署不便，重复工作量大。为了满足日益变化的教学需求，必须常常重新搭建计算机实验室环境；另外，每学期初根据不同的课程安排，都需要重装各计算机实验室的软件，使得计算机实验室的维护量大、工作烦杂。
3）潜在的安全问题多。计算机实验室的机器在使用过程中往往会出现原有系统被人为地进行有意无意的破坏的情况。另外，计算机实验室也常常会因为ARP攻击、病毒入侵等原因而频繁瘫痪。如果计算机实验室的安全得不到保障，就会影响实验教学的正常进行。
2 教学实验云平台的优势
基于私有云架构的教学实验平台，在服务器虚拟化技术的基础上，可以提供三个层次的云计算服务（IaaS、PaaS和SaaS），正好可以满足在教学实验中对不同硬件、不同操作系统和平台、不同软件应用的需求。同时，基于云架构的教学实验平台是弹性的，当某门实验课程需要增加或减少资源的时候，系统会自动从公共资源缓冲池中机动地分配足够的资源保证供给，或回收相应的资源，以确保其他课程或项目可能出现的需求[2]。 教学实验云平台的基础架构 实验中心下属各机房通过学院内部有线、无线接入，连接至云计算中心，而云计算中心主要提供软件服务Saas（以应用软件形式提供的服务）、平台服务PAAS（以各种DB、中间件等方式提供的基础性服务）、基础设施服务IAAS（以虚拟机为载体的存储、计算等资源）、虚拟化资源（计算池、存储池和网络池等）、物理资源池（物理网络、存储设备、服务器等）。在这种分层的云平台基础架构中，由于所有的软硬件、存储设备、服务器、计算资源、服务、设备的使用管理都由云计算中心动态地统一调配与管理，因此，用户无需进行任何数据的维护或是获取[3]。
教学实验云平台管理上的优势
1）安全可靠。在开展实验教学活动时，用瘦客户端取代传统PC作为客户端，所有的计算资源、软件资源全部位于服务器集群中，可以实现软硬件、各种应用程序的集中管控，客户端零维护。所有安全维护工作均在云实验中心的云端进行，所有的电脑都是安全云的组成部分，对病毒进行统一防控，对外网访问进行统一监管。同时，云平台支持高可用性（HA），在实现负载均衡的同时，还可以在出现服务器故障时实现透明的迁移。这些特征都使得教学实验平台具有更高的安全性、可靠性[4]。
相比以前学生机、教师机均采用传统PC机的方式，在底层硬件上安装操作系统，所有数据均保存在本地磁盘中。实验中心的工作人员需要负责维护与管理所有的PC机，客户端维护、防病毒、防恶意软件任务艰巨；有时候，为确保安全不得不牺牲很多方便性，系统使用复杂。
2）方便快捷。随时随地，使用任意终端，只要输入教师或学生个人的账号，就可以访问分配给指定用户的虚拟应用或者桌面，实现桌面随处用、应用随处用、数据随处用，真正做到每个学生、教师都有一个属于自己的云端虚拟机，每门课程都有专用的云端服务器。
3）操作简单。所有计算资源、存储资源，均根据教师、学生、实验课程的需要，采取集中式、动态地进行调度分配和管理。其中，分配给教师和学生的虚拟机由其自行安装和维护，实验课程所需的虚拟机由教师在学期开始时申请资源，创建模板并对其进行维护。也就是说，实验中心工作人员的主要工作是对资源的申请按照管理流程进行审批，对各类资源的使用划分周期和时间段，对各类资源的使用进行监管和回收，而无需时刻了解掌握实验中心的所有硬件设备与软件系统是否运行正常。换句话说，实验中心机房及软硬件的管理和维护工作，将从一项烦琐而复杂的工作转变为有计划的、有重点的调度和监管活动。而云计算和虚拟化技术则为这一点提供了保障。
4）经济性保障。客户端硬件无需每3～5年就更新换代，避免了持续的、巨大的资金投入。云平台建立在服务器虚拟化的基础之上，所有计算和存储资源池化管理，按需取用、弹性调度。另外，可以统一更新客户端硬件平台，同时技术上也可以最大限度利用原有PC客户端作为过渡[5]。
