私有云在高職多媒體教學中的應用

殷紅花

摘 要： 以揚州職業大學為例，通過分析高校多媒體教學的現狀，參考云計算的模型，提出了一種基于私有云計算的架構模式，并進行了研究。結果表明，采用該模型有利于校園網絡資源的合理利用，省時省力，旨為該校網絡整合籌建私有云系統提供依據。

關鍵詞： 私有云； 云架構； VMware+vSphere； 多媒體教學

中圖分類號： TP 393 文獻標志碼： A 文章編號： 1671-2153（2015）01-0079-03

0 引 言

目前，全國絕大多數的高校教室都是配置了多媒體軟硬件，使得最初的板書教學發展為多媒體教學，教學方式更加多樣化，教學內容更加生動有趣、更直觀。但隨著使用年限的增加，設備老化、使用不規范等問題的出現，使得多媒體教室的管理越來越復雜，原來的管理方式已起不到明顯的效果，亟需進行改革。本文通過分析揚州職業大學多媒體教學的現狀和云計算的模型，提出了建立基于云計算的多媒體教學的私有云的架構模式。

1 現狀分析

多媒體教室的計算機系統采用的是PC機，即一臺顯示屏和一臺主機，同時也提供了筆記本電腦的連接線和插頭。但是在使用的過程中發現，理工科的青中年教師普遍能自己熟練連接筆記本電腦進行教學，而少數一些偏文科類青年教師和大多數老年教師根本不能自主將筆記本電腦與投影連接起來，總是會出現各種各樣的問題。同樣由于教師對于計算機規范使用不熟悉、U盤等移動設備攜帶病毒等，極有可能造成計算機系統的崩潰，從而影響到下一節教學的正常進行。就揚州職業大學來講，多媒體教室主要集中在一二號教學樓（以下簡稱一教、二教），每個教學樓都有32個多媒體教室，一教有三位管理人員，二教有兩位管理人員，即平均一位管理員要管理13個多媒體教室。按照目前學校的要求，每天上課前必須將所有多媒體教室的計算機檢查一遍，以確保上課的正常進行，下課后還必須再檢查一遍，如此重復操作工作量很大。鑒于此種情況，筆者認為多媒體教室非常有必要建設私有云架構模式。

2 私有云系統的分析

私有云是云計算的四個部署模型之一，是為某個機構或組織單獨使用而構建的，利用該機構或組織原有的基礎設施，并可以控制在此基礎設施上部署應用程序的方式，能夠極大地減少人力成本和軟件成本，降低開發難度；并且私有云可部署在該機構數據中心的防火墻內，因而提供了對數據安全性和服務質量的最有效控制。

本文參考云計算架構[1]，并結合私有云環境特點，設計適應該大學私有云計算的框架結構。該結構主要分為基礎設施層、基礎平臺層和服務平臺層三層結構，如圖1所示。

鑒于大學一些重要部門及二級學院涉及的計算機、網絡等設備相對較多，且較分散。一臺配置很高的服務器僅僅運行一個教務管理系統或者是精品課程系統，造成了相當大的資源浪費。因此筆者希望能夠將這些設備集中管理，同時再購置一些功能強大的服務器，利用虛擬化技術形成強大的服務器集群，通過對用戶的管理讓他們能夠按照課程的不同動態配置虛擬計算機；同時在此層還需考慮動態資源遷移的功能，一旦一些設備出現故障或者有些設備關閉如何進行合理調配資源也顯得尤為重要。

該大學的私有云基礎平臺層結構主要希望采用Java技術體系和Microsoft.Net技術體系部署在Linux和Windows虛擬平臺上，向廣大師生提供端到端的開發環境和基于網絡的教學服務，避開底層基礎設施的服務投入和維護成本。

服務平臺層是以網絡為載體，以瀏覽器為交互方式，把服務器端的程序軟件傳給用戶來提供軟件服務的應用模式。服務平臺層結構需要基于基礎平臺層開發和部署一些管理系統，如教學管理系統、實驗管理系統、科研管理系統、教學資源、教學軟件系統等管理模塊。

