私有云與大數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺在計算機(jī)實驗中心的建設(shè)與應(yīng)用

趙宇清

摘 ? 要：隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，云與大數(shù)據(jù)的使用越來越頻繁，運用范圍也更為廣泛，成為很多領(lǐng)域的重要組成部分。文章將從私有云與大數(shù)據(jù)實現(xiàn)平臺兩個角度以及二者的關(guān)系方面出發(fā)，深入探討云與大數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺在計算機(jī)實驗中心的構(gòu)建。結(jié)合云與大數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺的特點，分析其在計算機(jī)實驗中心的作用。

關(guān)鍵詞：云計算;云與大數(shù)據(jù);計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

在信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，人們經(jīng)常能聽到“云”這個詞，比如云數(shù)據(jù)、云計算、云閱讀、云平臺等。云實際上是網(wǎng)絡(luò)詞匯，由于互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，儲備信息不斷增多，單靠計算機(jī)的內(nèi)核儲存信息已難以滿足實際的需求，因此，“云”概念被提出用于承擔(dān)和接受大量的網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)。

1 ? ?云計算

云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新型計算方式，可以對軟件、硬件等相關(guān)資源進(jìn)行集中管理，并分享資源和信息，按照客戶需求提供虛擬化的服務(wù)模式，具有無限的儲存量和計算能力。云資源的類型可分為3種，分別是應(yīng)用程序、開發(fā)平臺以及虛擬機(jī)和相關(guān)的基礎(chǔ)資源，為客戶提供相應(yīng)的服務(wù)。

計算的類型有3種，分別是公有云、私有云、混合云，這里著重介紹私有云。

2 ? ?私有云

私有云是云計算中常見的一種模式，用于企業(yè)自身對云計算方式的自行管理，本文將以教育方式為基礎(chǔ)探討私有云計算教育平臺，分析私有云計算的主要特點。

2.1 ?創(chuàng)新型模式

私有云教育平臺是對傳統(tǒng)教育模式的突破，也是對新型教育模式運用的挑戰(zhàn)。它來源于傳統(tǒng)教育模式，同時又摒棄了傳統(tǒng)模式的傳統(tǒng)觀念。私有云計算教育平臺是一種結(jié)合教育管理學(xué)習(xí)、交流以及信息共享化的新型云服務(wù)平臺。

2.2 ?效率最大化

科技的發(fā)明是為人們生活提供便捷，提高人們生活和工作效率。私有云平臺正是如此，通過按需分配資源，以及對資源的精細(xì)化監(jiān)控和量化，提高計算機(jī)硬件系統(tǒng)的使用率，節(jié)省空間、時間成本等，有效地實現(xiàn)了對虛擬空間的使用。

2.3 ?平臺更新和管理

私有云教育平臺是一種新型的服務(wù)平臺，需要時常更新和檢查，以確保平臺的有序運行和流暢使用。在建立私有云教育平臺時，不僅要注意其儲備空間，也需要對其網(wǎng)絡(luò)管理和運用維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行搭建，保證平臺的正常使用[1]。

3 ? ?云與大數(shù)據(jù)在計算機(jī)實驗中心的構(gòu)建

3.1 ?計算機(jī)實驗中心的教學(xué)現(xiàn)狀

實驗中心有計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施，大部分基礎(chǔ)設(shè)施已處于老化狀態(tài)，在綜合布線系統(tǒng)中，多采用千兆雙絞線為主。基礎(chǔ)設(shè)備比較薄弱，就會造成一系列問題，主要有以下幾個方面：計算機(jī)設(shè)備反復(fù)使用。原本已經(jīng)被淘汰的設(shè)備因為沒有新的設(shè)備來替代，只能繼續(xù)使用，而軟件的更新必須要有先進(jìn)的硬件設(shè)備作為支撐，在使用老舊設(shè)備的過程中，難免會出現(xiàn)運行卡頓或崩潰的情況;計算機(jī)實驗室配套設(shè)備比較落后;設(shè)備的分配和使用不合理，導(dǎo)致設(shè)備使用效率不高。

通常情況下，學(xué)校越是重視的學(xué)科，教學(xué)實驗設(shè)備則會更完善，其他條件下設(shè)備的配置都處于較低的狀態(tài)。然而學(xué)生的實驗工作量繁重，需要有個性化的設(shè)備來滿足實驗需求，例如，計算機(jī)、通信、電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、交通、土木工程、地理信息等相關(guān)專業(yè)。