3 教学实验云平台的设计方案
根据前面对各种工作现状和需求的分析、学院云平台的建设目标和思路，以及前期进行的院内问卷调查，实验中心制订“桌面虚拟化方案”和“服务器虚拟化”架构设计方案。
桌面虚拟化方案 为了支持集中管理和满足用户个性化定制的实验教学需求，提供个性化Windows桌面，必须通过任何网络，安全地将桌面系统交付到任何终端设备。学院决定采用基于虚拟机的集中VDI桌面虚拟化方案，如图1所示。图1所示的是无状态的一对多VDI方案，这种架构是Citrix桌面虚拟化推荐的最佳方案。
所谓基于虚拟机的集中管理式桌面，实质是传统意义上、狭义的桌面虚拟化VDI，把Windows XP/Vista/7各种操作系统的桌面运行在后台服务器上，比如采用服务器虚拟化技术对一台物理服务器进行资源池化，可以在云端支持60个Windows同时运行，然后再通过ICA协议把它们传输到60个不同的用户终端设备上，操作系统实际上运行在数据中心。
又可以将桌面虚拟化场景细分为两种方式：有状态和无状态。现将这两种不同方式及其分别适用的实验教学场景进行对比。
1）有状态表示的是用户和云端虚拟机之间存在一对一绑定的关系，所以用户对虚拟桌面所进行的任何修改都会保存在虚拟机中。
2）无状态则是指从同一个磁盘镜像中复制并启动多个用户虚拟机的副本，而这些虚拟机则始终保持只读的状态，所以用户对这种虚拟桌面所做的任何修改将会在注销后消失，虚拟机运行时资源将自动回收。
3）使用有状态方式，用户通常拥有更大的自主权限，但管理上相对复杂，存储资源占用上相对较大；而无状态方式，用户则不能对操作系统进行修改，权限受控，但一对多的理念使管理简单，同时不会占用大量的存储资源。
4）有状态的方式适合于为教师和学生提供可独立、持续使用的计算环境，比如用于教师科研或学生实训；而无状态的方式，更加适合于针对某门实验课程，比如操作系统原理，由实验主讲教师制作统一的实验模板机，学生在实验课上独立使用。
服务器虚拟化方案 为了对虚拟池化资源实施集中式管理和监控，实现自动化并简化资源调配，同时更好地解决传统单一物理服务器部署应用方式所造成的弊端，学院采用VMware虚拟架构软件的服务器虚拟架构整合解决方案，如图2所示。在整个架构中搭建两个网络，一个作为生产网络（根据实际应用可以划分多个VLAN），另外一个作为虚拟中心管理网络和虚拟机动态迁移VMotion网络。另外根据实际的网络环境，结合实际生产环境中的要求，将网卡分别设置在不同的网段上。
使用18台高性能服务器作为VMWareESXi虚拟服务器，另外两台服务器作为管理服务器。利用VMWareVMotion功能，使得服务器在ESXi虚拟服务器硬件环境出现问题的情况下，能够自动迁移到另一台ESXi虚拟服务器上运行，不会因为硬件环境出现的问题而导致应用服务停止运作，保证业务连续性。 使用VMWare High Availability功能在整个虚拟化 IT环境中提供高可用性，而没有传统群集解决方案的成本或复杂性。VMWare HA可为在虚拟机中运行的任何应用程序提供经济高效的高可用性解决方案，而不需要考虑其应用操作系统设置或应用系统基础硬件配置。VMWare HA不需要专门的备用硬件和附加软件支持。
同时，VMWare系统提供VMWare HA、VMWareVMotion、VMWare DRS的系统资源高可用与自动资源调节能力，可自动平衡应用间对CPU、内存的资源分配，保证应用系统维持在最佳运行状态。VMWare高可用特性可彻底保证用户关键性应用系统不间断运行。若实施VMWare高可用架构，要求虚拟化应用系统必须接入存储区域以作数据存储共享设置。
