技工院校云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地搭建探討

陳俊錦

摘要：近年來(lái)國(guó)內(nèi)外蓬勃發(fā)展的云計(jì)算產(chǎn)業(yè)浪潮帶來(lái)了巨大的云計(jì)算管理維護(hù)人才需求。技工院校云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的建設(shè)合適與否直接影響技工院校在云計(jì)算相關(guān)課程方面的實(shí)施效果。筆者通過(guò)結(jié)合在該單位云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地搭建實(shí)踐中獲得的經(jīng)驗(yàn)，從場(chǎng)地建設(shè)前期分析、場(chǎng)地軟硬件核心資源及基礎(chǔ)設(shè)施搭建、場(chǎng)地投入等幾個(gè)方面對(duì)云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地搭建過(guò)程中的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)及問(wèn)題進(jìn)行了分享和探討，為技工院校云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地搭建和進(jìn)一步完善提供參考。

關(guān)鍵詞：技工院校;云計(jì)算;實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地搭建

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）17-0108-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

云計(jì)算作為一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)且涉及范圍較廣的課程，課程實(shí)訓(xùn)環(huán)境的適合與否跟課程的教學(xué)質(zhì)量息息相關(guān)。其中一個(gè)突出的問(wèn)題表現(xiàn)在現(xiàn)有的云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地搭建案例實(shí)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(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地搭建方式。

1 技工院校云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地搭建的問(wèn)題分析

要解決技工院校云計(jì)算實(shí)訓(xùn)室場(chǎng)地搭建的相關(guān)問(wèn)題，關(guān)鍵在于必須緊緊圍繞技工院校人才培養(yǎng)方向、學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)、課程設(shè)計(jì)安排這三大要素展開(kāi)。從人才培養(yǎng)方向?qū)用娣治觯脊ぴ盒Ｖ饕獮樯鐣?huì)輸送技能型人才，并有針對(duì)性地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及相關(guān)操作技能。因此，技工院校對(duì)云計(jì)算場(chǎng)地的規(guī)劃上，首先要考慮滿(mǎn)足諸如售前規(guī)劃、售后實(shí)施、IT運(yùn)維管理等崗位角色的需求，然后考慮相關(guān)實(shí)訓(xùn)室的落成能為計(jì)算機(jī)教師隊(duì)伍的師資力量培養(yǎng)與提升帶來(lái)更多的附加效益。

從學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)層面分析，技工院校大部分的學(xué)生對(duì)純理論知識(shí)的掌握程度相對(duì)較弱，整體素質(zhì)參差不齊。相較于繁復(fù)的理論知識(shí)和復(fù)雜的公式，學(xué)生更愿意動(dòng)手進(jìn)行嘗試和操作;相較于安靜地聽(tīng)講，學(xué)生更愿意多跟同桌交流;面對(duì)知識(shí)上的困難和挫折時(shí)，學(xué)生容易顯得束手無(wú)策或放棄學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)一項(xiàng)知識(shí)時(shí)，學(xué)生希望通過(guò)獲得相應(yīng)的資格證書(shū)來(lái)肯定自身的付出和證明自身能力。

從課程設(shè)計(jì)安排層面分析，云計(jì)算課程體系中不可避免會(huì)涉及內(nèi)存虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化等一系列虛擬化課題。由此可見(jiàn)，云計(jì)算除了核心的虛擬化技術(shù)外，也需要掌握相當(dāng)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(shí)訓(xùn)環(huán)境中進(jìn)行體現(xiàn)。

2 技工院校云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地搭建的實(shí)施

通過(guò)前期的論證調(diào)研，明確了技工院校云計(jì)算場(chǎng)地建設(shè)要素后，結(jié)合云計(jì)算實(shí)訓(xùn)室場(chǎng)地離不開(kāi)虛擬化層面的軟硬件資源配套這一特點(diǎn)，可以逐步形成一個(gè)完整的云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地基礎(chǔ)架構(gòu)，如圖1所示。

若將云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地形象地比喻為人體，那么場(chǎng)地工位是骨架、各類(lèi)服務(wù)軟硬件資源池便是器官，虛擬化平臺(tái)便是大腦，云計(jì)算各類(lèi)課程便是思維，各類(lèi)線(xiàn)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(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)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(jì)算實(shí)訓(xùn)室場(chǎng)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(chǎng)上常見(jiàn)有威睿的vSphere、主打開(kāi)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(xiàng)目實(shí)際搭建過(guò)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(xué)實(shí)訓(xùn)課時(shí)的實(shí)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(lái)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(tái)等特性，是完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和完善功能的國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品。通過(guò)實(shí)訓(xùn)室實(shí)際運(yùn)行后可以明顯感覺(jué)到其在使用邏輯及人機(jī)互動(dòng)界面方面更符合國(guó)人的使用習(xí)慣，其相關(guān)架構(gòu)如圖2所示。

