基于華為FusionInsight的《大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)》課程實驗教學(xué)探索

關(guān)輝 許璐蕾

摘要：近年來隨著各行業(yè)對高層次大數(shù)據(jù)專業(yè)人才的迫切需求，很多高校都陸續(xù)開設(shè)了大數(shù)據(jù)專業(yè)或課程，對大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)成為高校教學(xué)中的一個熱點問題。大數(shù)據(jù)技術(shù)強調(diào)實踐動手能力，實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生的大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建、大數(shù)據(jù)分析處理和應(yīng)用能力具有非常重要的作用。文章基于華為FusionInsight探討了《大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)》課程的實驗教學(xué)方案，針對課程內(nèi)容與特點，從實驗分組規(guī)劃、實驗內(nèi)容流程設(shè)計、信息化實驗教學(xué)等方面對課程的實驗教學(xué)進行了有益的探索，旨在提升實驗教學(xué)質(zhì)量，更有效地培養(yǎng)學(xué)生的實戰(zhàn)技能。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；教學(xué)設(shè)計；大數(shù)據(jù)平臺；FusionInsight

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）24-0091-03

Abstract： In recent years， with the urgent need of high level big data professionals in many industries， many universities have opened big data specialty or courses. The cultivation of big data technology professionals has become a hot topic in university teaching. Big data technology emphasizes practical ability， and experimental teaching plays a very important role in cultivating students' big data platform construction， big data analysis processing and application ability. Based on HUAWEI FusionInsight， this paper discusses the experimental teaching plan of the construction of big data platform. In view of the content and characteristics of the course， the experiment teaching is explored from the aspects of experimental group planning， experiment content process design， and information experiment teaching. The aim is to improve the quality of experimental teaching and cultivate students' practical skills effectively.

Key words：experimental teaching；teaching design；big data platform；FusionInsight

1 引言

大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)悄然來臨，在商業(yè)、金融、教育等諸多領(lǐng)域，決策越來越依賴于數(shù)據(jù)和分析，而非依賴于經(jīng)驗和直覺。洞見本質(zhì)、預(yù)測趨勢、指引未來是大數(shù)據(jù)時代的核心。最早提出大數(shù)據(jù)時代到來的是全球知名咨詢公司麥肯錫，麥肯錫稱：“數(shù)據(jù)，已經(jīng)滲透到當(dāng)今每一個行業(yè)和業(yè)務(wù)職能領(lǐng)域，成為重要的生產(chǎn)因素。人們對于海量數(shù)據(jù)的挖掘和運用，預(yù)示著新一波生產(chǎn)率增長和消費者盈余浪潮的到來?！?/p>

大數(shù)據(jù)帶來了信息技術(shù)發(fā)展的重大變革，并深刻影響著社會生產(chǎn)和人民生活的方方面面。全球各主要經(jīng)濟體都已經(jīng)將數(shù)據(jù)開放作為國家戰(zhàn)略，促進未來經(jīng)濟發(fā)展。中國在頂層設(shè)計上也已經(jīng)布局大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)，將大數(shù)據(jù)上升為國家戰(zhàn)略加以重點推進。企業(yè)和學(xué)術(shù)機構(gòu)紛紛加大技術(shù)、資金等的投入力度，加強對大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。大數(shù)據(jù)人才的需求量也隨之迅猛增長，人才缺口較大。2016年教育部正式批準在高校開設(shè)大數(shù)據(jù)專業(yè)，各大高校作為國家培養(yǎng)高層次人才的重要陣地對社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有著積極的推動作用，都非常重視大數(shù)據(jù)專業(yè)或課程的建設(shè)，不少高校已陸續(xù)開設(shè)大數(shù)據(jù)專業(yè)或在計算機學(xué)科中增加大數(shù)據(jù)相關(guān)課程。

