云计算与基础设施云部署创新课程开设探索

赖锦辉

(广东石油化工学院 实验教学部计算机中心，广东 茂名 525000)

云计算与基础设施云部署创新课程开设探索

赖锦辉

(广东石油化工学院 实验教学部计算机中心，广东 茂名 525000)

云计算是近年来最为热门的 IT 技术，也被认为是互联网乃至整个IT行业的未来发展趋势，企业对云计算的兴趣在不断地提高，云计算在全世界得到了很大的发展，作为肩负着向高校学生传递最新信息技术任务的大学计算机基础课程教学体系，将进一步贴近企业发展的需求开设新的课程。本文在分析了云计算涵盖的广度和深度的基础上，探讨了《云计算与基础设施云部署》课程作为计算机公共课程开设的教学内容和教学计划，以扩大学生的应用知识层面，拓展学生对新技术的认识。

计算机公共课程；云计算；基础设施云；部署

云计算是近年来最为热门的 IT 技术，也被认为是互联网乃至整个IT行业的未来发展趋势，产业规模预计达到千亿美元[1]。云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物，是一种新兴的商业计算模型[2]。

“云计算”这个概念的提出是因为在此之前，不同的企业和公司都希望能低成本高效率地使用信息化服务。传统的 IT 服务方式无论是硬件基础搭建、软件后期开发、维护管理等都需要很大的时间和资金投入，而且服务器资源的利用率低，业务在不同时间段的负载不均衡，难以计算和处理大数据，更重要的是不能将企业淘汰的物理硬件设备重复利用以节省硬件设备开销。

云计算可以摒弃上述的缺点，能够将现有的IT资源进行高度虚拟化，并把大量高度虚拟化的资源管理起来，组成一个大的资源池，将计算任务分布在资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算能力、存储空间和各种软件服务，这种资源池称为“云”[3]。“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常为一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等。云计算将所有的计算资源集中起来，并由软件实现自动管理，这使得应用者能够更加专注于自己的业务。对于企业而言，企业内部不再需要大力组建技术中心，企业只需要支付很低廉的价格，就能享受云计算提供的强大的计算存储能力，将为企业节约巨大的财力物力。这就是云计算的魅力。

近年来，云计算模式能够以低成本高效率的方式帮助企业获得并使用信息技术，企业对云计算的兴趣在不断地提高，随着越来越多的政府、企业、医院放弃计算机主机而使用云计算服务，云计算在全世界得到了很大的发展[4]。

1 云计算与基础设施云部署课程作为公共课程开设的思路

一门新课程的开设，要顺应市场和企业的需求，要校企对接，既能为企业提供技术服务，又能给学生提供“实战演练”的实训机会，实现人才的输出以及满足企业的需求这样一个双赢的局面。

广东石油化工学院计算机实验教学中心隶属实验教学部，主要负责全校非计算机专业计算机基础公共课程的实验教学等任务。为贯彻落实“面向社会，针对岗位，强化能力，促进发展”，强化学生实践能力和创新能力，培养应用型人才需要，中心在进行市场调研及企业需求分析的基础上，为全校学生开设的信息技术创新类课程如下：网页制作基础、程序设计基础、计算机辅助设计基础、JavaScript程序设计、动态网站建设(基于ASP.NET)、多媒体课件设计与制作、微机组装与维护、网页制作基础、Photoshop图像处理、数据库原理与应用(基于Access)、数据库应用系统设计、Flash动画制作、教育电视节目编导与制作、办公自动化、数字广告设计、网店运营等。这些课程均有完备的教学目标、课程内容、教学体系，并且都对应开设了实验课，制定了实验大纲和实验讲义，旨在在全校范围内培养具备企业和社会需求的信息技术素养的学生。实验教学部成立以来，一直坚持与时俱进，紧跟时代步伐，挖掘企业需求，课程设置努力做到“需求至上”。目前，本校实验教学部已经对外开设的项目有：(1)网络工程类：服务器托管、核心设备装调、综合布线；(2)系统开发类：网络信息化应用系统设计、开发、维护；(3)资源开发类：多媒体资源开发、网站(网店)设计、动画制作；(4)音视频制作：专业录音、宣传广告片制作、视频编辑；(5)多媒体系统：多媒体课室、视频会议室等设计安装调试；(6)技术培训类：办公自动化及上述所有内容的企业培训与职称考试；(7)竞赛支持类：为本校学生参与各类计算机设计大赛等比赛提供全方位指导；(8)专业结合类：为本校各专业学生进行数据分析、实验论证提供计算机编程技术指导；(9)培训考试类：学生、教师技能培训与训练、新信息技术推广与拓展。

