بخشی از مقاله
چکیده
آزمایشگاه هاي مبتنی بر کامپیوتر عناصر مهمی در محیط هاي آموزش الکترونیک هستند.سرعت حرکت تکنولوژي محاسبات ابري خیلی فراتر از سرعت ابرهاست وبسوي آزمایشگاهاي مجازي در حال حرکت است.در حالی که مزایاي زیادي براي استفاده از آزمایشگاهاي مجازي وجود دارد اما افزایش پیچیدگی بدلیل استفاده از آنها هم عامل مهمی بشمار میرود. تعداد زیادي از سیستمهاي مدیریت ابري - - Cloud MS وجود دارندکه لایه هاي بسیار بزرگی از پیچیدگی را با توجه به تجربه هاي یادگیري از منظر استاد و دانشجو اضافه میکنند. هدف این مطالعه شناسایی،راه هایی براي بهبود فرآیند یادگیري از طریق این فناوري،تمرکز بر روي درخواست،ایجاد،استقرار،نظارت و مدیریت آزمایشگاه هاي مجازي با استفاده از محاسبات ابري میباشد قابل ذکر است که سرویسهاي مدیریت اتوماسیون - VMware hyper visor - براي ساخت یک ابر مورد استفاده هستند، Moodle نیز بعنوان سیستم مدیریت دوره - course MS - نیز استفاده میشود.پیشنهاد سیستم آزمایشگاه ابري مجازي - VLCS - به یکی از راه هاي ممکن براي بهبود فرآیند یادگیري با استفاده از محاسبات ابري براي ارائه آزمایشگاه هاي مجازي بعنوان یک سرویس براي بسیاري از کاربران که ممکنست تا این زمان از منابع خصوصی ابري استفاده میکرده اند اشاره دارد.این رویکرد،به افزایش تجربه آموزش الکترونیکی با روشهاي جدید تدریس،اشاره دارد.
کلمات کلیدي: Cloud computing, e-learning, virtual laboratories, virtual laboratories as a service
مقدمه
اتخاذ تکنولوژي ابري در محیط هاي دانشگاهی بطور بالقوه از ارائه فرصت هاي جدید براي بهبود و نوآوري در فرآیند یادگیري بوده است. تمرکز قسمتی از این مقاله در مورد درخواست،ایجاد ،استقرار ،نظارت و مدیریت آزمایشگاهاي مجازي با استفاده از محاسبات ابري است.در حال حاضر بسیاري از فعالیت ها را میتوان با استفاده از نوعی سیستم مدیریت دوره ،مانند سیستم مدیریت اتوماسیون IBM TIVOLI - TSAM - و VMware cloud suitو Microsoft یا apache cloud stack انجام داد. همه ي این سیستم ها براي مدیریت بهتر یک سکوي محاسبات ابري در سطوح زیرساخت،مورد استفاده قرار میگیرند،بعبارت دیگر براي ارائه یک زیرساخت بعنوان یک سرویس - - LaaS طراحی شده اند. LaaS نشان دهنده ي اساسی ترین مدل سرویس ابري است که بطور کلی به معناي ارائه منابع ابري بعنوان سرویس میباشند ،
بعنوان مثال براي ماشین هاي مجازي مورد استفاده قرار میگیرد. با استفاده از LaaS سطح دانش فنی مورد نیاز براي کاربر نهایی در سطح بالایی نسبت به مقایسه ي دو مدل اساسی سرویس ابري مثل پلت فرم بعنوان یک سرویس - PASS - و نرم افزار بعنوان خدمات - SAAS - پرداخته میشود.یک آزمایشگاه مجازي توسط یک محیط ماشین مجازي - منابع سخت افزاري - ،سیستم عامل ،برنامه و فایلهاي مورد نیاز - منایع نرم افزاري - نشان داده خواهد شد. در دانشکده هاي کنترل اتوماتیک و علوم کامپیوتر در دانشگاه پلی تکنیک بخارست تلاش بر روي پلت فرم IBM cloud burst میباشد که از VMware به عنوان hypervisor و از IBM SAMبه عنوان سیستم مدیریت ابر استفاده میشود و البته در آزمایشگاه هاي مجازي،تست و اجرا میشود. البته قابلیت هاي اساسی آزمایشگاه هاي مجازي در حال کار ایجاد الگوي ماشین مجازي و استقرار ماشین مجازي بر اساس الگو میباشد ولی هنوز ویژگی هاي اساسی و یا وظایفی که نیاز به اقدامات دستی به منظور تکمیل آن باشد،در آن موجود نبوده است بدین منظور براي رسیدگی به این مسائل VPCS طراحی شده است و در بخش هاي زیر در این مقاله ارائه خواهد شد.
