基于校园私有云的实训教学环境的应用研究

郑海清，廖大强

（广东南华工商职业学院，广东广州，510507）

基于校园私有云的实训教学环境的应用研究

郑海清，廖大强

（广东南华工商职业学院，广东广州，510507）

针对高职院校现有的计算机实训室中，计算机实训机房管理中的资源分配复杂、利用不高、运维成本高等问题，采取基于校园私有云的方式来构建实训教学环境，使得实训教学环境高可用、自动交付。最后通过效果分析，验证所构建的环境平台是可行和有效的。

云计算；云服务；实训教学；环境平台

0 引言

私有云是一个组织所独立拥有的，具有可管可控的基础设施，并且其IT资源是以云资源的方式提供给用户终端[1]。目前私有云广泛应用各个领域，高职院校实训教学环境也可以构建高效、自动交付的私有云来实现，在这个模式下可以利用虚拟化技术，在云环境下虚拟得到仿真平台，并且所得到的各类资源按照需求将其交付给用户[2]。这样用户就可以在校园网的环境下，随时随地通过轻量级终端连接到桌面系统，在桌面系统中包括了各类的资源和教学软件，具有很好的弹性体现“按需定制按需供应”原则，从而可以完成虚拟仿真实训教学。

1 传统实训教学环境问题

1.1 教学应用问题

在高职院校中实训课程是整个教学环节中最核心内容，在传统计算机实训教学环境建设中，主要采取如下方式，一个是零散类型，不同计算机分散在不同的机房中，只是应用为播放 PPT、浏览网页等，由于教师在使用过程中需要进行申请时段、安装部署软件耗费大量时间，导致整个实训成本较高；二是集中放置，将计算机统一集中到实训室或公共机房中，在集中的实训室中多计算机进行教学软件部署等，但由于硬件的更新换代以及教学软件变更等，使得整个的管理维护工作繁琐，效率不高[3]。

1.2 管理维护问题

对于实训员来说，教学过程存在多样化的操作系统、应用软件和教学软件配置组合，造成学校需要投入大量的人力物力支持计算机复用，效率低，效果差；还有就是传统保护卡结合软件、不同计算机型号设备维护、多实训室客户端分散等，上述问题导致管理维护效率低下，无法很好满足灵活管理的需求[4]。

从前面的分析中，可以看到在传统实训教学环境平台管理中存在很多的不足和问题，需要采取新型的实训教学环境构建方式即基于私有云方式来解决上述问题。

2 基于私有云实训平台方案

2.1 整体架构

基于私有云实训平台总体架构如图1 所示。

图1 整体架构图

云实训环境搭建和实现主要是通过虚拟化技术来实现的，通过虚拟化可以很好的实现对资源进行动态的管理，在对虚拟机进行利用的过程中，可以通过对虚拟机相应的映射到物理机器上为用户提供相关的服务，及时有效的对用户所要求的需求进行动态的调整，满足用户的计算需求，使得处于异构中的资源可以进行整合建立统一计算平台和资源，还可以利用不同的平台进行资源的整合。在此实训环境教学平台中，用户通过一个统一入口就可以高效接入到实训教学环境中，在这个入口中实现教学资源与本地资源的分离，在远程获取所需要的实训教学资源即云端虚拟机，完成虚拟仿真实训。

2.2 平台功能

整个系统可以划分为三个主要的用户角色，系统管理员，对于这个用户角色来说，其主要是对系统配置，对其中涉及到整个系统的功能如ISO注册、虚拟机镜像、用户管理、权限管理等。教师用户进行学习课程管理，创建学生所学习的课程内容，并对课程进行添加处理，对所带的学生进行处理，导入相关的学生基本数据等。学生用户是系统基本用户，学生可以通过系统进行在线的学习，连接到远程桌面虚拟机，在其中进行实验课程的学习。

与此同时，云实训教学环境还实现了集群管理功能，通过此功能实现目标集群主机的实时监控，对系统运行情况进行管理配置，使得系统管理员可以根据运行及时调度资源，其功能如图2所示。

图2 系统界面

3 应用效果

基于校园私有云的实训教学环境的应用于2016年5月投入使用，目前运行情况良好稳定。采用先进的桌面虚拟化和瘦终端的云管理技术，为教学的灵活运用、管理实训室带来了极大便利。具体来说有如下几点的优势。

（1）通过云数据中心建设，采用虚拟化技术，实现计算资源和数据资源集中管理。虚拟化技术形成的“云桌面”推送到各个教学应用的终端。资源集中管理带来的好处：维护成本降低、管理简便、提高资源的可复用率。

（2）维护一个实训资源池，将所有实训资源迁移到资源池中进行统一的管理。由于学生本地主机只需要安装一个系统客户端，所以学生可以在任何拥有校园网的地方，比如宿舍或者图书馆进行实训课操作。

（3）针对每种实训环境，系统只维护一个模板镜像，运行多种B/S或者C/S架构应用，如虚拟仿真软件类应用所需云桌面提供的底层平台可无缝兼容此类软件，并通过云桌面的管理，让学生规范化、智能化使用该类软件，提高桌面利用的效率。

（4）有利于延长计算机使用年限。实训环境接入端对系统的硬件要求不高，只要登录客户端即可接入所需实训环境，而实训环境的所需的计算、存储等资源皆由私有云服务端提供。配置低的计算机仍可作为接入端使用，提高了使用年限，硬件投入成本大为降低。

4 结束语

云环境下基于私有云构建实训教学环境的研究和实践具有良好的应用效果，是未来实训教学建设方向和趋势。

[1] 廖大强. 面向多目标的云计算资源调度算法,计算机系统应用,2016,25(2):180-189.

[2] 吴良斌,肖祥.基于VOI的虚拟终端技术研究[J].实验室研究与探索,2016,29(25):57-62.

[3] 廖大强. 云计算在高职院校实训教学服务中分析与应用,数字技术与应用,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

广东省高校教育技术教学改革研究项目（编号：2015067）；南华工商学院综合教育教学改革项目（编号：201614）；南华工商学院教育一般教学改革项目（编号：201645）；广东省高等职业技术教育研究课题（编号GDGZ16Y088）。