普通高?！短摂M化與云計算》課程建設(shè)的探討

李明俊，陸 瑩

(哈爾濱商業(yè)大學 計算機與信息工程學院，哈爾濱 150028)

早在2008年6月24日位于黃金海岸的邦德大學(Bond University)宣布為了適應(yīng)市場的發(fā)展和需求，將從今年開始開設(shè)云計算(Cloud Computing)專業(yè).邦德大學也成為澳洲大學中首家開設(shè)云計算專業(yè).2009年2月，北京IBM 宣布與全球的六所大學在云計算項目上進行合作，繼續(xù)致力于向教育行業(yè)引進新技術(shù).卡塔爾云計算計劃的五大項目之一就是在大學里開設(shè)云計算課程.

2010年8月19日電子工業(yè)出版社、南京信息工程大學、中國云計算網(wǎng)站、聯(lián)合舉辦2010年首屆暑期云計算教師培訓課程.2010年10月18日，工信部與國家發(fā)改委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于做好云計算服務(wù)創(chuàng)新發(fā)展試點示范工作的通知》，提出以信息服務(wù)骨干企業(yè)牽頭、產(chǎn)學研用聯(lián)合方式，加強虛擬化技術(shù)、分布式存儲技術(shù)、海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)等核心技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化［1－3］.同年，中國人民大學、天津大學把虛擬化與云計算課程納入了“教育部－IBM精品課程”建設(shè)項目，秋季北航軟件學院開設(shè)了《移動云計算專業(yè)》，是我國各高校中最早開辦的碩士課程，同時也是國內(nèi)首個云計算相關(guān)專業(yè).

隨著虛擬化和云計算的深入和發(fā)展，眾多國內(nèi)企業(yè)紛紛投入到了云行列里，使得虛擬化與云計算行業(yè)出現(xiàn)了大量的人才缺口.2012年12月17日智聯(lián)招聘發(fā)布的“2012年，虛擬化和云計算人才缺口達到百萬!”，稱全國虛擬化和云計算人才缺口將達百萬，今后2～3年與虛擬化和云計算相關(guān)的職業(yè)增長將超過200%［4－5］.而國內(nèi)只有很少幾所重點大學開設(shè)了這一領(lǐng)域的課程，職業(yè)化的培訓機構(gòu)，能夠?qū)⑻摂M化和云計算所涉及的一整套相關(guān)技術(shù)淺顯易懂的講給初學者的課程，更是寥寥無幾［6－7］.

為貫徹《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，促進我國“十二五”戰(zhàn)略規(guī)劃中的云計算技術(shù)發(fā)展，以增強信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力和國際競爭力，不斷滿足經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展對軟件人才的迫切需要，更多的高等院校盡早開設(shè)虛擬化與云計算相關(guān)課程是其必然的選擇.

1 課程體系結(jié)構(gòu)

本課程介紹當今信息產(chǎn)業(yè)最受關(guān)注的兩項新技術(shù)——虛擬化和云計算.虛擬化作為云計算的基礎(chǔ)，實現(xiàn)了IT 資源的邏輯抽象和統(tǒng)一表示.虛擬化技術(shù)包含了計算虛擬化、存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化.云計算開創(chuàng)了新的服務(wù)模式，包括基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)IaaS、平臺即服務(wù)PaaS和軟件即服務(wù)SaaS.對應(yīng)了不同層次的用戶對象私有云、混合云、公有云.

本課程的體系結(jié)構(gòu)分為目標體系和內(nèi)容體系.目標體系包括培養(yǎng)對象、培養(yǎng)目標和教學要求;內(nèi)容體系包括預修課程、理論教學和實踐教學，如圖1所示.

圖1 虛擬化與云計算課程體系結(jié)構(gòu)圖

2 目標體系

作為高等院校，應(yīng)該致力于培養(yǎng)各領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用管理的精英人才，因此為滿足市場對虛擬化與云計算領(lǐng)域人才的嚴重缺口，應(yīng)該積極培養(yǎng)更多的在虛擬化與云計算行業(yè)和領(lǐng)域中應(yīng)用、開發(fā)和服務(wù)的、具有較豐富實踐經(jīng)驗的軟件工程人才.同時為了適應(yīng)未來云時代工作、學習、生活方式，使更多的人們了解、理解、掌握及應(yīng)用虛擬化與云計算，作為高等院校開設(shè)虛擬化與云計算課程更是責無旁貸.