VMWarevCenter服务器以虚拟机的形式部署在ESXi上，管理整个虚拟化数据中心系统，配合企业级备份软件（安装Networker软件的服务器也以虚拟机器部署）实现高效的虚拟机系统和数据的备份，构建数据中心的重复数据消除功能，对数据进行备份、归档。
在存储方面，采用统一存储系统，具有保障企业级业务持续性的多种特性，包括热插拔冗余硬件，热备份硬盘，多路径故障切换、快照、克隆，本地/远程镜像和非破坏性固件升级等。
4 结语
本文针对传统教学实验平台的现状和存在的问题进行全面剖析，并分析基于云计算的教学实验平台的优势，给出教学实验云平台的构建思路及设计方案。云计算的出现，打破了传统的实验条件和环境的壁垒，为高校提供了超级的虚拟实验环境（类似甚至超过国内外一流大学的配置），让更多高校的科研人才包括学生能够加入到复杂的实验和科研中去。云计算将是未来教育信息化发展的必然趋势，一定会在高校教学、科研和信息服务中发挥着愈加重要的作用。
参考文献
[1]孔燚.云计算在高校计算机实验室建设管理中的应用[J].中国教育技术装备，2013（12）.
[2]张娟.基于云计算的教学实验平台的构建[J].计算机光盘软件与应用，2012（12）.
[3]黄健.基于云计算的高校机房管理方法实践[J].电脑编程技巧与维护，2012（14）.
[4]闫格.基于云计算架构的高校实验室设计与实施[J].漳州师范学院学报：自然科学版，2011（3）.
[5]宋蕾.虚拟技术在高校计算机机房实验室中的应用[J].实验室研究与探索，2013（6）.
关键词 云计算；实验室；教学实验平台
中图分类号：TP315 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）08-0030-04
IT业正在从PC时代进入到云时代，教师的工作模式同样发生改变，正在从在办公室、教室、校园内部固定办公走向随时随地的移动办公，从有线的在本地办公走向无线的在任何地点办公，从使用本地应用的办公走向使用远程虚拟应用的办公。移动安全办公和云服务是IT业发展的又一个热点，“校园云”的建设正是适应了社会发展的时代要求[1]。
另一方面，特别是对于高校中的计算机和软件工程专业，对学生实践能力的培养要求非常高，实验课程的开设和管理至关重要。但是机房的管理、维护复杂，更新频率高、系统稳定性差都是必须面对的问题。从管理角度来看，由于学生机房面向的学生多，科目多，学生流动性大，因此面临很大的挑战。而使用云平台架构，可以在增强实验室高管理性、高安全性的同时，搭建新一代教学平台。
1 传统教学实验平台的现状及存在的问题
教学实验平台作为高校教学科研活动的重要组成部分，具有典型的多用户、难管理、环境异构且复杂、性能需求多样性等显著的特点。因此，如何能够管理好现有的教学和实验机房软硬件资源，达到充分高效利用、管理简单、安全可靠、适应多种教学需求，是本文研究的重点。本文从武汉大学国际软件学院实验中心目前承担的工作、工作中存在的问题、云平台建设目标设计等角度出发，从多媒体教室的管理、实验教学课管理、暑期实训管理和毕业设计管理等几个方面，进行细致的调研和分析工作。
现状
1）多媒体教室的管理现状。多媒体教室是日常教学活动开展的主要场所，集中安装了多媒体教学台，每个教室都配备了PC机、投影仪各一台，供教学使用；每层楼都配备了无线AP，通过使用学号或工号，师生可以接入学院无线网络，并访问Internet。
多媒体教室的管理为日常教学活动的顺利进行提供了保障，这也是学院实验中心所承担的管理工作中的重要环节。但是，由于设备老化、管理方式落后等原因，使得多媒体教室在管理上存在诸多问题，在一定程度上也为教学活动的进行带来不便，亟待改进和提高。课件还是需要依靠USB存储设备来从教室的办公机器上拷贝到多媒体教室公用机器上。很多教师在自己家的电脑上备课或制作课件，但是因为软件版本不同，拷贝到多媒体教室公用PC上存在不兼容等问题。USB存储的使用给计算机病毒传播创造了条件。
