基于云計(jì)算技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)*

毛敬玉

(蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)深入到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，高校高職院校的智慧校園建設(shè)也已經(jīng)提升到了一定的戰(zhàn)略高度，這個(gè)時(shí)候我們作為一名在一線的教師，就要根據(jù)當(dāng)今發(fā)展的需要，針對(duì)自己的課程，進(jìn)行相關(guān)的課程改革，不同的課程需要選擇不同的改革方式和途徑。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)是一門設(shè)立已久的課程，但是這門課程對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說，又是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。很多年以來，對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的課程設(shè)置，總是理論多余實(shí)踐內(nèi)容，這對(duì)于現(xiàn)在高職院校的學(xué)生來說是比較尷尬的，因?yàn)楦呗氃盒５膶W(xué)生普遍理論知識(shí)比較薄弱，如果講太多的理論對(duì)于他們來說可能大多數(shù)情況下實(shí)在很難全部接受和消化，所以針對(duì)高職院校學(xué)生的這一特點(diǎn)，必須要給這門古老而實(shí)用的課程添加相應(yīng)的教學(xué)輔助，這樣才能更好的進(jìn)行教學(xué)[1]。

如何添加新鮮的血液呢？這就需要用到現(xiàn)代的教學(xué)手段了，比如云班課、工單課堂、超星、騰訊課堂，這些都是近幾年來在高職教學(xué)過程中運(yùn)用比較多的教學(xué)平臺(tái)，這些在我們的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的教學(xué)過程中也是有運(yùn)用的，但是感覺這些平臺(tái)需要老師課下去做大量的準(zhǔn)備工作，有些時(shí)候可能對(duì)于教師來講是一個(gè)不小的工作量，而且也沒有從根本上解決理論多而實(shí)踐內(nèi)容薄弱的問題，這時(shí)候我們就很需要一個(gè)平臺(tái)來為我們這門課程提供一個(gè)既可以學(xué)習(xí)理論知識(shí)，又可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的這樣一個(gè)環(huán)境。

云計(jì)算是這幾年來應(yīng)用很廣泛的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因?yàn)槠鋸?qiáng)大的功能，相對(duì)便宜的價(jià)格，可以將其引入到我們的教學(xué)平臺(tái)的搭建和使用中來，這樣就可以使我們的教學(xué)過程達(dá)到一個(gè)事半功倍的效果[2]。

1 基礎(chǔ)理論

1.1 云計(jì)算概述

1.1.1 云計(jì)算的定義

云計(jì)算(cloud computing)是繼1980年從大型計(jì)算機(jī)到Client -server(客戶-服務(wù)器)轉(zhuǎn)變之后的又一種重大的變革。是集分布式計(jì)算(Distributed computing)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)(Network storage)、并行計(jì)算(Parallel computing)、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡(Network load balancing)、效用計(jì)算(Utility calculation)和虛擬化(Virtualization)等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，也就是說云計(jì)算是通過以Internet服務(wù)的方式提供可伸縮的動(dòng)態(tài)的虛擬化資源的計(jì)算技術(shù)和模式[3]。

1.1.2 云計(jì)算的功能

云計(jì)算是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)技術(shù)，將信息資源庫(kù)與計(jì)算應(yīng)用相連接，并將資源運(yùn)用虛擬化技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┦褂煤驮L問的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)資源共享，用戶可以隨時(shí)隨地獲取、存儲(chǔ)和使用資源。具體功能可以分為以下三點(diǎn)：

(1)提供動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)與資源的服務(wù)。

(2)提供可持續(xù)發(fā)展性的服務(wù)平臺(tái)。

(3)提供硬件資源如網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)功能等。

1.1.3 云計(jì)算的特點(diǎn)

(1)方便的數(shù)據(jù)共享。在日常生活中我們經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)共享這樣的問題，那么云計(jì)算可以幫助我們來輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的共享數(shù)據(jù)與應(yīng)用。