根據(jù)對(duì)課程設(shè)計(jì)安排這一關(guān)鍵要素的分析，一個(gè)完整的云計(jì)算課程實(shí)訓(xùn)中離不開(kāi)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(jì)算實(shí)訓(xùn)室場(chǎng)地軟件核心資源的重要構(gòu)成部分。

2.2 云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)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(jī)以及運(yùn)行終端。若其中任意一項(xiàng)出現(xiàn)明顯的短板，都將會(huì)直接影響到整個(gè)課程及實(shí)訓(xùn)的開(kāi)展效果。因此在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，有針對(duì)性地對(duì)以下細(xì)節(jié)進(jìn)行了規(guī)劃[2]。

1）機(jī)柜的部署

整體使用42U或以上的機(jī)柜進(jìn)行統(tǒng)一擺放，營(yíng)造出設(shè)備擺放統(tǒng)一、綜合布線(xiàn)集中、符合實(shí)際工作中云計(jì)算核心機(jī)房結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用情景。亦有利于因應(yīng)未來(lái)教學(xué)規(guī)模發(fā)展而帶來(lái)的各類(lèi)資源池物理空間的擴(kuò)展和布線(xiàn)需求。通過(guò)采用模塊化機(jī)柜來(lái)融合空調(diào)和UPS不間斷供電系統(tǒng)，保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

2）資源池硬件參數(shù)的選擇

運(yùn)算資源池中處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)設(shè)備三者充足的性能和容量將會(huì)是實(shí)訓(xùn)課程能流暢開(kāi)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(huì)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(jià)格和數(shù)量三方面的取舍需要進(jìn)行綜合衡量。針對(duì)這個(gè)情況，項(xiàng)目實(shí)施中通過(guò)利用“主頻*CPU路數(shù)*核心數(shù)*80%-用戶(hù)數(shù)量*分配主頻值/1.5”這個(gè)公式得出的數(shù)值是否有冗余來(lái)初步預(yù)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(shí)訓(xùn)場(chǎng)地設(shè)備的可持續(xù)使用性，項(xiàng)目實(shí)施中首先根據(jù)以往內(nèi)存容量增長(zhǎng)比例來(lái)確定未來(lái)3-4年單個(gè)內(nèi)存容量基數(shù)，結(jié)合未來(lái)最大使用人數(shù)進(jìn)行容量統(tǒng)計(jì)并確保包含預(yù)計(jì)總量的10%的冗余量，規(guī)格上選擇帶有ECC檢驗(yàn)的DDR4 2666或更高規(guī)格的服務(wù)器一線(xiàn)品牌內(nèi)存確保運(yùn)行穩(wěn)定。在存儲(chǔ)設(shè)備方面，基于IP SAN技術(shù)的存儲(chǔ)資源池設(shè)備配備10k轉(zhuǎn)速以上的企業(yè)級(jí)HDD與高性能企業(yè)級(jí)SSD互相搭配使用，并根據(jù)不同應(yīng)用情景進(jìn)行比額調(diào)配，以實(shí)現(xiàn)響應(yīng)速度、容量以及效能之間的最佳平衡[3]。各個(gè)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(pán)陣列，以保證各類(lèi)資源池?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。

3）交換機(jī)的選擇

為了保證云計(jì)算實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的操作流暢度以及最大程度地發(fā)揮各個(gè)資源池的性能。在各個(gè)資源池?cái)?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(jī)必不可少。負(fù)責(zé)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(jī)，避免成為傳輸瓶頸。所有機(jī)柜機(jī)架上配備配線(xiàn)架，并通過(guò)跳線(xiàn)與交換機(jī)進(jìn)行連接，附上清晰明了的編號(hào)標(biāo)簽，以用于后期的管理維護(hù)工作上。

4）終端的選擇

在實(shí)際考慮到云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的利用率以及相關(guān)實(shí)訓(xùn)課程項(xiàng)目需求后，最終放棄使用較常見(jiàn)的ARM架構(gòu)，選擇性能和運(yùn)行流暢度上均比較有優(yōu)勢(shì)的X86架構(gòu)高性能終端，支撐起云計(jì)算實(shí)訓(xùn)課程的開(kāi)展。

