基于虚拟化技术的开放实验室管理系统

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1、基于虚拟化技术的开放实验室管理系统摘要：针对实验室建设成本高、实验课排课过程繁琐、开放程度低、资源利用率低等问题，提出采用Hyper-V、Wi-Fi、SMS等技术设计并实现基于虚拟化技术的幵放实验室管理系统，具体说明设计框架及使用情况，为学生提供更加人性化的预约服务和上机指导。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研究使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除匕转载的信息，如果需要分享，请保留本段说明。关键词:Hyper-V虚拟化;Wi-Fi；SMS；排课算法文章编号:1672-5913(2017)07-0149-06

2、中图分类号：G6421开放实验室管理系统研究背景及现况随着实验课程的丰富和实验需求的增加，许多实验需要使用大型软件，这对计算机性能提出了更高的要求，学校也要投入更多的人力来管理实验过程。此外，在实验课编排I'nJ题上，一般采用手动排课方式，效率较低且容易冲突。传统的信息管理系统，己经无法满足新的需求。近年来，国内高校努力探索实验室建设的新思路，取得了很好的成效。2013年，清华大学运用113CIRF2虚拟化技术建立了网上教学T*台，采用创新CL0S架构，改变了过去Crossbar架构核心交换机在大量数据交换时出现拥塞和丢包的状况，让网络性能更好、可靠性更高。2015年，张民垒等人把

3、物联网技术应用到实验室管理系统中，通过无线节点采集实验室内数据，监控室内的温度、湿度，并采用自动化报警机制、NFC读卡验证身份、手机App控制室内灯光等［1］，通过物联网技术实现了实验室的监控智能化管理。国外高校也非常重视计算资源的管理。2009年，卡塔尔大学、德州农工大学等高校与IBM合作，将云计算技术引入“卡塔尔云计算计划”，通过搭建云平台整合计算资源，为师生提供更优质的高性能计算服务。2014年，FranzSchauer等人在云端设计远程??验功能，解决了上机实验受时间、空间限制的问题，且平台运行高效、可靠。将云计算、虚拟化、物联网等技术应用在实验室管理中，是实验室建设的新趋

4、势。搭建云平台，将高性能计算资源集中在服务器端进行统一管理，有利于计算资源的合理分配。用无线节点实时监控实验室内各项数据，减轻了管理人员的负担。不过这些措施没存降低实验室的建设成本，实验课编排闲难和设备利用率低的问题仍然存在。本文提出基于虚拟化技术的开放实验室管理系统。通过在服务器端搭建云平台管理大型软件资源［2］，用户可以根据需求登录云端申请使用，能够实现计算资源的集中管控和动态分配，学生实验无需主机，安装瘦客户机即可［3-5］，降低了实验室的建设成本，减轻了设备维护的工作量。通过幵放实验室管理网站对实验室资源进行管理［2］,实验课排课模块结合自动排课算法和手动调整功能，有效提高

5、了实验课排课效率，降低了排课冲突率；预约管理模块提供了信息发布、实验指导、预约和批改等功能，还提供了人性化的SMS短信通知服务，能够及时通知学生预约结果，使预约服务更加完善、设备利用率更高；设备电源由无线Wi-Fi开关控制，TCP连接更加稳定，学生可以刷校内一卡通上机实验［6］，实现了预约和上机流程的智能化管理。2幵放实验室管理系统架构系统的架构图见图1，云平台巾服务器集群构成，用于管理软件资源，学生可以登录桌面管理系统申请资源［7］。实验室资源由开放实验室系统网站管理，管理人员可以通过网站对设备、低值品、用户等信息进行管理。教师可以通过课程管理模块对实验课进行排课；学生可以通过预

6、约管理模块预约实验，预约成功后，相关信息会发送到学生的手机端。学生可以自主上机，通过读卡器读取个人信息，与预约信息进行对比验证，验证成功后，向Wi-Fi模块发送命令，打开设备电源，客户端开始计时收费。2.1服务器虚拟化如图2所示，通过Hyper-V技术把物理资源转化为逻辑资源［8］，在物理服务器集群上创建多个虚拟机，再在虚拟机上创建桌面池，用于安装实验所需的各种应用程序。客户端可以在远端访问服务器，连接虚拟机，获取相应的计算资源，还可以登录云端，请求桌面池资源,使用池内的如AutoCAD、Premiere等实验课所需软件。云平台把软件资源集中在服务器上管理，本地主机无负载，避免了频

7、繁更新设备或软件带来的巨大工作量，降低了实验室建设和维护的成本。同时，通过创建虚拟机和桌面池对内存、CPU等资源进行合理划分、统一管理，提高了资源的利用率。2.2排课算法以前，实验课排课采用手动方式，教师打印出班级的理论课表，在实验室和学生共同空闲的课时安排课程。由于教师间没存及时协调，容易发生冲突，所以多是采用“先到先得”的方法排课。为此，我们设计了排课管理模块，教师排课前，先把学校的理论课排课结果批量导入系统，在选课时，教师就可以根据教学班级、学期、上课周次、实验