[发明专利]一种基于云计算平台的远程硬件实验方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及云计算领域，尤其涉及一种基于云计算平台的远程硬件实验方法及系统。

背景技术

当今信息技术发展迅速，各类新技术、新器件和新产品不断涌现，导致高校实验教学内容不断更新，与之配套的硬件器材更新换代速度也不断加快。传统的现场实验教学方式虽有其优势，但受到时间、空间和实验设备数量等的限制，并不能很好的适应信息技术快速发展的趋势。建设资金少的单位没有能力购买高档次、高价位的实验设备，单位之间实验环境重复建设，实验资源利用不充分，实验设备的更新造成了实验室建设的高成本。

远程虚拟实验室利用软件模拟实验器材，模拟实验室中没有的设备，具有可复制、管理简单的特点，可解决实验规模受设备数量限制、因缺乏高档次、高价位设备而不能开展实物实验等问题，摆脱了时间和空间的束缚。但虚拟实验室开发周期长，有些设备很难用软件模拟；没有真正的硬件支持，不能保证实验结果的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低成本、不受时间和空间限制、且具备真实性的远程硬件实验方案。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于云计算平台的远程硬件实验系统，包括：

多个硬件节点设备、交换机、搭建有云计算平台的服务器；

所述多个硬件节点设备通过所述交换机连接所述服务器；

所述服务器用于根据客户端的申请分配所述硬件节点设备，并向所述客户端提供所分配的所述硬件节点设备的接口，将从所述客户端收到的程序文件和硬件控制命令发送到相应的硬件节点设备，将所述硬件节点设备的执行结果反馈给所述客户端；

所述硬件节点设备用于执行所接收到的操作指令，并将执行结果作为响应反馈给所述服务器。

可选地，所述系统采用浏览器/服务器架构部署。

可选地，所述硬件节点设备为实验板，包括ARM处理器芯片、复杂可编程逻辑器件CPLD和FPGA。

可选地，所述服务器包括：

网络通信模块、实验资源管理模块和远程硬件控制模块；

所述网络通信模块基于SOCKET通信机制，用于完成数据发送，数据接收和硬件节点设备连接的功能，提供与硬件节点设备通信的接口；

所述实验资源管理子功能模块用于管理所有硬件节点设备的资源；实时监听网络中硬件节点设备的连接请求，当连接成功后，则将硬件节点设备初始化，然后纳入热备的资源池中；还用于实现客户端申请和释放硬件节点设备资源的接口；

所述远程硬件控制模块用于将客户端发出的硬件控制命令按照自定义的协议包装之后，借助所述网络通信模块发送给相应的硬件节点设备。

可选地，所述实验资源管理子功能模块还用于采用近期最少使用LRU资源调度算法为客户端分配硬件节点设备；当客户端申请分配硬件节点设备时，如果存在相同实验内容且空闲的硬件节点设备，那么分配这些空闲硬件节点设备中最不常使用的一个；如果不存在，那么找出所有空闲硬件节点设备中最不常使用的一个分配。

本发明还提供了一种基于云计算平台的远程硬件实验方法，包括：

将所述多个硬件节点设备通过交换机连接服务器；

所述服务器上的云计算平台根据客户端的申请分配所述硬件节点设备，并向客户端提供所分配的硬件节点设备的接口，将从客户端收到的程序文件和硬件控制命令发送到相应的硬件节点设备；

所述硬件节点设备用于执行所接收到的操作指令，并将执行结果作为响应反馈给所述服务器；

所述服务器将所述硬件节点设备的执行结果反馈给客户端。

可选地，所述硬件节点设备为实验板，包括ARM处理器芯片、复杂可编程逻辑器件CPLD和FPGA。

可选地，所述的方法还包括：

所述服务器实时监听网络中硬件节点设备的连接请求，当连接成功后，则将硬件节点设备初始化，然后纳入热备的资源池中；

所述服务器将从客户端收到的程序文件和硬件控制命令发送到相应的硬件节点设备的步骤包括：

所述服务器将客户端发出的硬件控制命令按照自定义的协议包装之后，发送给相应的硬件节点设备。

可选地，所述服务器上的云计算平台根据客户端的申请分配所述硬件节点设备的步骤包括：

所述服务器上的云计算平台采用近期最少使用LRU资源调度算法为客户端分配硬件节点设备；当客户端申请分配硬件节点设备时，如果存在相同实验内容且空闲的硬件节点设备，那么分配这些空闲硬件节点设备中最不常使用的一个；如果不存在，那么找出所有空闲硬件节点设备中最不常使用的一个分配。