2.3 云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的環(huán)境規(guī)劃及配套設(shè)施搭建

一個(gè)良好高效的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地離不開(kāi)務(wù)實(shí)的環(huán)境規(guī)劃及相關(guān)配套設(shè)施。為達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，需結(jié)合項(xiàng)目調(diào)研成果，從場(chǎng)地工位設(shè)計(jì)、配套設(shè)施以及綜合布線(xiàn)等方面著手進(jìn)行搭建，讓整個(gè)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地在既符合技校學(xué)生上課特點(diǎn)的同時(shí)又不顯擁擠和呆板，從各個(gè)細(xì)節(jié)方面提升課堂整體效果。

1）實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的工位設(shè)計(jì)

將以排或列為單位的傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地工位模式完善為以環(huán)島+直線(xiàn)型相結(jié)合的排列方式。在保證空間利用率的同時(shí)，為云計(jì)算課程體系里常見(jiàn)的分組教學(xué)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等教學(xué)模式、教學(xué)風(fēng)格創(chuàng)造一個(gè)適合的環(huán)境。利用技工院校學(xué)生好動(dòng)的特點(diǎn)，減弱自卑不愿交流的缺點(diǎn)，使課堂上學(xué)生在老師下達(dá)任務(wù)后能方便主動(dòng)地跟同桌溝通和分析問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)以?xún)?yōu)帶弱一同完成相關(guān)的實(shí)訓(xùn)目標(biāo);也有利于教師對(duì)課堂上學(xué)生學(xué)習(xí)情況的掌握和輔導(dǎo)[4]。

2）實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的配套設(shè)施設(shè)計(jì)

技工院校教學(xué)有其獨(dú)有的特點(diǎn)，那便是工學(xué)結(jié)合一體化教學(xué)模式。該模式主要以學(xué)生為中心，根據(jù)相關(guān)課程崗位的實(shí)際工作任務(wù)和學(xué)生學(xué)習(xí)特征進(jìn)行教學(xué)整合并安排教學(xué)活動(dòng)。在云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的配套設(shè)施中，可以通過(guò)將活動(dòng)白板、預(yù)置工作頁(yè)作為實(shí)際案例承載點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)案例情景展示、任務(wù)分組、任務(wù)進(jìn)度，任務(wù)成果等內(nèi)容，用以模擬實(shí)際工作環(huán)境。

3）實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地綜合布線(xiàn)設(shè)計(jì)

云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地儼然一個(gè)微型核心機(jī)房。布線(xiàn)方面需要嚴(yán)格按照機(jī)房綜合布線(xiàn)相關(guān)國(guó)標(biāo)規(guī)范，例如《綜合布線(xiàn)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50311-2007。同時(shí)一改以往的傳統(tǒng)布線(xiàn)模式而使用結(jié)構(gòu)化布線(xiàn)模式，以便在未來(lái)能及時(shí)、靈活地應(yīng)對(duì)因課程調(diào)整、教學(xué)需求變更、任務(wù)拓展等不同情況帶來(lái)的設(shè)備內(nèi)部跳線(xiàn)及互連機(jī)制的變化。水平子系統(tǒng)方面，實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地全面鋪設(shè)防靜電地板，進(jìn)行底部走線(xiàn)的方式，并做好防鼠相關(guān)措施[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

從國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略層面上，云計(jì)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(xué)習(xí)和處理能力是人工智能的關(guān)鍵核心、而云計(jì)算則是推動(dòng)人工智能進(jìn)步的首要因素。云計(jì)算這一新興技術(shù)為整個(gè)社會(huì)帶來(lái)新的機(jī)遇，同時(shí)也為技工院校網(wǎng)絡(luò)相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)引領(lǐng)了新的方向。云計(jì)算潮流帶來(lái)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(jì)算實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地搭建方案。終將實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生能在更好的實(shí)訓(xùn)環(huán)境中體會(huì)到云計(jì)算平臺(tái)搭建的樂(lè)趣，學(xué)習(xí)到更扎實(shí)更貼合實(shí)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(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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

[4] 徐立冰.騰云：云計(jì)算和大數(shù)據(jù)時(shí)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(jì)算實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)與研究[J].電子世界，2016（10）：20.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】