云计算技术与应用专业个性化虚拟实训室研究

2019-07-04叶良艳张雪东江国粹

安徽电子信息职业技术学院学报 2019年3期

叶良艳，李静，张雪东，江国粹

(1.安徽电子信息职业技术学院，安徽蚌埠，233000；2.安徽财经大学，安徽蚌埠，233000)

一、引言

一个机房多门课程，一台电脑安装多种软件，导致实训室速度慢；一门课程多个机房，导致老师上同门课程更换不同的实训室，实验室的环境又需要重新配置，浪费时间精力；传统实训室采用保护卡还原技术对计算机系统和软件管理维护，导致有些课程软件使用前每次都要初始化设置，有些软件数据需从系统中导出才能保存，下次使用时还要将数据再次导入系统才能使用，实验才能继续执行，这些重复繁琐的工作给老师和学生都带来极大不便。云计算技术与应用专业核心课程一般有云计算平台技术与应用、虚拟化技术与应用、云运维、云安全和云监控课程等，这些课程环境配置更加复杂，更需要个性化实训室。

二、个性化虚拟实训室的优势

个性化虚拟实训室可以解决学院传统实训室的弊端，可以确保实训连续性，不受软件和实训地点的约束，且系统修复快捷，提高了实训室开放性。

(一)软件环境和数据都在云端，省去了教师和学生数据反复拷贝操作，为实验的连续性提供保障。学生实验操作都在云平台中，且所有数据和实验结果都保存在云储存中，下次登录时在上次基础上继续进行，这确保实训连续性，提高教学效率[1]。

(二)解决软件对实训软件和实训地点的约束。实训的操作系和实训环境都是由云平台提供，学生只要在客户端通过账号登陆到云桌面，即可登陆自己实训所需资源。此时客户端可以是智能手机、便携电脑、PC机等，客户端比传统实训操作系统要求简单的多。

(三)个性化实训环境，软件安装简单，系统修复快捷。云平台管理员可以批量管理虚拟机的操作系统安装、软件安装、实训环境配置等，这些操作只需要更新一个“基础镜像”就可以了。若因误操作导致虚拟机损坏，系统崩溃，管理员只需几分钟重新生成一个虚拟机即可。

(四)更好地为学生提供开放性实训资源。因只要有个客户端接入云端即可访问云虚拟机，学生只要利用PC机、智能手机、PAD、笔记本等客户端硬件，通过账户登录云端即可学习，学生可以不受时间和空间的限制进行实训学习。

(五)更加节能。一降低耗电量，因云桌面实训室耗电少，二减少需要安装正版软件的数量，因只要在云平台安装即可。

三、个性化虚拟实训室构架设计

虚拟实训室云平台如图1所示，它由基础层IaaS；服务层PaaS和应用服务层SaaS三层构成，统一管理虚拟资源池，管理员以及教学实验提供整套虚拟主机、配套操作系统、实验环境、实验资源、课程资源和管理工具等，从而不需考虑课程所需的机房实验环境和操作系统软件的差异，将传统机房迁移到云端，同时，利用虚拟化技术的高性能性，将操作系统、硬件与应用分离，根据课程创建相应的虚拟实验资源池、实训环境、课程资源统一发布。这样可以快速部署实验环境。

学生虚拟机：学生入学时给每个学生分配一个账号，该账号直到毕业时收回，学生用分配好的账户通过云桌面方式或Web 方式登录自己虚拟实验室，为了方便学生学习，开始系统给学生虚拟实验室安装本学期课程所需软件及环境配置，后期学生可以对主机上的软件进行定制、保存实验操作信息、留存过程数据及学习资料，这就解决了传统实验室弊端。

教师虚拟机：任课教师可以为每节实验课配置不同的虚拟机模板，教师的虚拟机模板有实验开发环境和相关课程资源，教师还可以为众多的课程提供实验环境，无需考虑这些课程所需使用资源与实验环境的差异，这比传统实训室方便多。另外，教师还可以对学生的虚拟实验桌面进行管理，帮助学生解决实验过程中出现的问题。教师虚拟机提供一种创新性的电子教学资源整理、编辑和汇聚的开发工具，使老师能快速有效地组织知识点和开展实验教学，同时提高学生的学习和实验操作效率[2]。

实训室教学资源云：为了提交教学效果，在教师虚拟机里嵌入实训教学资源，如网络教学资源、精品课程教学资源等放到云端，教师从云端下载到自己课程中，让学生在线学习相关资源。有的学校实训教学资源分成基础实训教学资源（如计算机基础、java、Hadoop大数据基础等云计算技术与应用专业的基础课程）、专业实训教学资源、虚拟仿真实训教学资源、综合实训教学资源、创新实训教学资源等。[3]

图1 个性化虚拟实训室构架

图2 云平台业务流程图

四、云平台业务流程设计

云平台系统的业务流程不同类型用户注册登录后进入云界面，不同级别用户享有不同的资源和权限，平台主要用户类型有管理员、教师、学生等，其中管理员[4]享有虚拟机分配、用户管理（用户的增加删除操作、用户分级化管理等）、课程资源管理等权限，教师享有定制实训虚拟机模板、组织和管理学生机的权限，学生享有虚拟实训和虚拟机的申请、实训环境安装及实训操作等权限。用户可以不受时间和地点的约束来操作自己虚拟机，操作结果保存到云存储服务器上，下次可直接使用，不需要再重新配置环境，除非虚拟机遭到破坏，其流程图如图2所示。