過去我們只能不停的在不同設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，這樣不僅操作繁瑣，在交互的過程中也難免會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，現(xiàn)在云計(jì)算模式中，我們可以把數(shù)據(jù)存放在云端，你的不同設(shè)備只要連接到云端，就可以很方便的訪問和使用一份數(shù)據(jù)。

(2)低要求客戶端配置。云計(jì)算支持用戶使用各種終端在任意位置獲取應(yīng)用服務(wù)，所請(qǐng)求的資源不是來自固定的有形的實(shí)體而是來自“云”。

所以用戶不需要去考慮云計(jì)算的內(nèi)部構(gòu)造問題，只要用戶的設(shè)備可以連接網(wǎng)絡(luò)，云計(jì)算就會(huì)給用戶的設(shè)備提供使用云計(jì)算的相關(guān)資源的途徑和方法。

(3)能按需提供分配。云計(jì)算可以為不同用戶按需提供不同的分配服務(wù)。

因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)包含了許多類型的應(yīng)用軟件和各種程序，各種的程序和不同類型的應(yīng)用所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和資源庫(kù)也大不相同，所以用戶需要有較強(qiáng)的云計(jì)算能力的技術(shù)來幫助自己對(duì)不同的應(yīng)用部署其對(duì)應(yīng)的資源環(huán)境，而云計(jì)算平臺(tái)就能夠根據(jù)用戶的需求提供相應(yīng)的計(jì)算技術(shù)支持和迅速的資源分配[4]。

(4)充分的自動(dòng)化。在云中不論是部署資源、應(yīng)用還是服務(wù)，以及軟硬件的管理，都是要通過自動(dòng)化的方式來實(shí)現(xiàn)完成，這樣就大大的降低了在建設(shè)云計(jì)算中心的時(shí)候的巨大的人力資源成本。

(5)靈活性高。云計(jì)算有非常強(qiáng)的靈活性和兼容性。

目前市場(chǎng)上大多數(shù)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)和軟、硬件開發(fā)等軟、硬件、IT資源都使用虛擬化技術(shù)。虛擬化要放在云系統(tǒng)中的資源虛擬池進(jìn)行統(tǒng)一管理，這樣不僅可以能夠讓不同廠商的硬件產(chǎn)品外設(shè)獲得更高性能計(jì)算能力還可以兼容低配置機(jī)器，讓更多的設(shè)備發(fā)揮更多的效用。

圖1 云計(jì)算結(jié)構(gòu)圖

(6)可靠性高。云計(jì)算中如果單點(diǎn)服務(wù)器出現(xiàn)故障，可以通過虛擬化技術(shù)將恢復(fù)備份在不同物理服務(wù)器上面的應(yīng)用或資源，或利用動(dòng)態(tài)擴(kuò)展功能來部署新的服務(wù)器繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算，即使是出現(xiàn)服務(wù)器故障也不會(huì)影響其他計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算與應(yīng)用的正常運(yùn)行。

1.2 計(jì)算的服務(wù)方式

云計(jì)算服務(wù)的方式一般可分為三個(gè)層次，分別是：分別是IAAS(Infrastructure)基礎(chǔ)設(shè)施(-as-a-Service)，PAAS(Platform(平臺(tái))-as-a-Service)，SAAS(Software(軟件)-as-a-Service)。

基礎(chǔ)設(shè)施在最下端，平臺(tái)在中間，軟件在頂端。

IaaS這個(gè)非常類似于我們計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的底層結(jié)構(gòu)，為我們的上層通信提供相應(yīng)的硬件及設(shè)備支持。這一層能夠按需向用戶提供能在基礎(chǔ)設(shè)施層面提供的服務(wù)，主要包括計(jì)算機(jī)服務(wù)器、通信設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備等，還有計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力或網(wǎng)絡(luò)能力等IT基礎(chǔ)設(shè)施類服務(wù)。