سیستم آزمایشگاهی ابر مجازي :
VLCSمانند Moodle یک نرم افزار طراحی سیستم براي برآورد کردن نیاز هاي محیط هاي دانشجویی با ایجاد پیوند میان سیستم مدیریت ابر و سیستم آموزش الکترونیکی ایجاد می شود.VLCS یک لایه جدید براي ایجاد و مدیریت آزمایشگاه مجازي فراهم خواهد کرد.تا زمانی که یک سیستم مدیریت ابر - یا تجاري یا منبع باز - الزامی میباشد وجود یک سیستم مدیریت دوره بسیار توصیه میشود ولی براي استفاده از VLCS لازم نیست.
اهداف VLCS
هدف اصلی VLCS به حداکثر رساندن استفاده از منابع ابر خصوصی به منظور ارائه دسترسی به آزمایشگاه مجازي براي استفاده بسیاري از کاربران نیز میباشد.منابع ابري را میتوان براي نظارت کارآمد و برنامه ریزي مورد استفاده قرار داد.هدف دوم، بدون اینکه به پیچیدگی هاي پشت VLCS و بویژه وظایف مدیریت ابري توجه کنند به کارکنان آموزشی اجازه میدهد بر روي توسعه هاي جدید فرآیند یادگیري ابتکاري و برنامه درسی تمرکز کنند. هدف سوم VLCS توانایی ارتباط با بسیاري از مفاهیم سیستم مدیریت ابري و سیستم مدیریت آموزش دوره را امکان پذیر میسازد و در اولین مرحله توسعه VLCS از سیستم هاي مدیریت ابري فراهم شده مانند VMware counter و IBM ISAM و Microsoft system center پشتیبانی خواهد کرد.با توجه به سیستم مدیریت درس و سیستم آموزش الکترونیکی VLCS تنها از Moodle از طریق پلاگین اختصاصی پشتیبانی به عمل خواهد آورد.
آزماشگاه مجازي بعنوان سرویس
VLCSدر آزمایشگاهاي مجازي از کاربر نهایی تا دورنماهاي مجازي تمرکز دارد به همین دلیل VLCS مفهوم آزمایشگاه مجازي را بعنوان یک سرویس VLAASمعرفی میکند. VLAAS می تواند با اضافه کردن قابلیت یادگیري الکترونیکی به عنوان یک مدل خدمات ابري جدید گسترش یابد .کاربران نهایی هنوز هم سرویس هاي ابري را به عنوان ماشین مجازي تصور میکنند و با وجود تفاوت هاي بسیاري که این سرویس ها با منابع دیگر دارند کاربران و گروه هاي کاربري تنها آن را در چارچوب یک دوره یا آزمایشگاه اختصاصی قرار میدهند.
