技工院校云計算實訓場地搭建探討

陳俊錦

摘要：近年來國內(nèi)外蓬勃發(fā)展的云計算產(chǎn)業(yè)浪潮帶來了巨大的云計算管理維護人才需求。技工院校云計算實訓場地的建設(shè)合適與否直接影響技工院校在云計算相關(guān)課程方面的實施效果。筆者通過結(jié)合在該單位云計算實訓場地搭建實踐中獲得的經(jīng)驗，從場地建設(shè)前期分析、場地軟硬件核心資源及基礎(chǔ)設(shè)施搭建、場地投入等幾個方面對云計算實訓場地搭建過程中的相關(guān)技術(shù)細節(jié)及問題進行了分享和探討，為技工院校云計算實訓場地搭建和進一步完善提供參考。

關(guān)鍵詞：技工院校;云計算;實訓場地搭建

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）17-0108-02

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

云計算作為一個實踐性很強且涉及范圍較廣的課程，課程實訓環(huán)境的適合與否跟課程的教學質(zhì)量息息相關(guān)。其中一個突出的問題表現(xiàn)在現(xiàn)有的云計算實訓場地搭建案例實施者多為高等院校，而技工院校與高等院校的人才培養(yǎng)定位是不同的，這使技工院校需要摸索出一套符合自身需求的云計算實訓場地搭建方式。

1 技工院校云計算實訓場地搭建的問題分析

要解決技工院校云計算實訓室場地搭建的相關(guān)問題，關(guān)鍵在于必須緊緊圍繞技工院校人才培養(yǎng)方向、學生學習特點、課程設(shè)計安排這三大要素展開。從人才培養(yǎng)方向?qū)用娣治?，技工院校主要為社會輸送技能型人才，并有針對性地培養(yǎng)學生的動手能力以及相關(guān)操作技能。因此，技工院校對云計算場地的規(guī)劃上，首先要考慮滿足諸如售前規(guī)劃、售后實施、IT運維管理等崗位角色的需求，然后考慮相關(guān)實訓室的落成能為計算機教師隊伍的師資力量培養(yǎng)與提升帶來更多的附加效益。

從學生學習特點層面分析，技工院校大部分的學生對純理論知識的掌握程度相對較弱，整體素質(zhì)參差不齊。相較于繁復的理論知識和復雜的公式，學生更愿意動手進行嘗試和操作;相較于安靜地聽講，學生更愿意多跟同桌交流;面對知識上的困難和挫折時，學生容易顯得束手無策或放棄學習;學習一項知識時，學生希望通過獲得相應(yīng)的資格證書來肯定自身的付出和證明自身能力。

從課程設(shè)計安排層面分析，云計算課程體系中不可避免會涉及內(nèi)存虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化等一系列虛擬化課題。由此可見，云計算除了核心的虛擬化技術(shù)外，也需要掌握相當程度的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及操作系統(tǒng)配置技術(shù)。故此課程體系中還必須安排相應(yīng)課程，并在實訓環(huán)境中進行體現(xiàn)。

2 技工院校云計算實訓場地搭建的實施

通過前期的論證調(diào)研，明確了技工院校云計算場地建設(shè)要素后，結(jié)合云計算實訓室場地離不開虛擬化層面的軟硬件資源配套這一特點，可以逐步形成一個完整的云計算實訓場地基礎(chǔ)架構(gòu)，如圖1所示。

若將云計算實訓場地形象地比喻為人體，那么場地工位是骨架、各類服務(wù)軟硬件資源池便是器官，虛擬化平臺便是大腦，云計算各類課程便是思維，各類線纜便是血管，配套環(huán)境設(shè)施便是皮膚和衣服[1]。

2.1 云計算實訓場地的軟件核心資源搭建

在如圖1所展示的基礎(chǔ)架構(gòu)中，作為云計算實訓室場地軟件核心資源重要組成部分的“虛擬化管理系統(tǒng)（云虛擬化系統(tǒng)）”，在世界主流市場上常見有威睿的vSphere、主打開源的KVM及由XEN衍生的甲骨文ORACLE VM和思杰Citrix? XenServer、微軟Hyper-V 以及華為的FusionSphere。在項目實際搭建過程中，以明確的建設(shè)要素作為指引，并結(jié)合資金投入和教學實訓課時的實際情況，最終選擇使用了華為的FusionSphere系統(tǒng)。