在此，大學的多媒體教室作為客戶端。任課教師通過客戶端登陸到校園網絡環境進行多媒體授課，方便快捷，同時進一步加深學生對學習內容的理解。同樣對于遠端的分校區也可以通過骨干網訪問設在校本部的云平臺，經云平臺管理員確認并授權后，異地用戶就如同在本地一樣的進行操作，進一步避免了硬件的重復購置和維護成本。

在此云端電教維護人員無須再花費大量的時間和精力去檢查多媒體教室的運行情況，所有的運行環境都在網絡中心服務器端，即使服務器端有個別機器出問題，也會自動備份和切換到運行正常的服務器，客戶端不受其影響。

3 私有云數據中心的技術方案

經過十余年的發展，私有云和虛擬化技術已趨于成熟。許多公司推出了自己的私有云產品，如VMware的vSphere[2]，Citric的XenServer[3]，Microsoft的Hyper-V等。因此，在建設初期，應根據該校實際情況，選擇合適的成熟度高的產品，并制定相應的技術方案。

3.1 私有云數據中心拓撲結構

根據前期的分析調研，該校的建設目標是首先解決多媒體教室的服務器，同時考慮將原有各院系的主頁服務器、精品課程、微課等分散的物理機充分利用。因此該校可以選用VMware vSphere私有云數據中心解決方案。

在該解決方案中，考慮到原有個院系的服務器還處在運行中，先新購置3臺惠普Proliant DL388P服務器和1套虛擬化軟件（包括vSphere 5.5標準版和vCerter Server 5.5標準版），將設備接入校園網核心交換機，形成該校的多媒體教學的私有云數據中心（如圖2所示）。

在主機房部署3臺新購置的hp DL388p G8服務器和原教務系統的存儲浪潮AS500G3構成vSphere虛擬化基礎平臺，在每臺hp DL388p服務器安裝ESXi操作系統，另配置一臺原有的IBM x3850分別作為VMWare vCenter Server中央管理服務器，將其接入到1臺核心Cisco 7609，在該核心7609出口連接防火墻和入侵防御系統，從而保護該校的私有云數據安全，另一臺Cisco 7609作為備份。

3.2 私有云數據中心關鍵技術

vSphere5.5標準版中，提供了vMotion和High Availability（HA）功能保障虛擬機的高可用性。應用vMotion功能可在線將虛擬機從一個VMware ESXi主機遷移到另一個ESXi主機。啟用HA功能，當一臺ESXi主機意外宕機，該主機部署的虛擬機自動遷移到負載較輕的另一臺ESXi主機上，保證服務24小時連續工作不中斷。

另外采用虛擬網絡規劃，每個ESXi主機的3個網卡端口綁定，并連接機架上的核心交換機的trunk端口。邏輯上，服務器的3個網卡連接ESXi主機的虛擬交換機vSwitch0，并在vSwitch0虛擬交換機上創建多個虛擬機端口組，并配置WLAN號，這樣，就可以有效地把虛擬機的網絡直接進行邏輯分離，從而保證相互間的通信安全。

一教、二教和實驗樓分別在每個樓宇使用華為s3300交換機與主機房的核心7609相連，另一端則連接多媒體教室，這樣該大學的私有云架構就完成了。在每個多媒體教室僅僅只需要通過客戶端登陸到網絡中心的服務器集群，任意一臺主機意外宕機都不可能造成系統的全線崩潰，徹底解決了大學管理復雜度高、災難恢復困難、難以滿足某些業務的連續性要求等一系列問題。

4 結束語

綜上所述，私有云運用到多媒體是切實可行的。但是也面臨著一個問題，大家都知道云端用戶都是基于網絡進行的，根據學校規模不同，可能需要幾十乃至上百臺客戶端同時訪問運行，這就需要高速的網絡，因此就需要進行線路的改造，盡可能使用高速光纖，才能更好的實現私有云的高速無障礙運行。私有云不僅可以應用在多媒體教學中，還可以應用到高校的辦公系統、實驗室教學、教務管理等很多系統中，形成一個全面的完整的單位私有云，從而提高效率、推動教育教學工作的創新。

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（責任編輯：徐興華）