3.2 ?云與大數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺的構(gòu)建

將“工欲善其事，必先利其器”運用到計算機(jī)實驗中心中，強(qiáng)調(diào)實驗設(shè)備的重要性。根據(jù)實驗中心的實驗情況，采用私有云平臺的教學(xué)模式，可對原有的設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模的改造，并進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)管理進(jìn)度。設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)可以隨時連接云平臺，只需通過對運營人員、教師和學(xué)生進(jìn)行課前培訓(xùn)，通常情況下學(xué)生對于科技新事物的接受能力遠(yuǎn)高于教師，有助于私有云平臺模式的搭建。例如，實驗中心可選用某軟件技術(shù)教育云平臺，硬件部分可由交換器以及高性能服務(wù)器組成;軟件部分可采用Liunix操作系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺和YunBo，并結(jié)合實踐教學(xué)管理系統(tǒng)或集中式虛擬桌面管理系統(tǒng)，搭建完整的私有云平臺。

3.3 ?云與大數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺的實現(xiàn)機(jī)制

擁有統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)架構(gòu)對于一項新型技術(shù)的發(fā)展是至關(guān)重要的，私有云平臺也需要一個統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，但目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，技術(shù)架構(gòu)可分為4個層面，分別是顯示層、中間層、基礎(chǔ)設(shè)施層以及管理層。這一標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)架構(gòu)可以原有的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源作為基礎(chǔ)設(shè)施成層，以視頻教學(xué)或在線作業(yè)等方式作為顯示層，可采用虛擬私有云平臺作為中間層（也可稱為虛擬桌面云），以實踐教學(xué)系統(tǒng)作為管理層，共同組成教育云平臺。

3.3.1 ?虛擬桌面云

虛擬桌面云是教育云平臺中的一個環(huán)節(jié)，是云計算的具體應(yīng)用實例，它需要通過計算技術(shù)在中心內(nèi)搭建一個服務(wù)器集群，通過多個終端顯示器顯示虛擬桌面來完成虛擬桌面云的創(chuàng)建?！疤摂M機(jī)”是管理人員操作部分，而“虛擬桌面”是云計算平臺展示給老師和學(xué)生群體的部分。管理人員通過對系統(tǒng)狀態(tài)的統(tǒng)計、用戶管理、模板管理、儲存管理以及虛擬機(jī)的管理，實現(xiàn)實踐教學(xué)管理系統(tǒng)。

3.3.2 ?實踐教學(xué)系統(tǒng)

實踐教學(xué)平臺也稱為自適應(yīng)教學(xué)平臺客戶端，以相對和諧的方式展現(xiàn)教學(xué)人員的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容和服務(wù)體驗。利用這一平臺，教學(xué)人員可提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)互動體驗和全面的教學(xué)共享資源，學(xué)生也會提升學(xué)習(xí)主動性，達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)效果。在這一實踐教學(xué)系統(tǒng)中，包括師生、教學(xué)資源、虛擬機(jī)等。

該實踐教學(xué)系統(tǒng)包括以下8個特點：（1）教師和學(xué)生可自由通過平臺進(jìn)行互動，改變傳統(tǒng)師生關(guān)系，提升教學(xué)質(zhì)量。（2）通過在教學(xué)系統(tǒng)中創(chuàng)建相關(guān)課程，可完成線上學(xué)生虛擬分配任務(wù)，幫助學(xué)生找準(zhǔn)定位，并實現(xiàn)在虛擬環(huán)境下完成相關(guān)課程內(nèi)容。（3）實現(xiàn)各種教學(xué)資源的共享，滿足學(xué)生預(yù)習(xí)自學(xué)、課堂中學(xué)習(xí)以及課后總結(jié)等各方面要求。（4）該系統(tǒng)采用驅(qū)動教學(xué)案例的模式，以知識點貫穿教學(xué)案例的編排，形成系統(tǒng)性、規(guī)范性的教學(xué)模式。（5）實踐教學(xué)系統(tǒng)采用導(dǎo)向式的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、端正學(xué)習(xí)態(tài)度、把握學(xué)習(xí)流程、提高學(xué)習(xí)效率。（6）實現(xiàn)了備課、作業(yè)布置、作業(yè)提交、作業(yè)檢查、自我評估等系統(tǒng)模式，改變了傳統(tǒng)紙質(zhì)的教學(xué)方式，采取新的教育教學(xué)模式，吸引學(xué)生關(guān)注。（7）在該系統(tǒng)的平臺管理中，可通過項目管理軟件考試系統(tǒng)以及相關(guān)的測試工具，形成專業(yè)的無縫鏈接。（8）借助云桌面技術(shù)，實現(xiàn)了多用戶、跨課程、多桌面的實踐教學(xué)模式，為不同類型的用戶提供便捷。