2）实验教学课管理现状。实验中心基础机房现有面积1227平方米，有八个基础机房，共有550套设备。理论上的实验中心最高实验人数可达550人。各个专业、年级的实验教学课程都在实验中心开展。实验教学课在本科生的培养方案中比重较大，仅2014年就开设了75门实验教学课。因此，为实验教学课程的开展提供良好的支撑环境、优质的管理和服务，一直是实验中心日常工作的重中之重。
但是，由于计算机技术发展速度快、软硬件更新频繁，实验中心正在使用的PC机中还有大量2007年左右采购的机器。实验中心目前的管理模式也比较落后，日常的管理工作主要局限于实验室机房的开门和锁门、实验室机房日常使用情况的登记记录、课程所需软件或操作系统的安装和维护、PC和网络设备的维护。
3）暑期实训管理和毕业设计管理现状。学院注重学生实践能力的培养，因此设计并开展了第三学期暑期实训环节，引入知名软件公司、软件开发培训机构，以实际软件开发项目为案例，以最新最热门的软件开发技术为基础，由经验丰富的软件开发工程师带领本科学生，开展为期2～4周的集中项目开发训练。本科毕业设计，按照学校和学院的规定，学生可以选择教师或企业的课题作为自己毕业设计的选题。通常，选择企业选题的学生需要由实验中心统一安排毕业设计项目的场所和开发设备。毕业设计为期3～4月，在实验中心安排的机房中以分组的形式完成。
学生分组完成项目，需要安装集成开发环境、数据库DBMS、SVN代码服务器、文档服务器（用于存放各类项目设计与开发文档）、ftp服务器（用于共享各类文件）等，但由于实验中心并没有设置专门的服务器，因此学生在分组之后必须单独自行搭建这些平台。再则，重复搭建浪费大量的计算和存储资源，也不便于进行集中式管理。
存在的问题
1）资源利用率不高。由于各计算机实验室的使用率不一样，出现这样的情况，有的计算机实验室使用率很低，基本上处于闲置状态，极大地浪费了资源。
2）环境部署不便，重复工作量大。为了满足日益变化的教学需求，必须常常重新搭建计算机实验室环境；另外，每学期初根据不同的课程安排，都需要重装各计算机实验室的软件，使得计算机实验室的维护量大、工作烦杂。
3）潜在的安全问题多。计算机实验室的机器在使用过程中往往会出现原有系统被人为地进行有意无意的破坏的情况。另外，计算机实验室也常常会因为ARP攻击、病毒入侵等原因而频繁瘫痪。如果计算机实验室的安全得不到保障，就会影响实验教学的正常进行。
2 教学实验云平台的优势
基于私有云架构的教学实验平台，在服务器虚拟化技术的基础上，可以提供三个层次的云计算服务（IaaS、PaaS和SaaS），正好可以满足在教学实验中对不同硬件、不同操作系统和平台、不同软件应用的需求。同时，基于云架构的教学实验平台是弹性的，当某门实验课程需要增加或减少资源的时候，系统会自动从公共资源缓冲池中机动地分配足够的资源保证供给，或回收相应的资源，以确保其他课程或项目可能出现的需求[2]。 教学实验云平台的基础架构 实验中心下属各机房通过学院内部有线、无线接入，连接至云计算中心，而云计算中心主要提供软件服务Saas（以应用软件形式提供的服务）、平台服务PAAS（以各种DB、中间件等方式提供的基础性服务）、基础设施服务IAAS（以虚拟机为载体的存储、计算等资源）、虚拟化资源（计算池、存储池和网络池等）、物理资源池（物理网络、存储设备、服务器等）。在这种分层的云平台基础架构中，由于所有的软硬件、存储设备、服务器、计算资源、服务、设备的使用管理都由云计算中心动态地统一调配与管理，因此，用户无需进行任何数据的维护或是获取[3]。
