基于校園私有云的實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境的應(yīng)用研究

鄭海清，廖大強(qiáng)

（廣東南華工商職業(yè)學(xué)院，廣東廣州，510507）

基于校園私有云的實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境的應(yīng)用研究

鄭海清，廖大強(qiáng)

（廣東南華工商職業(yè)學(xué)院，廣東廣州，510507）

針對高職院校現(xiàn)有的計算機(jī)實訓(xùn)室中，計算機(jī)實訓(xùn)機(jī)房管理中的資源分配復(fù)雜、利用不高、運維成本高等問題，采取基于校園私有云的方式來構(gòu)建實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境，使得實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境高可用、自動交付。最后通過效果分析，驗證所構(gòu)建的環(huán)境平臺是可行和有效的。

云計算；云服務(wù)；實訓(xùn)教學(xué)；環(huán)境平臺

0 引言

私有云是一個組織所獨立擁有的，具有可管可控的基礎(chǔ)設(shè)施，并且其IT資源是以云資源的方式提供給用戶終端[1]。目前私有云廣泛應(yīng)用各個領(lǐng)域，高職院校實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境也可以構(gòu)建高效、自動交付的私有云來實現(xiàn)，在這個模式下可以利用虛擬化技術(shù)，在云環(huán)境下虛擬得到仿真平臺，并且所得到的各類資源按照需求將其交付給用戶[2]。這樣用戶就可以在校園網(wǎng)的環(huán)境下，隨時隨地通過輕量級終端連接到桌面系統(tǒng)，在桌面系統(tǒng)中包括了各類的資源和教學(xué)軟件，具有很好的彈性體現(xiàn)“按需定制按需供應(yīng)”原則，從而可以完成虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)。

1 傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境問題

1.1 教學(xué)應(yīng)用問題

在高職院校中實訓(xùn)課程是整個教學(xué)環(huán)節(jié)中最核心內(nèi)容，在傳統(tǒng)計算機(jī)實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境建設(shè)中，主要采取如下方式，一個是零散類型，不同計算機(jī)分散在不同的機(jī)房中，只是應(yīng)用為播放 PPT、瀏覽網(wǎng)頁等，由于教師在使用過程中需要進(jìn)行申請時段、安裝部署軟件耗費大量時間，導(dǎo)致整個實訓(xùn)成本較高；二是集中放置，將計算機(jī)統(tǒng)一集中到實訓(xùn)室或公共機(jī)房中，在集中的實訓(xùn)室中多計算機(jī)進(jìn)行教學(xué)軟件部署等，但由于硬件的更新?lián)Q代以及教學(xué)軟件變更等，使得整個的管理維護(hù)工作繁瑣，效率不高[3]。

1.2 管理維護(hù)問題

對于實訓(xùn)員來說，教學(xué)過程存在多樣化的操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件和教學(xué)軟件配置組合，造成學(xué)校需要投入大量的人力物力支持計算機(jī)復(fù)用，效率低，效果差；還有就是傳統(tǒng)保護(hù)卡結(jié)合軟件、不同計算機(jī)型號設(shè)備維護(hù)、多實訓(xùn)室客戶端分散等，上述問題導(dǎo)致管理維護(hù)效率低下，無法很好滿足靈活管理的需求[4]。

從前面的分析中，可以看到在傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境平臺管理中存在很多的不足和問題，需要采取新型的實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境構(gòu)建方式即基于私有云方式來解決上述問題。

2 基于私有云實訓(xùn)平臺方案

2.1 整體架構(gòu)

基于私有云實訓(xùn)平臺總體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 整體架構(gòu)圖

云實訓(xùn)環(huán)境搭建和實現(xiàn)主要是通過虛擬化技術(shù)來實現(xiàn)的，通過虛擬化可以很好的實現(xiàn)對資源進(jìn)行動態(tài)的管理，在對虛擬機(jī)進(jìn)行利用的過程中，可以通過對虛擬機(jī)相應(yīng)的映射到物理機(jī)器上為用戶提供相關(guān)的服務(wù)，及時有效的對用戶所要求的需求進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，滿足用戶的計算需求，使得處于異構(gòu)中的資源可以進(jìn)行整合建立統(tǒng)一計算平臺和資源，還可以利用不同的平臺進(jìn)行資源的整合。在此實訓(xùn)環(huán)境教學(xué)平臺中，用戶通過一個統(tǒng)一入口就可以高效接入到實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境中，在這個入口中實現(xiàn)教學(xué)資源與本地資源的分離，在遠(yuǎn)程獲取所需要的實訓(xùn)教學(xué)資源即云端虛擬機(jī)，完成虛擬仿真實訓(xùn)。