2.1 培養(yǎng)對象

虛擬化與云計算將引起信息技術(shù)變革，促使產(chǎn)業(yè)格局重新劃分，改變企業(yè)和個人使用信息資源方式.這種先進技術(shù)越來越受到業(yè)界和科研部門的重視.本課程可先作為計算機學科研究生的專業(yè)課和本科學生的專業(yè)選修課.本課程采用課堂授課與實踐教學相結(jié)合的方法，介紹虛擬化與云計算基本技術(shù)和概念，傳授虛擬化與云計算的建設(shè)和管理方法.

2.2 培養(yǎng)目標

虛擬化與云計算技術(shù)被譽為IT 產(chǎn)業(yè)繼大型計算機、個人計算機和互聯(lián)網(wǎng)之后的第四次革命.為滿足經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展對軟件人才的迫切需要，培養(yǎng)IT 信息化領(lǐng)域虛擬化與云計算技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用管理的精英，培養(yǎng)具有實戰(zhàn)經(jīng)驗的“高層次、實用型、國際化”軟件工程人才打下良好的基礎(chǔ).

具體目標是學生充分了解虛擬化與云計算中的三個概念:

1)數(shù)據(jù)中心的基本概念

構(gòu)建、管理和維護數(shù)據(jù)中心的最佳實踐方法，以及未來數(shù)據(jù)中心的需求和挑戰(zhàn).

2)虛擬化的基本概念

常見的集中虛擬化技術(shù)，特別是服務(wù)器虛擬化的技術(shù)特征和實現(xiàn)方式.介紹采用虛擬器件創(chuàng)建、部署、激活虛擬化解決方案的方法，以及業(yè)界幾家重要的虛擬化廠商的產(chǎn)品和特征.

3)云計算的基本概念

云計算的優(yōu)勢和它為信息產(chǎn)業(yè)帶來的變革，云計算產(chǎn)生的原動力.云架構(gòu)以及架構(gòu)中各層次的核心功能與實現(xiàn)示例，云計算中的關(guān)鍵技術(shù)和挑戰(zhàn)，業(yè)界領(lǐng)先的云計算廠商和產(chǎn)品特性等.

2.3 教學要求

在理解、總結(jié)、分析、動手四個能力層次上，對學生學習和掌握本課知識要求如下:

1)了解虛擬化與云計算的本質(zhì)，澄清虛擬化與云計算基本概念和技術(shù)，了解云計算領(lǐng)域的理論研究熱點問題和云計算技術(shù)和應(yīng)用未來的發(fā)展趨勢.

2)深入理解虛擬化與云計算的整體架構(gòu)及關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)、業(yè)務(wù)模式以及實施云計算的業(yè)界方法論、框架.能認識并記住云計算基礎(chǔ)理論的基本概念、基本原理和基本技術(shù)的涵義.

3)在理解的基礎(chǔ)上，能較全面的掌握應(yīng)用云計算的基本概念、基本原理和基本技術(shù)，掌握一些典型的云計算領(lǐng)域具有代表性的云計算技術(shù)原理和應(yīng)用方法.

4)在掌握的基礎(chǔ)上，能運用虛擬機概念搭建簡單的虛擬服務(wù)器系統(tǒng)，利用云計算基本概念、原理和基本技術(shù)，結(jié)合自身實踐，設(shè)計出自身的云計算之路.

3 內(nèi)容體系

為了更好的教授和學好本課程，在教學形式和教學內(nèi)容的組織上，不僅要考慮預修課程設(shè)置，還要充分利用計算機網(wǎng)絡(luò)實踐環(huán)境.虛擬化與云計算本課程的內(nèi)容體系分為三個部分:預修課程、課程內(nèi)容及實踐教學.

3.1 預修課程

計算機體系結(jié)構(gòu)、算法分析、程序設(shè)計、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等.

