1.场景分析 传统高校机房在进行云计算和大数据课程教学以及实验实践环节上存在诸多的问题，云计算和大数据学科特点决定了传统机房无法应对复杂的教学、实验、以及实践要求。主要表现在： （1）云计算和大数据主要面对集群实验，单一的电脑或若干台服务器无法满足云计算和大数据学科特点，无法形成真正意义上的云模式和大数据模式的真实有效的环境。 （2）云计算和大数据实验及实践周期漫长，而且具有上下实验的连续性和顺序性特点，保留学生上一次实验环境及结果对下一次实验具有非常重要的意义。 （3）云计算和大数据实验及实践复杂程度高，对教学硬件环境要求也非常高，而且技术更新快；即使高校大量采购，也经常面临设备淘汰的尴尬局面。 （4）针对cdio-obe教育理念而言，学生实验和实践需要独立的空间，保留长期实验的成果以及积累，这对于传统实验室而言，显得无能为力。 综上所述，学生在完成云计算和大数据相关实验和实践过程必须保证：每个学生可以实现集群实验、有自己独立的实验环境、能够保存和积累自己的学习成果、能满足云计算和大数据日新月异变化的硬件设备支撑的实验和实践平台。 因此，针对云计算和大数据的特点以及教育面临实验和实践改革的要求，传统机房明显表现出管理维护复杂、设备数量严重不足、无法定制实验环境等弊。 2. 需求分析 经过实际场景的分析，以及结合奇观对多所高校的综合调查， 奇观总结出大部分高校对云中实验室的基础需求。 1. 管理性与易用性 使用简单，强调用户的体验。管理维护量要与pc相比明显降低。要实现高效的教学应用系统的集中管理、充分考虑合理的运维费用和较小的运维服务难度，大限度地降低综合的维护成本。 2.低成本 减少对现有实验室环境的改造，需要控制成本的投入，耗能也需要降低，硬件的更新换代希望通过软件来实现，不需要重复投入，从多方面控制成本的出入。 3.一对多 面对集群实验，可一人对应多台虚拟机，并且保证虚拟机之间快速切换以及网络，在网络中断状况下也能正常使用虚拟机，不影响现在的操作，并可保留现有的数据。 4.高兼容 对于实验课程，可兼容目前市面操作的不同系统，例如：win7，linux，ubuntu，centos等，同时兼容到数据的安全性。 3.平台 描述 “云中实验室系统”采用独特的云计算技术、快速的传输协议以及marvel sky云管理平台，结合行业需求以及高校教育需要的云计算和大数据教学资源，完全满足新时代下的学生实验及实践环境需要。 “云中实验室系统”独特的特性，完全可以成为高校在云计算和大数据教育方面的一大助力。 “云中实验室系统”平台在将实验内容与实验环境结合的同时，也结合高校中的教学管理功能，将教务管理与教学管理融合在一起，真正实现教学实验的一个平台。 云中实验室是由两部分组成，一种是云中实验室系统，一种是marvelsky云管理平台系统。 4. 云中实验室设计 “云中实验室系统”依托弹性资源配置平台提供云服务，为教师和学生通过虚拟化提供接近真实的实验场景。系统只要以软件形式存在，以硬件及网络作为运行的硬件环境。 4.1 用户设计 “云中实验室系统”是由三部分组成，主要为管理员端，客户端与虚拟化平台管理端组成 （1） 管理员端 管理员端是实现各种资源的管理和展示，是对教务管理、用户信息、虚拟资源的审核与管理。管理员具有高权限，对所有资源进行管理分配。 （2） 客户端 客户端是为教师与学生提供的登录接口，教师与学生拥有不同的操作权限 （3） 虚拟化平台管理端 虚拟化平台管理端是对虚拟系统模板、服务器节点、云端信息等管理，保证虚拟机与云中实验室能够有效的结合。 4.2 模块设计 为方便管理，奇观在设计云中实验室时，考虑到管理人员的简便性与后期的维护，奇观将管理端按照模块化分，使得创建思路更清晰，后期维护更方便。 （ 1 ）管理员端 云中实验室系统后台管理主要分为三大模块，分别是：院校信息中心，教务管理中心和虚拟信息管理。 院校信息中心 该模块将信息按照学期学年的方式进行管理，管理人员在录入其他资源信息时，必须确保在同一个学期内，否则，信息显示不正确。该模块包含五个部分：学年学期、专业方向、班级列表、老师列表、学生列表。 通过该模块，管理员可查看到所有教师与学生的信息，以及专业方向的信息，确保将学期，专业，教师与学生进行一一对应。 教务管理中心 教务管理中心是对所开设专业课程的介绍，从培养方案到课程介绍，再有对应课程的实验内容及列表，将教学完全融入进去，简化了教师对课程的介绍，但同时也加大了对课程的印象。在将信息完全录入，老师可根据自己的教学内容设置教学进度，将教学内容进行阶梯式的设置，可准确的备课与授课。 每一位老师教授的课程会对应多个班级，为简化老师对课程班级的排列，在该模块中，将老师与授课班级与授课专业进行一一绑定，即方便管理人员随时查课，也方便老师对其班级进行布置学习任务。 虚拟信息管理 ： 该模块是对虚拟机的基础管理，包括两部分：镜像管理和虚拟机管理，镜像管理是对系统模板的管理，可支持市面上常见的系统模板。虚拟机管理是对虚拟机的创建，在创建的同时可设置虚拟机的硬件信息，以保证虚拟机符合课程的需求。 （ 2 ）客户端 教师客户端： 教师客户端是对实验任务的发布，查看，修改，删除等操作，通过时间轴处理实验的顺序，使得实验任务更加清晰。 学生客户端： 学生登录客户端，即可看到老师发布的实验内容，点击管理端中的开始实验，系统将根据该实验需要的虚拟机个数，直接调用虚拟机，并返回给用户使用。 5. marvel sky 云平台管理系统 云中实验室中的虚拟机是由奇观设计的marvel sky云平台管理系统给予支持，在云中实验室中的虚拟机模块只是针对虚拟机基础信息的管理，在marvelsky云平台管理系统中，是对虚拟机，服务器等全面的管理。 marvel sky云平台是与vmware类似的虚拟化平台，是基于虚拟化、自动化和自优化等技术实现的新一代云计算运行平台，可支持国内外常见的操作系统，例如windows系统、中标麒麟操作系统、苹果系统，可用于公有云和私有云的平台搭建。为了高效、简洁地管理云平台，特提供云平台管理系统，该管理系统提供了模板管理、虚拟机管理、计算节点管理、用户管理、四大类内容。