2.2 平臺功能

整個系統(tǒng)可以劃分為三個主要的用戶角色，系統(tǒng)管理員，對于這個用戶角色來說，其主要是對系統(tǒng)配置，對其中涉及到整個系統(tǒng)的功能如ISO注冊、虛擬機(jī)鏡像、用戶管理、權(quán)限管理等。教師用戶進(jìn)行學(xué)習(xí)課程管理，創(chuàng)建學(xué)生所學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，并對課程進(jìn)行添加處理，對所帶的學(xué)生進(jìn)行處理，導(dǎo)入相關(guān)的學(xué)生基本數(shù)據(jù)等。學(xué)生用戶是系統(tǒng)基本用戶，學(xué)生可以通過系統(tǒng)進(jìn)行在線的學(xué)習(xí)，連接到遠(yuǎn)程桌面虛擬機(jī)，在其中進(jìn)行實驗課程的學(xué)習(xí)。

與此同時，云實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境還實現(xiàn)了集群管理功能，通過此功能實現(xiàn)目標(biāo)集群主機(jī)的實時監(jiān)控，對系統(tǒng)運行情況進(jìn)行管理配置，使得系統(tǒng)管理員可以根據(jù)運行及時調(diào)度資源，其功能如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)界面

3 應(yīng)用效果

基于校園私有云的實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境的應(yīng)用于2016年5月投入使用，目前運行情況良好穩(wěn)定。采用先進(jìn)的桌面虛擬化和瘦終端的云管理技術(shù)，為教學(xué)的靈活運用、管理實訓(xùn)室?guī)砹藰O大便利。具體來說有如下幾點的優(yōu)勢。

（1）通過云數(shù)據(jù)中心建設(shè)，采用虛擬化技術(shù)，實現(xiàn)計算資源和數(shù)據(jù)資源集中管理。虛擬化技術(shù)形成的“云桌面”推送到各個教學(xué)應(yīng)用的終端。資源集中管理帶來的好處：維護(hù)成本降低、管理簡便、提高資源的可復(fù)用率。

（2）維護(hù)一個實訓(xùn)資源池，將所有實訓(xùn)資源遷移到資源池中進(jìn)行統(tǒng)一的管理。由于學(xué)生本地主機(jī)只需要安裝一個系統(tǒng)客戶端，所以學(xué)生可以在任何擁有校園網(wǎng)的地方，比如宿舍或者圖書館進(jìn)行實訓(xùn)課操作。

（3）針對每種實訓(xùn)環(huán)境，系統(tǒng)只維護(hù)一個模板鏡像，運行多種B/S或者C/S架構(gòu)應(yīng)用，如虛擬仿真軟件類應(yīng)用所需云桌面提供的底層平臺可無縫兼容此類軟件，并通過云桌面的管理，讓學(xué)生規(guī)范化、智能化使用該類軟件，提高桌面利用的效率。

（4）有利于延長計算機(jī)使用年限。實訓(xùn)環(huán)境接入端對系統(tǒng)的硬件要求不高，只要登錄客戶端即可接入所需實訓(xùn)環(huán)境，而實訓(xùn)環(huán)境的所需的計算、存儲等資源皆由私有云服務(wù)端提供。配置低的計算機(jī)仍可作為接入端使用，提高了使用年限，硬件投入成本大為降低。

4 結(jié)束語

云環(huán)境下基于私有云構(gòu)建實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境的研究和實踐具有良好的應(yīng)用效果，是未來實訓(xùn)教學(xué)建設(shè)方向和趨勢。

[1] 廖大強(qiáng). 面向多目標(biāo)的云計算資源調(diào)度算法,計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2016,25(2):180-189.

[2] 吳良斌,肖祥.基于VOI的虛擬終端技術(shù)研究[J].實驗室研究與探索,2016,29(25):57-62.

[3] 廖大強(qiáng). 云計算在高職院校實訓(xùn)教學(xué)服務(wù)中分析與應(yīng)用,數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2015,(6)：199.

The application research of the training environment based on the campus private cloud

Zheng Haiqing,Liao Daqiang
（Guangdong Nanhua business Career Academy, Guangzhou Guangdong,510507）

In view of the existing computer training rooms in higher vocational colleges, computer training room management resource allocation in complex, utilization is not high, maintenance cost is high, take the campus private cloud based approach to construct the practical teaching environment, the practical teaching environment of high usability, automatic delivery. Finally, through the analysis of the results, it is proved that the built environment platform is feasible and effective.

Cloud Computing; Cloud Services; Practice Teaching ; Environmental Platform

廣東省高校教育技術(shù)教學(xué)改革研究項目（編號：2015067）；南華工商學(xué)院綜合教育教學(xué)改革項目（編號：201614）；南華工商學(xué)院教育一般教學(xué)改革項目（編號：201645）；廣東省高等職業(yè)技術(shù)教育研究課題（編號GDGZ16Y088）。