《云計算與大數據》課程中虛擬化技術研討式教學案例

唐小勇

摘 要：《云計算與大數據》是計算機技術與網絡技術發展融合的新課程，利用研討式教學法進行教學有利于研究生對這種當下最新技術與理論的掌握?；诖?，提出了一種針對虛擬化技術的教學案例，實際教學效果良好，有較好的借鑒意義。

關鍵詞：研討式教學法；虛擬化技術；網絡技術；計算機技術

中圖分類號：TP308 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.147

農業信息工程是以系統論、信息論和控制論為理論基礎，建立在計算機科學、信息科學、系統科學、管理科學、農業工程和農學等學科基礎之上的新興交叉性、綜合性學科，知識結構具有交叉性、操作性和時代變化性，其核心課程云計算與大數據是并行計算、網格計算、分布式處理、云計算與大數據等課程發展融合的一門新興課程，大部分知識都是在原有信息技術基礎上提出來的新概念、新理論與新方法，因此，非常適合采用研討式教學法進行教學。

1 研討式教學法

研討式教育教學方法源于18世紀歐洲的一些受新思想影響的大學，現已成為全世界各高校中的一種重要教學方式。研討也就是研究與討論，研究與討論始終貫穿于課程教學的全過程中。其是以問題為導向，交給學生自覺依據問題進行探討，主動尋找問題結果的一種教學理念。其中，教師應創設問題情境，師生需共同查找資料，以研究、討論、探索、實踐為途徑，提出解決問題的方式方法，使學生掌握知識和技能。

2 研討內容——虛擬化技術

《云計算與大數據》課程主要包括云計算與大數據基礎、技術，虛擬化技術、集群系統基礎，云計算典型服務模式、云計算系統架構、云存儲技術、云安全技術、云計算系統測試和用戶端Web測試技術、云服務和托管服務，大數據技術、大數據分析方法等。其中，虛擬化技術是本課程的核心，也是云計算實現的關鍵。因此，虛擬化技術研討式教學案例首先從服務器虛擬化、存儲虛擬化、網絡虛擬化和桌面虛擬化向研究生展現如圖1所示的抽象虛擬體系，要求研究生依據此框架聯系阿里云進行研討。

本研討內容與碩士研究生現學知識相近，符合學生“最近發展區”規律。由于是較新的技術，其能激發學生的求知和探究欲望。教師從知識結構對學生進行啟發，引導他們查找與學習知識，為課堂教學做好準備。

圖1 云計算虛擬化技術體系框架

3 云計算虛擬化技術研討教學

本次研究生課程教學有研究生23人，教學按研究方向分四組，平均每組人數約為五六人，研究方向主要集中在農業信息化、云計算、高性能計算和智能計算。依據興趣農業信息化選擇網絡虛擬化、高性能計算選擇服務器虛擬化、云計算選擇桌面虛擬化和智能計算，選擇存儲虛擬化。各組在認真查閱資料的基礎上，事先準備好討論PPT，以圖文并茂的方式提出他們觀點，其他組的學生則對此進行質疑。

課堂首先由服務器虛擬化組提出服務器虛擬化是將一個或多個物理服務器虛擬成多個邏輯服務器。有的學生提出現有架構中的VMM也可以認為是一個操作系統級虛擬化，一般稱為Hypervisor，其能實現從虛擬資源到物理資源的映射，并保證各個客戶虛擬系統有效隔離；有的學生提出隔離技術是實現虛擬化的關鍵，并提出了虛擬機安全文件防護網技術?；谠L問控制的邏輯隔離機制，硬件提供了內存保護管理機制“Xen”，比如x86體系結構提供了支持分段機制虛擬內存、進程地址空間保護機制和IP地址隔離等技術。研討組介紹了VMware 中的VMotion這種用于數據中心的服務器間虛擬機遷移技術，讓學生更加有效地理解服務器虛擬化技術的要點。

網絡虛擬化組介紹數據中心網絡虛擬化分為核心層、接入層和虛擬機三個層面，這與現有的三層胖樹體系結構非常相似。核心層需要具備超強的數據交換能力，要有足夠的萬兆接入能力。有的學生認為核心層必須提高交換系統靈活性和擴展性，為資源靈活調度和動態伸縮提供支撐。虛擬機網絡虛擬化須提供流量監控和雙向訪問控制，包括端口鏡像、深度包檢測和流量統計等功能。有的學生就深度包檢測的方法進行了介紹。網絡虛擬化組還講解了一個利用VMware vSphere的vNetwork實現的虛擬網絡架構。在此架構中，每個虛擬機都配置了1個或者多個虛擬網絡接口卡vNIC，虛擬機上的虛擬客戶操作系統與應用程序利用通用設備驅動程序可以與vNIC通信。在虛擬機外部，vNIC甚至擁有獨立MAC地址或多個IP地址。

在存儲與桌面虛擬化方面，研討課堂氣氛非常活躍，有的學生提出的觀點很具有啟發性，比如存儲虛擬化實現方式有基于主機的存儲虛擬化、基于存儲設備的存儲虛擬化和基于網絡的存儲虛擬化；有的學生提出了基于網絡的存儲虛擬化與網絡虛擬化的聯系與區別，并通過研討羅列出了一系列的比較表，使學生把各種虛擬化技術有機聯系起來。

總而言之，通過這種教學模式，研究生對云計算虛擬化技術有了深入了解，明白了技術發展的原因與創新點，為他們創新性地從事研究工作提供了很好的示范。研討式教學是當前高校研究生教學中的一種重要方法，以期通過本案例教學為研討式教學法的廣泛應用提供借鑒。

參考文獻

[1]李洪偉，劉文超.研討式教學方法在研究生課程教學中的應用——以《算法設計與分析》為例[J].中國校外教育，2014（33）.

〔編輯：張思楠〕