既然云计算是近年来最为热门的 IT 技术，企业对云计算的兴趣在不断地提高，因此，迫切需要开设云计算与基础设施云部署这门课程。我们要做的工作有：大学计算机课程教学体系应该进一步结合企业的需求，介绍最新IT前沿技术；深入理解云计算的理念和本质，掌握通用的云计算平台规划和实施的流程与方法；部署云平台软件，强化云平台服务、业务交付模式。；理解安全性和可用性设计的问题、方法与实践；掌握把传统数据中心迁移到云计算中心的技术与方法；最终能为企业提供一个完整的云基础架构解决方案。

2 课程的内容安排

2.1 课程开设应考虑的因素

在开设该门课程的前期调查准备中，我们考虑了以下5个因素。

1)“云计算”不是一个刚刚流行的概念，在一些传统IT方法显得无能为力的场合，云计算正在开始大展拳脚，表现了强大的解决问题的能力。云计算的本质和理念是什么？应该如何正确地看待云计算？如何选择合适的技术和方案？如何在设计中解决资源、效率、安全性、可靠性等一系列极难平衡的问题？如何通过云计算帮助企业解决在传统IT技术中看似解决不了的敏感问题？这些都是在云计算架构设计中需要深入研究的问题。

2)在云计算SPI架构中,基础设施就是服务(IaaS)是一个重要的部分。在过去相当长的时间里，很多单位和企业都建立了庞大的、基于分布式的数据中心，如何进一步提升这些数据中心的能力？如何把传统数据中心改造为基于云计算的服务系统？在基础设施改进中会有哪些问题？应该怎么解决？这些都是企业非常关心的问题，也是培养学生能力迁移的知识要点。

3)构建云基础设施的一个重要手段是虚拟化。必须深入研究虚拟化技术是如何实现的。虚拟化技术有哪几个层面的问题？如何正确应用虚拟化技术来实现把基础设施向服务转型？各种虚拟化技术有些什么优点？有哪些陷阱？如何规划技术解决方案？如何正确进行云计算体系结构设计？在构建云数据中心时，对存储、网络有哪些关键技术问题需要考虑？哪些方案可以选择？

4)在云计算应用中，安全不是一个后期需要解决的独立问题，而是在前期就需要投入巨大精力来考虑的产品策略。可以说，安全性与可用性是云计算能否顺利实施与应用的关键点，也是云计算架构设计的关键因素。我们应该如何考虑安全问题？如何解决诸如数据安全、网络安全、主机安全、数据管理以及灾难恢复等一系列问题？如何制定合适的安全性与可用性策略？在实践中有什么经验和教训？

5)在深入学习云计算的体系结构、层次结构和技术模型后，为企业设计一个完整的云基础架构解决方案。

2.2 授课计划

根据教学内容安排，我们在教学工程中，修订了云计算与基础设施云部署授课计划如表1所示。

表1 云计算与基础设施云部署课程授课计划表

2.3 具体的课程开设

云计算的应用延伸已经遍及到社会的各个领域，通过开设本课程，希望推动学生了解最新最热门的IT 技术，将来能在提供云计算服务的企业和公司谋求到合适的职位，也为国内云计算项目开发和实施提供经验推广。因此，我们考虑具体教学内容、课时安排和基本要求如下，供大家参考。

1)云计算的基本概念和服务理念(4学时)。(1)云计算的概念；(2)云计算的服务理念：IT成为一种服务；(3)云计算的典型应用案例；(4)云计算的发展历程和背景；(5)云计算的优势；(6)云计算的生态系统

其中，重点是：云计算的概念、服务理念。难点是：云计算的典型应用案例。

2)云基础设施的战略规划方法(6学时)。(1)云计算战略规划的目标和内容。明确需求；自顶向下的设计方法；需要考虑三要素：时间、成本、IT能力。(2)云计算战略规划的整体思路和主要内容；(3)云计算战略规划的工作步骤和方法；业务与IT的战略目标及关系梳理；云服务及应用机会识别及评估；云服务能力及需求分析；规划IT及管理整体方案架构蓝图；制定IT改进工作的路线图。