我校于2017年與華為技術(shù)有限公司合作共建“華為信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)院”，建設(shè)完成了華為云計算大數(shù)據(jù)實驗室，并于同年開始在計算機網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)等專業(yè)中開設(shè)云計算、大數(shù)據(jù)等課程。其中大數(shù)據(jù)核心課程主要有兩門：大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。這些課程的課程標準、課程教案、實驗設(shè)計等建設(shè)成為當(dāng)務(wù)之急。本文通過探討《大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)》課程的實驗教學(xué)的設(shè)計，以期在大數(shù)據(jù)課程建設(shè)方面提供有益的探索和經(jīng)驗。

2 課程內(nèi)容與特點

以我校計算機工程學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)開設(shè)的《大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)》課程為例，該課程共32個學(xué)時，包括了20個理論學(xué)時和12個實驗學(xué)時。主要的課程內(nèi)容包括四個方面：大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢分析、華為FusionInsight大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)、大數(shù)據(jù)集群設(shè)計和大數(shù)據(jù)平臺安裝、部署與維護。理論內(nèi)容主要集中在前三部分，要求學(xué)生掌握大數(shù)據(jù)的基本概念、分布式集群技術(shù)的基本概念、FusionInsight大數(shù)據(jù)平臺體系結(jié)構(gòu)及其安裝部署流程等知識，為實驗部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下堅實的理論基礎(chǔ)。

實驗內(nèi)容則主要是在華為云計算大數(shù)據(jù)實驗室軟硬件設(shè)備的支持下，訓(xùn)練學(xué)生在華為FusionCompute云平臺的基礎(chǔ)上構(gòu)建、部署FusionInsight大數(shù)據(jù)平臺的能力，以及管理、維護平臺的能力。具體內(nèi)容包括：創(chuàng)建SUSE Linux虛擬機、FusionInsight安裝前規(guī)劃與準備、FusionInsight安裝、雙機Manager安裝、集群安裝等。這些內(nèi)容均需按照嚴格的流程依次完成，順序不可顛倒。通過這些實踐能力的培養(yǎng)強化學(xué)生利用云計算處理大數(shù)據(jù)的思維和理念，為后續(xù)進一步掌握大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)奠定良好的基礎(chǔ)，從而幫助學(xué)生結(jié)合理論知識形成一套完整的知識體系。

由于該課程的理論內(nèi)容和實驗內(nèi)容各自相對比較集中且具有明顯的先后次序，不宜采用穿插方式進行教學(xué)，一般在理論內(nèi)容全部講解完成后再集中完成實驗內(nèi)容。

3 課程實驗教學(xué)設(shè)計

《大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)》課程的理論教學(xué)體系目前已經(jīng)比較完善，比較欠缺的是與之配套、易于操作的實驗教學(xué)體系。因此，下面就結(jié)合自己在該課程實驗教學(xué)中摸索的一些經(jīng)驗和方法介紹一下實驗教學(xué)設(shè)計。

本課程的實驗教學(xué)設(shè)計主要針對華為FusionInsight大數(shù)據(jù)平臺的安裝部署與管理維護進行。

FusionInsight大數(shù)據(jù)平臺承載在華為RH2288服務(wù)器搭建的云計算平臺（FusionCompute）上，單個實驗小組的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

實驗開始前一周指導(dǎo)老師可以將實驗指導(dǎo)書和實驗過程錄屏上傳至課程教學(xué)資源平臺網(wǎng)站上，并設(shè)置任務(wù)節(jié)點，布置學(xué)生課后完成預(yù)習(xí)。教師可對學(xué)生預(yù)習(xí)完成情況進行考核。

課程教學(xué)實驗部署及流程規(guī)劃如下：

1）以實驗班級人數(shù)為48人，實驗室內(nèi)配備有16臺已安裝好FusionCompute云平臺的華為RH2288服務(wù)器為例，可將每3名學(xué)生編為一個小組，共16組，各小組成員相互配合共同完成實驗。每個小組的IP地址及VLAN劃分由老師根據(jù)實驗室實際配置情況事先規(guī)劃指定好，如表1所示。表中G代表組號，如第5組G為5，分配的云平臺登錄地址為192.168.11.45，VLAN號為52，終端PC機IP地址為192.168.11.205，……