PaaS：Platform-as-a-Service(平臺(tái)即服務(wù))就像我們?cè)谑褂糜?jì)算機(jī)時(shí)候的人機(jī)界面交互一樣，我們可以通過這個(gè)平臺(tái)來和云計(jì)算進(jìn)行交流通信。這一層定位于通過互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供一整套開發(fā)、運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)應(yīng)用軟件的支撐平臺(tái)[5]。

SaaS：Software-as-a-Service(軟件即服務(wù))這一層主要是面對(duì)應(yīng)用人群，非常類似于我們的應(yīng)用層，在這一層，用戶可以根據(jù)自己的喜好來進(jìn)行相關(guān)的操作和應(yīng)用。

這三個(gè)層次組成了云計(jì)算技術(shù)層面的整體架構(gòu)。如圖1所示。

2 為什么要搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

2.1 搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)

互聯(lián)網(wǎng)改變了我們的生活方式，科技的發(fā)展讓大家的好奇心越來越強(qiáng)，也非常容易的滿足了大家的好奇心，也讓大家了解到了更多的新事物。在線教育就是一個(gè)例子，不再受地點(diǎn)時(shí)間的限制，隨時(shí)隨地，有網(wǎng)絡(luò)，我們就可以進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，對(duì)于年輕人來說，是非常方便的一件事，許多中年人也是一樣，他們一直都是通過線下或者書本來進(jìn)行學(xué)習(xí)，當(dāng)代不一樣了，可以通過電腦或者手機(jī)進(jìn)行在線教育了，他們的思想觀念也發(fā)生了非常大的轉(zhuǎn)變。

圖2 物理拓?fù)鋱D

圖3 邏輯拓?fù)鋱D

2.2 搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以提高大家的自學(xué)能力

通過互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)大平臺(tái)進(jìn)行在線教育，是根據(jù)大家的需求而做出的一大改變，當(dāng)我們學(xué)習(xí)方面受到時(shí)間限制或者地點(diǎn)限制的時(shí)候，我們就能體會(huì)到它的好，在大學(xué)也好，或者初高中，知識(shí)的更新很快，沒有誰可以隨時(shí)把握住新的信息，但是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)卻不一樣，你不用再受他人的指點(diǎn)，自己可以進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而去把握最新的信息，跟上時(shí)代更新的速度。

2.3 搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以拓展大家的知識(shí)量

對(duì)于許多學(xué)生來講，他們非常希望學(xué)習(xí)一些新的技能，那么有的時(shí)候線下特別難滿足這個(gè)條件，但是在線上許多都是可以滿足的，這就可以更加豐富的去拓展大家的知識(shí)量。讓大家在知識(shí)的海洋里盡情地遨游。

節(jié)約成本軟件的采購(gòu)、保護(hù)和裝備升級(jí)等方面的費(fèi)用在學(xué)校信息化建設(shè)總費(fèi)用中占據(jù)著較大的比例，若是采用云計(jì)算技術(shù)享受服務(wù)，那么會(huì)在很大程度上縮減此項(xiàng)費(fèi)用。

3 云計(jì)算在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)中的優(yōu)勢(shì)及可行性

以云計(jì)算為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的可行性主要有兩點(diǎn)。

(1)云計(jì)算運(yùn)用在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)中，能夠避免資源重復(fù)建設(shè)，可以將教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)備的利用率最大限度地提升。同時(shí)提供對(duì)終端設(shè)備跨平臺(tái)支持，保證網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的資源共享。

(2)運(yùn)用云計(jì)算可以提高教學(xué)資源的管理和維護(hù)，為了高效、安全地保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)運(yùn)行，運(yùn)用高效的計(jì)算技術(shù)對(duì)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行有效的分配、存儲(chǔ)及管理和加密。

4 基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

以云計(jì)算基礎(chǔ)理論研究為基礎(chǔ)，嘗試設(shè)計(jì)了高校教學(xué)資源平臺(tái)。如圖2所示為物理拓?fù)鋱D，圖3為邏輯圖，這只是一個(gè)初步的構(gòu)思，后續(xù)將對(duì)這個(gè)構(gòu)思進(jìn)行詳細(xì)的闡述和論述。