FusionSphere作為華為近年來力推的虛擬化產(chǎn)品，其擁有水平整合物理資源和虛擬資源，垂直優(yōu)化業(yè)務(wù)平臺等特性，是完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和完善功能的國產(chǎn)化產(chǎn)品。通過實訓室實際運行后可以明顯感覺到其在使用邏輯及人機互動界面方面更符合國人的使用習慣，其相關(guān)架構(gòu)如圖2所示。

根據(jù)對課程設(shè)計安排這一關(guān)鍵要素的分析，一個完整的云計算課程實訓中離不開Windows Server、Linux和一定程度的路由交換設(shè)備配置技能要求，因此這些方面也是云計算實訓室場地軟件核心資源的重要構(gòu)成部分。

2.2 云計算實訓場地的硬件核心資源構(gòu)建

在硬件核心資源的構(gòu)建層面上，主要涉及大量的硬件資源池、高速交換機以及運行終端。若其中任意一項出現(xiàn)明顯的短板，都將會直接影響到整個課程及實訓的開展效果。因此在項目實施過程中，有針對性地對以下細節(jié)進行了規(guī)劃[2]。

1）機柜的部署

整體使用42U或以上的機柜進行統(tǒng)一擺放，營造出設(shè)備擺放統(tǒng)一、綜合布線集中、符合實際工作中云計算核心機房結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用情景。亦有利于因應(yīng)未來教學規(guī)模發(fā)展而帶來的各類資源池物理空間的擴展和布線需求。通過采用模塊化機柜來融合空調(diào)和UPS不間斷供電系統(tǒng)，保證設(shè)備運行穩(wěn)定性。

2）資源池硬件參數(shù)的選擇

運算資源池中處理器、內(nèi)存、存儲設(shè)備三者充足的性能和容量將會是實訓課程能流暢開展的重要保障。在處理器設(shè)備方面，由于VMware為代表的大部分虛擬化產(chǎn)品會根據(jù)處理器數(shù)量作為授權(quán)依據(jù)，因而處理器的性能、價格和數(shù)量三方面的取舍需要進行綜合衡量。針對這個情況，項目實施中通過利用“主頻*CPU路數(shù)*核心數(shù)*80%-用戶數(shù)量*分配主頻值/1.5”這個公式得出的數(shù)值是否有冗余來初步預估所需CPU性能參數(shù)及數(shù)量。在內(nèi)存設(shè)備方面，為保證實訓場地設(shè)備的可持續(xù)使用性，項目實施中首先根據(jù)以往內(nèi)存容量增長比例來確定未來3-4年單個內(nèi)存容量基數(shù)，結(jié)合未來最大使用人數(shù)進行容量統(tǒng)計并確保包含預計總量的10%的冗余量，規(guī)格上選擇帶有ECC檢驗的DDR4 2666或更高規(guī)格的服務(wù)器一線品牌內(nèi)存確保運行穩(wěn)定。在存儲設(shè)備方面，基于IP SAN技術(shù)的存儲資源池設(shè)備配備10k轉(zhuǎn)速以上的企業(yè)級HDD與高性能企業(yè)級SSD互相搭配使用，并根據(jù)不同應(yīng)用情景進行比額調(diào)配，以實現(xiàn)響應(yīng)速度、容量以及效能之間的最佳平衡[3]。各個資源池根據(jù)應(yīng)用規(guī)劃情況使用RAID5或者RAID10技術(shù)搭建磁盤陣列，以保證各類資源池數(shù)據(jù)存儲的可靠性。

3）交換機的選擇

為了保證云計算實訓平臺的操作流暢度以及最大程度地發(fā)揮各個資源池的性能。在各個資源池數(shù)據(jù)通信的核心干道上，搭配使用千兆或以上端口速率、256Gbps/3Tbps交換容量的光纖交換機必不可少。負責工作站接入的接入層上亦配置有足夠的背板帶寬以及千兆或以上端口的接入交換機，避免成為傳輸瓶頸。所有機柜機架上配備配線架，并通過跳線與交換機進行連接，附上清晰明了的編號標簽，以用于后期的管理維護工作上。