2）各小組成員用分配的VRM浮動IP地址登錄FusionCompute云平臺，添加數(shù)據(jù)存儲，配置分布式交換機，創(chuàng)建管理和業(yè)務(wù)端口組并分配VLAN ID。

3）各小組的每個成員分別創(chuàng)建一個SUSE Linux虛擬機，并安裝好SUSE 11.3操作系統(tǒng)和tools，按各小組分配的大數(shù)據(jù)平臺三臺主機（虛擬機）Fihost1、Fihost2和Fihost3的主機名和IP地址進行主機網(wǎng)絡(luò)配置，關(guān)閉防火墻。完成后要求學(xué)生針對每臺主機各創(chuàng)建一個快照，避免后續(xù)步驟一旦出錯必須從頭開始重新安裝虛擬機浪費時間。

4）各小組將FusionInsight軟件包上傳到需安裝Manager的兩臺主機并進行校驗和解壓，在三臺主機都掛載上SUSE Linux 11.3操作系統(tǒng)鏡像。

5）各小組利用FusionInsight配置規(guī)劃工具生成安裝配置文件。老師可詳細講解并演示某一小組的配置過程，將配置好的LLD文檔可作為模板發(fā)給各小組成員，由各小組成員根據(jù)本小組實際情況進行修改和配置。配置規(guī)劃的數(shù)據(jù)對后續(xù)實驗步驟的順利完成至關(guān)重要，因此可要求各小組配置好后經(jīng)指導(dǎo)老師檢查通過后再生成文件。

6）各小組在Fihost1主機上執(zhí)行安裝前配置和檢查，通過后即可在Fihost1和Fihost2主機上分別安裝主Manager和備Manager。

7）各小組登錄FusionInsight Manager，使用模板安裝的方式利用第5步生成的集群安裝配置文件安裝集群，完成后檢查各服務(wù)的狀態(tài)是否良好。

8）各小組成員在課程教學(xué)資源平臺網(wǎng)站上完成電子實驗報告（包括執(zhí)行記錄和截圖）并提交，供老師進行實驗成績考評。各小組搭建好的大數(shù)據(jù)平臺可在實驗室硬件資源允許的情況下予以保留，以便為后續(xù)學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)分析處理課程提供實驗環(huán)境。

以上8個步驟的學(xué)時分配大致如下：第1、2步共安排2個學(xué)時，第3步安排4個學(xué)時，第4、5步各安排2個學(xué)時，第6、7步共安排2個學(xué)時，第8步要求學(xué)生在課后完成。

4 結(jié)論

高?！洞髷?shù)據(jù)平臺建設(shè)》等相關(guān)課程的教學(xué)實踐過程較為復(fù)雜且相關(guān)資料較少，本文結(jié)合華為云計算大數(shù)據(jù)實驗室軟硬件設(shè)備、信息化教學(xué)需要及學(xué)生特點等綜合因素，設(shè)計了一套該課程的實驗教學(xué)方案。學(xué)生按照設(shè)計的實驗教學(xué)流程和方式，可以較好地理解華為FusionInsight大數(shù)據(jù)平臺的體系架構(gòu)和工作原理，掌握集群設(shè)計和平臺安裝部署的詳細步驟。今后還需要更深入地探討如何采用更為有效多元的信息化實驗教學(xué)手段、如何設(shè)計更有效的激勵機制激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣等問題，不斷地摸索實踐，更好地服務(wù)于課程教學(xué)，使學(xué)生能更有效地掌握大數(shù)據(jù)技術(shù)的實戰(zhàn)技能。

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