مدیریت آزمایشگاه مجازي
منابع سخت افزاري و نرم افزاري که در محیط هاي ابري،خصوصی،عمومی،ترکیبی به عنوان میزبان هستند نهاد داخلی - هسته اي - VLCS را تشکیل میدهند.VLCS در مورد مدیریت آزمایشگاه هاي مجازي سناریو هاي زیر را پشتیبانی میکند: آزمایشگاههاي مجازي از پیش تعریف شده با استفاده از الگوهاي ماشین مجازي یا آزمایشگاه هاي مجازي سفارشی بر اساس تقاضا،بدان معنی است که یک ماشین مجازي بر اساس نیاز کاربر،بدون استفاده از الگوي پیش پیکربندي شده ایجاد میشود البته اگر منابع در دسترس باشند و مدیر هم آنها را تصویب کند - چه دستی چه خودکار - کاربرنهایی میتواند منابع سخت افزاري مورد نیاز مانند تعداد پزدازشگرها ،تعداد هسته ي هر پردازشگر،حافظه ،فضاي ذخیره سازي،قابلیتهاي شبکه را انتخاب کند و منابع نرم افزاري که یک کاربر نهایی میتواند انتخاب کند یک لیست از سیستم عامل هاي پشتیبان و برخی برنامه هاي اضافی که باید روي ماشین مجازي نصب شوند.
بهترین راه حل براي ارائه ماشین هاي مجازي الگوي پیش پیکربندي شده است چونکه الگو از قبل آماده و تست میشود و بهمین دلیل چون از الگو استفاده میشود ایجاد ماشین مجازي سریعتر انجام میشود.معایب اصلی این روش نیاز به برنامه ریزي دقیقتر،نیاز به ایجاد قالب در زمان بیشتر براي ایجاد وتست و همچنین عدم انعطاف پذیري براي تغییر شرایط نسبت به تقاضا بر روي مراحل وجود دارد.سفارشی سازي در ماشین مجازي انعطاف پذیري بیشتري را ارائه میدهد.اما براي برنامه ریزي،استفاده از منابع ابري مشکلاتی ایجاد میکند براي این روش منابع ساخته شده و پیکربندي اجزاي از پیش تعریف شده اي که میتوانند ترکیب شوند بر اساس تقاضاي کاربر نیاز است در دسترس باشند دراین مورد یک ماشین مجازي مبتنی بر تقاضا از اجزاي از پیش پیکربندي شده مانند:پیکربندي سخت افزار،سیستم عامل پشتیبان و نرمافزار تشکیل میشود.
تخصیص منابع برنامه ریزي شده:
VLCS از کنترل دسترسی مبتنی بر نقش RBAC براي دسترسی کاربر و همچنین اعطاي مجوز استفاده میکند و هم چنین نقش تعریف شده در VLCS مستقل از مکانیک مبتنی در سیستم هاي مدیریت ابري و یا سیستم هاي مدیریت دوره میباشد. در حال حاضر VLCS بر اساس نقش هاي زیر که میتوانند در صورت نیاز توسعه یابند تعریف شده است:مدیریت،محیط مدیریتی،ژنراتورهاي محتوا، مصرف کننده محتوا .درخواست تخصیص منابع شامل اطلاعاتی در مورد کاربرانی که مدیریت ماشین مجازي رادارند و همچنین دروسی که منابع هستند و سخت افزار و نرم افزار مورد نیاز و همینطور محدودیت زمانی براي در دسترس بودن منابع ابر میباشد.درخواست تخصیص منابع قبل از منابع واقعی که تخصیص داده شده اند نیاز به تایید مدیر مربوط VLCS دارد.مدیر محیط VLCS منابع را تنها به سطح درسی تخصیص میدهد. ژنراتور محتوا مسئول تخصیص بیشتر منابع به آزمایشگاه ها و مصرف کننده ها محتوا - دانش آموزان - است به عنوان مثال استاد - نقش ژنراتور محتوا - میتواند 30 ماشین مجازي با همان پیکربندي سخت افزار را درخواست کند.سپس 29 تا از این VM ها بعنوان یک سرور صدور مجوز پیکربندي میشود که باید توسط 29 دستگاه دیگر استفاده شود.