3.3.3 ?推送桌面

通過云端的方式，將桌面推送給每個使用者，使每個使用者能在自己的電腦上使用服務(wù)端，獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行資源的下載和共享，大大提升使用效率。

3.4 ?大數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺的數(shù)據(jù)流向

在私有云平臺路由器上，可劃分為兩個子網(wǎng)和4個云服務(wù)器，私有云平臺路由器與私有云平臺交換器相結(jié)合，其中，數(shù)據(jù)流向是通過虛擬機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換來實現(xiàn)的。虛擬機(jī)與公網(wǎng)間數(shù)據(jù)交換則是通過平臺交換機(jī)、核心交換機(jī)、核心交換機(jī)和網(wǎng)交換數(shù)據(jù)實現(xiàn)的。

3.5 ?大數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺的建設(shè)

大數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺的建設(shè)分為私有云基礎(chǔ)桌面平臺、教學(xué)與實訓(xùn)的私有云平臺以及數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)工程實踐教學(xué)與實訓(xùn)資源平臺。

建立數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)工程實踐教學(xué)與實訓(xùn)資源，其中，大數(shù)據(jù)原理和理論與多方面的專業(yè)工程相結(jié)合，形成巨大的資源網(wǎng)絡(luò)平臺，包括：數(shù)據(jù)原理與應(yīng)用、數(shù)據(jù)理論與實踐以及數(shù)據(jù)項目的資源等。平臺搭建支持各種教案與素材，包括常規(guī)課件、實驗手冊、教學(xué)視頻、參考資料、學(xué)生作答模板、學(xué)生答案資料匯總、實驗素材下載、多功能播放資源共享等[2]。

4 ? ?私有云及大數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺的運用

老師可通過教務(wù)處下發(fā)的教學(xué)計劃安排了解所授課程及授課學(xué)員名單，并通過系統(tǒng)管理人員建立相關(guān)數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺。

首先，借助用戶客戶可創(chuàng)建師生名單;其次，可通過一部分成熟且公開的多年教學(xué)經(jīng)驗向?qū)W生傳授相關(guān)的教學(xué)共享資源;再次，創(chuàng)建相關(guān)實驗的管理課程，規(guī)劃好每個學(xué)期的實驗內(nèi)容，并督促學(xué)生進(jìn)行線上實驗;最后，教師和學(xué)生均擁有自己的實踐教學(xué)平臺，在平臺中記錄師生的教學(xué)進(jìn)度，并記錄在個人的賬號中。

實驗中，私有云平臺為授課老師提供了多種技術(shù)和手段，為學(xué)生提供了多種資源和選擇，更好地促進(jìn)師生間的交流，完成實驗內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。

5 ? ?結(jié)語

私有云與大數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺不僅為老師提供了一種新型的實訓(xùn)平臺，也改變了傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ剑@種全新的創(chuàng)新模式有利于資源擴(kuò)充，效率提高，分工明確，可操作性強(qiáng)。同時，也有需要改進(jìn)的地方，新型的教學(xué)模式需要教師和學(xué)生盡快接受，才能發(fā)揮最大的價值;平臺的搭建需要建設(shè)相關(guān)的評估平臺和審核制度;需要盡快地完善相關(guān)的精品課程示范平臺。

[參考文獻(xiàn)]

[1]馮凱.私有云與大數(shù)據(jù)實訓(xùn)平臺在計算機(jī)實驗中心的建設(shè)與應(yīng)用[J].電子世界，2018（22）：139-140.

[2]段謀君.云計算技術(shù)在中職學(xué)校計算機(jī)實驗室中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（11）：162.