教学实验云平台管理上的优势
1）安全可靠。在开展实验教学活动时，用瘦客户端取代传统PC作为客户端，所有的计算资源、软件资源全部位于服务器集群中，可以实现软硬件、各种应用程序的集中管控，客户端零维护。所有安全维护工作均在云实验中心的云端进行，所有的电脑都是安全云的组成部分，对病毒进行统一防控，对外网访问进行统一监管。同时，云平台支持高可用性（HA），在实现负载均衡的同时，还可以在出现服务器故障时实现透明的迁移。这些特征都使得教学实验平台具有更高的安全性、可靠性[4]。
相比以前学生机、教师机均采用传统PC机的方式，在底层硬件上安装操作系统，所有数据均保存在本地磁盘中。实验中心的工作人员需要负责维护与管理所有的PC机，客户端维护、防病毒、防恶意软件任务艰巨；有时候，为确保安全不得不牺牲很多方便性，系统使用复杂。
2）方便快捷。随时随地，使用任意终端，只要输入教师或学生个人的账号，就可以访问分配给指定用户的虚拟应用或者桌面，实现桌面随处用、应用随处用、数据随处用，真正做到每个学生、教师都有一个属于自己的云端虚拟机，每门课程都有专用的云端服务器。
3）操作简单。所有计算资源、存储资源，均根据教师、学生、实验课程的需要，采取集中式、动态地进行调度分配和管理。其中，分配给教师和学生的虚拟机由其自行安装和维护，实验课程所需的虚拟机由教师在学期开始时申请资源，创建模板并对其进行维护。也就是说，实验中心工作人员的主要工作是对资源的申请按照管理流程进行审批，对各类资源的使用划分周期和时间段，对各类资源的使用进行监管和回收，而无需时刻了解掌握实验中心的所有硬件设备与软件系统是否运行正常。换句话说，实验中心机房及软硬件的管理和维护工作，将从一项烦琐而复杂的工作转变为有计划的、有重点的调度和监管活动。而云计算和虚拟化技术则为这一点提供了保障。
4）经济性保障。客户端硬件无需每3～5年就更新换代，避免了持续的、巨大的资金投入。云平台建立在服务器虚拟化的基础之上，所有计算和存储资源池化管理，按需取用、弹性调度。另外，可以统一更新客户端硬件平台，同时技术上也可以最大限度利用原有PC客户端作为过渡[5]。
3 教学实验云平台的设计方案
根据前面对各种工作现状和需求的分析、学院云平台的建设目标和思路，以及前期进行的院内问卷调查，实验中心制订“桌面虚拟化方案”和“服务器虚拟化”架构设计方案。
桌面虚拟化方案 为了支持集中管理和满足用户个性化定制的实验教学需求，提供个性化Windows桌面，必须通过任何网络，安全地将桌面系统交付到任何终端设备。学院决定采用基于虚拟机的集中VDI桌面虚拟化方案，如图1所示。图1所示的是无状态的一对多VDI方案，这种架构是Citrix桌面虚拟化推荐的最佳方案。
所谓基于虚拟机的集中管理式桌面，实质是传统意义上、狭义的桌面虚拟化VDI，把Windows XP/Vista/7各种操作系统的桌面运行在后台服务器上，比如采用服务器虚拟化技术对一台物理服务器进行资源池化，可以在云端支持60个Windows同时运行，然后再通过ICA协议把它们传输到60个不同的用户终端设备上，操作系统实际上运行在数据中心。
又可以将桌面虚拟化场景细分为两种方式：有状态和无状态。现将这两种不同方式及其分别适用的实验教学场景进行对比。
1）有状态表示的是用户和云端虚拟机之间存在一对一绑定的关系，所以用户对虚拟桌面所进行的任何修改都会保存在虚拟机中。
2）无状态则是指从同一个磁盘镜像中复制并启动多个用户虚拟机的副本，而这些虚拟机则始终保持只读的状态，所以用户对这种虚拟桌面所做的任何修改将会在注销后消失，虚拟机运行时资源将自动回收。