其中，重点是：自顶向下的设计方法、整体思路和主要内容、整体方案架构蓝图。难点是：云计算战略规划的工作步骤和方法。

3)云数据中心系统概览及主流管理平台介绍(8学时)。(1)云计算的两大技术体系架构：虚拟化与分布式；(2)云计算的部署模型：公有云、私有云、混合云；(3)Amazon AWS云体系架构分析；(4)云数据中心的总体构建方法(结合CloudStack进行介绍)；(5)主流开源云管理平台介绍。

其中，重点是：云数据中心的总体构建方法。难点是：云计算的部署模型。

4)云数据中心的关键技术(4学时)。(1)服务器虚拟化技术。虚拟化的定义；虚拟化的设计原则和指导思想；虚拟化技术的实现；CPU虚拟化技术；内存虚拟化技术；I/O虚拟化技术和服务器虚拟化产品的选择 。(2)存储虚拟化技术。存储虚拟化基本概念；虚拟文件系统技术讲解；虚拟化环境下的存储配置方法；存储的整合方案介绍。(3)网络虚拟化技术；云计算对网络提出的新要求；数据中心网络的二层效率问题及解决方案；虚拟化网络技术及相关解决方案；SDN(软件定义网络)技术浅析；其他网络技术解决方案介绍：Infiniband等；跨数据中心二层网络解决方案。(4)虚拟化环境下重用的管理维护操作；虚拟机的全生命周期管理；虚拟机的迁移技术；虚拟化环境下的备份和快照技术；虚拟化环境下的HA、资源动态调度技术。

其中，重点是：服务器虚拟化技术。难点是：服务器虚拟化技术。

5)云基础设施构建其他相关问题(4学时)。(1)小型机虚拟化技术；(2)云安全技术；云安全的内涵及服务框架；虚拟化环境下的云安全技术。(3)云安全产品实现案例分析；VMware安全组件介绍；主流安全厂家产品介绍。

其中，重点：云安全的内涵及服务框架、虚拟化环境下的云安全技术。难点是：虚拟化环境下的云安全技术。

6)企业私有云基础架构构建实践(4学时)。(1)云基础设施的实现。(2)云平台层的实现。(3)云总线层设计与实现。(4)云管理中心的实现。(5)云存储中心的实现。

3 结束语

云计算与基础设施云部署我校是以公选课的形式开设。到目前为止，开设了1个学期，受到学生的欢迎。开设这门课程的目的就是源于企业对云计算的兴趣在不断地提高，云计算在全世界得到了很大的发展，作为肩负着向高校学生传递最新信息技术任务的大学计算机课程教学团队，有必要开设这门课程，能扩大学生的应用知识层面，拓展学生对新技术的认识。当然，开设过程中也有不成熟的地方，需要在实践的过程中不断完善，例如，加强学生实践能力，联系校外企业实训基地，完善课程实践教学环节等都将不断地加以修正。

[1]杨正洪,郑齐心,吴寒.企业云计算架构与实施指南[M].北京：清华大学出版社.2010.

[2]吴清烈,郭昱,武忠等.云计算服务与大规模定制模式应用[J].电信科学,2010,26(9):74-78.

[3] George Reese.云计算应用架构[M].程桦译.北京：电子工业出版社.2011.

[4]方巍,文志学,潘吴斌，等.云计算:概念、技术及应用研究综述[J].南京信息工程大学学报,2012,4 (4) :351-361.

Explorationof Innovation Course Setting up for the Cloud Computing and Cloud Infrastructure Deployment

LAI Jinghui

(Department of Experimental Teaching, Guangdong University of Petrochemical Technology, Maoming 525000, China)

Cloud computing is the hottest IT technologies in recent years, which is considered to be the future development trend of the Internet and the whole IT industry. Many enterprises are interested in cloud computing increasingly, hence cloud computing has been a great development in the world. The computer common course teaching system has a responsibility to transmit the latest IT knowledge for students and to set up new courses in order to meet the needs of enterprise development. Firstly, this paper analyzes the breadth and depth of cloud computing, and then discusses the teaching content and teaching programs of Cloud Computing and Cloud Infrastructure Deployment as computer common course. The purpose is to expand the awareness of new technologies.

computer common course; cloud computing; infrastructure cloud; deployment

2015-01-16

2014年广东省高校大学计算机课程教学改革基金资助项目(粤教高函〔2014〕128号)。

赖锦辉(1977-)，女 ，硕士，讲师，研究方向：网络，算法，人工智能等。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.04.053