3.2 主要內(nèi)容

以基礎(chǔ)理論為主，詳細地講述虛擬化與云計算的概念、關(guān)鍵技術(shù)和特征，系統(tǒng)地介紹虛擬化與云計算的設(shè)計、建設(shè)和管理步驟和方法.并了解當今世界虛擬化與云計算成功案例及典型應(yīng)用.本課程內(nèi)容分為三個部分.第1 部分數(shù)據(jù)中心，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)中心的定義、數(shù)據(jù)中心的設(shè)計和建設(shè)、數(shù)據(jù)中心的管理和維護;第2 部分虛擬化，內(nèi)容包括虛擬化的概念、關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)建與部署以及業(yè)界動態(tài);第3 部分云計算，包括云計算的概念、分類、架構(gòu)、特征、應(yīng)用以及業(yè)界動態(tài)，如圖2所示.

3.3 授課計劃

見表1

3.4 實踐課程

課程設(shè)計是《虛擬化與云計算》課程的實踐部分.課程設(shè)計不僅讓學生們可以親自動手參與研究，而且還可讓他們學會如何把理論和實際相結(jié)合，實現(xiàn)真正的應(yīng)用系統(tǒng).

圖2 虛擬化與云計算課程內(nèi)容

1)課程設(shè)計目的

讓學生通過課程設(shè)計更加深入了解虛擬化與云計算的概念、掌握虛擬化與云計算的技術(shù)和基本應(yīng)用.

2)課程設(shè)計任務(wù)

圍繞云計算的三大分類基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)IaaS、平臺即服務(wù)PaaS 及軟件即服務(wù)SaaS，結(jié)合院校的網(wǎng)絡(luò)實驗室具體情況制定設(shè)計任務(wù).

3)課程設(shè)計要求

準備好搭建虛擬服務(wù)器及云計算所需的各種軟件.

構(gòu)建虛擬服務(wù)器平臺，建立云計算服務(wù).

掌握各類軟件的應(yīng)用，分組完成各自的任務(wù).

4)課程設(shè)計報告

編制虛擬化與云計算設(shè)計說明書、任務(wù)完成報告.對項目成果進行總結(jié)，撰寫課程設(shè)計報告.

5)課程設(shè)計課時

1～2 周

表1 《虛擬化與云計算》授課計劃表

4 結(jié)語

虛擬化與云計算這兩項技術(shù)將對信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠的影響，然而要使用戶通過互聯(lián)網(wǎng)隨時獲得近乎無限的計算能力和豐富多樣的信息服務(wù)，對計算和服務(wù)可以取用自由、按量付費，這就需要更深入地發(fā)展和普及.虛擬化與云計算的發(fā)展和普及離不開先進技術(shù)和研究成果產(chǎn)業(yè)化，社會的持續(xù)發(fā)展建立人才儲備，正是基于這樣的理念精心首先在高等院校極力建設(shè)該課程的建設(shè)和普及.

虛擬化與云計算融合了最智慧的技術(shù)，最自動化的服務(wù)、最標準化的管理.要想實現(xiàn)“智慧的地球”這一個美好的愿望，需要培養(yǎng)更多智慧的人才，創(chuàng)造更多智慧的技術(shù)，共建一個更加智慧的地球.

［1］《虛擬化與云計算》小組.虛擬化與云計算［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2009.

［2］劉 鵬.云計算［M］.2 版.北京:電子工業(yè)出版社，2011.

［3］jennifer.IBM 云計算計劃打造全球眾高校“云”環(huán)境［J］.信息系統(tǒng)工程，2009(3):15.

［4］Combat－lab.2012年，虛擬化和云計算人才缺口達到百萬［OL］.http://www.combat－lab.com/blog/?p=357.

［5］教育部－IBM 精品課程建設(shè)項目.虛擬化與云計算［EB/OL］.2010中國人民大學信息學院http://datasearch.ruc.edu.cn/xnh/zhc4.html.

［6］教育部－IBM 精品課程建設(shè)項目.虛擬化與云計算［EB/OL］.2010天津大學軟件學院http://se.tju.edu.cn/ocw/cloud/zqys.html.

［7］苑 野，傘曉嬌.云計算與網(wǎng)絡(luò)計算比較研究［J］.哈爾濱商業(yè)大學學報:自然科學版，2012，28(2):222－227.