3）使用有状态方式，用户通常拥有更大的自主权限，但管理上相对复杂，存储资源占用上相对较大；而无状态方式，用户则不能对操作系统进行修改，权限受控，但一对多的理念使管理简单，同时不会占用大量的存储资源。
4）有状态的方式适合于为教师和学生提供可独立、持续使用的计算环境，比如用于教师科研或学生实训；而无状态的方式，更加适合于针对某门实验课程，比如操作系统原理，由实验主讲教师制作统一的实验模板机，学生在实验课上独立使用。
服务器虚拟化方案 为了对虚拟池化资源实施集中式管理和监控，实现自动化并简化资源调配，同时更好地解决传统单一物理服务器部署应用方式所造成的弊端，学院采用VMware虚拟架构软件的服务器虚拟架构整合解决方案，如图2所示。在整个架构中搭建两个网络，一个作为生产网络（根据实际应用可以划分多个VLAN），另外一个作为虚拟中心管理网络和虚拟机动态迁移VMotion网络。另外根据实际的网络环境，结合实际生产环境中的要求，将网卡分别设置在不同的网段上。
使用18台高性能服务器作为VMWareESXi虚拟服务器，另外两台服务器作为管理服务器。利用VMWareVMotion功能，使得服务器在ESXi虚拟服务器硬件环境出现问题的情况下，能够自动迁移到另一台ESXi虚拟服务器上运行，不会因为硬件环境出现的问题而导致应用服务停止运作，保证业务连续性。 使用VMWare High Availability功能在整个虚拟化 IT环境中提供高可用性，而没有传统群集解决方案的成本或复杂性。VMWare HA可为在虚拟机中运行的任何应用程序提供经济高效的高可用性解决方案，而不需要考虑其应用操作系统设置或应用系统基础硬件配置。VMWare HA不需要专门的备用硬件和附加软件支持。
同时，VMWare系统提供VMWare HA、VMWareVMotion、VMWare DRS的系统资源高可用与自动资源调节能力，可自动平衡应用间对CPU、内存的资源分配，保证应用系统维持在最佳运行状态。VMWare高可用特性可彻底保证用户关键性应用系统不间断运行。若实施VMWare高可用架构，要求虚拟化应用系统必须接入存储区域以作数据存储共享设置。
VMWarevCenter服务器以虚拟机的形式部署在ESXi上，管理整个虚拟化数据中心系统，配合企业级备份软件（安装Networker软件的服务器也以虚拟机器部署）实现高效的虚拟机系统和数据的备份，构建数据中心的重复数据消除功能，对数据进行备份、归档。
在存储方面，采用统一存储系统，具有保障企业级业务持续性的多种特性，包括热插拔冗余硬件，热备份硬盘，多路径故障切换、快照、克隆，本地/远程镜像和非破坏性固件升级等。
4 结语
本文针对传统教学实验平台的现状和存在的问题进行全面剖析，并分析基于云计算的教学实验平台的优势，给出教学实验云平台的构建思路及设计方案。云计算的出现，打破了传统的实验条件和环境的壁垒，为高校提供了超级的虚拟实验环境（类似甚至超过国内外一流大学的配置），让更多高校的科研人才包括学生能够加入到复杂的实验和科研中去。云计算将是未来教育信息化发展的必然趋势，一定会在高校教学、科研和信息服务中发挥着愈加重要的作用。
参考文献
[1]孔燚.云计算在高校计算机实验室建设管理中的应用[J].中国教育技术装备，2013（12）.
[2]张娟.基于云计算的教学实验平台的构建[J].计算机光盘软件与应用，2012（12）.
[3]黄健.基于云计算的高校机房管理方法实践[J].电脑编程技巧与维护，2012（14）.
[4]闫格.基于云计算架构的高校实验室设计与实施[J].漳州师范学院学报：自然科学版，2011（3）.
[5]宋蕾.虚拟技术在高校计算机机房实验室中的应用[J].实验室研究与探索，2013（6）.