4）終端的選擇

在實際考慮到云計算實訓場地的利用率以及相關(guān)實訓課程項目需求后，最終放棄使用較常見的ARM架構(gòu)，選擇性能和運行流暢度上均比較有優(yōu)勢的X86架構(gòu)高性能終端，支撐起云計算實訓課程的開展。

2.3 云計算實訓場地的環(huán)境規(guī)劃及配套設(shè)施搭建

一個良好高效的實訓場地離不開務(wù)實的環(huán)境規(guī)劃及相關(guān)配套設(shè)施。為達到預期目標，需結(jié)合項目調(diào)研成果，從場地工位設(shè)計、配套設(shè)施以及綜合布線等方面著手進行搭建，讓整個實訓場地在既符合技校學生上課特點的同時又不顯擁擠和呆板，從各個細節(jié)方面提升課堂整體效果。

1）實訓場地的工位設(shè)計

將以排或列為單位的傳統(tǒng)實訓場地工位模式完善為以環(huán)島+直線型相結(jié)合的排列方式。在保證空間利用率的同時，為云計算課程體系里常見的分組教學、團隊協(xié)作等教學模式、教學風格創(chuàng)造一個適合的環(huán)境。利用技工院校學生好動的特點，減弱自卑不愿交流的缺點，使課堂上學生在老師下達任務(wù)后能方便主動地跟同桌溝通和分析問題，實現(xiàn)以優(yōu)帶弱一同完成相關(guān)的實訓目標;也有利于教師對課堂上學生學習情況的掌握和輔導[4]。

2）實訓場地的配套設(shè)施設(shè)計

技工院校教學有其獨有的特點，那便是工學結(jié)合一體化教學模式。該模式主要以學生為中心，根據(jù)相關(guān)課程崗位的實際工作任務(wù)和學生學習特征進行教學整合并安排教學活動。在云計算實訓場地的配套設(shè)施中，可以通過將活動白板、預置工作頁作為實際案例承載點，實現(xiàn)案例情景展示、任務(wù)分組、任務(wù)進度，任務(wù)成果等內(nèi)容，用以模擬實際工作環(huán)境。

3）實訓場地綜合布線設(shè)計

云計算實訓場地儼然一個微型核心機房。布線方面需要嚴格按照機房綜合布線相關(guān)國標規(guī)范，例如《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》GB/T50311-2007。同時一改以往的傳統(tǒng)布線模式而使用結(jié)構(gòu)化布線模式，以便在未來能及時、靈活地應(yīng)對因課程調(diào)整、教學需求變更、任務(wù)拓展等不同情況帶來的設(shè)備內(nèi)部跳線及互連機制的變化。水平子系統(tǒng)方面，實訓場地全面鋪設(shè)防靜電地板，進行底部走線的方式，并做好防鼠相關(guān)措施[5]。

3 結(jié)束語

從國家科技發(fā)展戰(zhàn)略層面上，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能三大戰(zhàn)略技術(shù)是互相聯(lián)系、相輔相成的。大數(shù)據(jù)的學習和處理能力是人工智能的關(guān)鍵核心、而云計算則是推動人工智能進步的首要因素。云計算這一新興技術(shù)為整個社會帶來新的機遇，同時也為技工院校網(wǎng)絡(luò)相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)引領(lǐng)了新的方向。云計算潮流帶來的一系列新興技術(shù)的變革與挑戰(zhàn)也促使技工院校加快腳步探索一套適合自身需要的云計算實訓場地搭建方案。終將實現(xiàn)讓學生能在更好的實訓環(huán)境中體會到云計算平臺搭建的樂趣，學習到更扎實更貼合實際崗位的操作技能，更快更熟練地適應(yīng)崗位的需求，為轉(zhuǎn)向互聯(lián)網(wǎng)下一幕打下一個堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1] 吳晨濤.信息存儲與IT管理[M].北京：人民郵電出版社，2015.

[2] 陳國良，明仲.云計算工程[M].北京：人民郵電出版社，2016.

[3] 李勁.云計算數(shù)據(jù)中心規(guī)劃與設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2018.

[4] 徐立冰.騰云：云計算和大數(shù)據(jù)時代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)揭秘[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[5] 陳榕利，陳曉忠.云計算實訓室的建設(shè)與研究[J].電子世界，2016（10）：20.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】