云計(jì)算課程教學(xué)模式探索與實(shí)踐

王勃 李華昱 董玉坤 張俊三 孫亞偉

摘? 要：云計(jì)算作為第四次工業(yè)革命的標(biāo)志，引爆了產(chǎn)業(yè)界的“云爆發(fā)”模式，這為高等院校提出了人才培養(yǎng)的新要求。中國(guó)石油大學(xué)（華東）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院開(kāi)設(shè)的云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用課程，以“亞馬遜AWS-中國(guó)石油大學(xué)云創(chuàng)學(xué)院”為合作基礎(chǔ)進(jìn)行了課程建設(shè)，在新工科與新基建背景下，嘗試了一條IT人才培養(yǎng)的產(chǎn)學(xué)研合作之道。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;產(chǎn)學(xué)研合作;新工科建設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2021）28-0122-04

Abstract： Cloud computing， as the symbol of the fourth industrial revolution， has exploded the cloud eruption mode in the industry. The need of industry must be fitted for by the employees who would be educated from universities. An industry academy research（IAR） project is under progressing in the college of computer science and technology， China University of Petroleum with Amazon Connect Technology（Beijing） Co.， Ltd.（"AWS"）， aiming at a "Cloud Innovation School" to develop a course system using AWS cloud services， a strategy of educating students for industry， as well as exploring a practical approach of IAR cooperation under the background of emerging engineering education（3E）.

Keywords： cloud computing; industry academy research; emerging engineering education

2012年，中國(guó)信息通信研究院發(fā)布《云計(jì)算白皮書(shū)》，對(duì)云計(jì)算的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了肯定。從此，國(guó)內(nèi)高校紛紛開(kāi)設(shè)云計(jì)算相關(guān)課程。依照新工科建設(shè)的思路，中國(guó)石油大學(xué)（華東）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院結(jié)合亞馬遜（AWS）全球領(lǐng)先的云計(jì)算技術(shù)和資源，進(jìn)行了云計(jì)算課程體系的建設(shè)。其中，AWS云計(jì)算課程體系包括建設(shè)采用AWS云技術(shù)講解的云計(jì)算課程和改造相關(guān)課程加入AWS云技術(shù)，這也是新工科[1]在課程建設(shè)方面的兩條重要思路。

在過(guò)去的三年中，AWS Educate Program（教育計(jì)劃）構(gòu)成了中國(guó)石油大學(xué)（華東）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院開(kāi)設(shè)的云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用課程的主要建設(shè)內(nèi)容。中國(guó)石油大學(xué)（華東）與亞馬遜AWS產(chǎn)學(xué)合作共建的“云創(chuàng)學(xué)院”，也經(jīng)歷了一年多的運(yùn)行，在新工科與新基建背景下，探索了一條IT人才培養(yǎng)的產(chǎn)學(xué)研合作之道。

一、課程內(nèi)容建設(shè)

從知識(shí)體系結(jié)構(gòu)上來(lái)講，云計(jì)算理論是分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展形式。從商業(yè)模式上來(lái)講，云計(jì)算理論是效用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的發(fā)展形式。中國(guó)石油大學(xué)（華東）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院開(kāi)設(shè)的云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用課程，課程內(nèi)容沿襲了分布式計(jì)算體系結(jié)構(gòu)的知識(shí)體系，把云計(jì)算的基本知識(shí)融合在了分布式并行計(jì)算、分布式存儲(chǔ)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)脈絡(luò)中。

中國(guó)石油大學(xué)（華東）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院開(kāi)設(shè)的云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用課程，授課對(duì)象為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)通信工程專業(yè)，開(kāi)課時(shí)間為第5學(xué)期。經(jīng)過(guò)三年多的培育，云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用課程內(nèi)容從理論和實(shí)踐兩部分，逐漸融合成為一個(gè)相輔相成的完整的體系。

（一）云計(jì)算的三個(gè)基本服務(wù)模式（IaaS/PaaS/SaaS）

該知識(shí)點(diǎn)出現(xiàn)在第一章（云計(jì)算基本概念），但從全部的授課內(nèi)容來(lái)看，又與后續(xù)的各章節(jié)相呼應(yīng)，即：

第二章：谷歌云技術(shù)（PaaS）;

第三章：亞馬遜云技術(shù)（IaaS）;

第四章：微軟云技術(shù)（PaaS和CaaS）;

第五章：Hadoop開(kāi)源云平臺(tái)（PaaS）;

第六章：OpenStack開(kāi)源云計(jì)算技術(shù)（IaaS）。

從全球云計(jì)算市場(chǎng)[2]來(lái)看，SaaS幾乎是IaaS的市場(chǎng)規(guī)模的兩倍，但是隨著中國(guó)新基建等政策的影響，2019年中國(guó)公有云IaaS市場(chǎng)規(guī)模較2018年增長(zhǎng)了67.4%，而且預(yù)計(jì)將會(huì)持續(xù)攀高。

從云計(jì)算技術(shù)成熟度來(lái)看，至2010年，以虛擬化技術(shù)為代表的，基于傳統(tǒng)技術(shù)棧的構(gòu)建方式，已逐漸被以容器、微服務(wù)和DevOps為代表的云原生技術(shù)所更新。因此，在第四章的授課內(nèi)容中，加入了以云原生為主要內(nèi)容的CaaS的云計(jì)算新服務(wù)模式。

（二）云安全技術(shù)

云安全的四個(gè)層次，即保密性、完整性、真實(shí)性、可用性，分別對(duì)應(yīng)于加密、哈希加密、非對(duì)稱加密、基于云的安全組等基本云安全機(jī)制，在AWS實(shí)驗(yàn)中各有體現(xiàn)：

實(shí)驗(yàn)1：部署虛擬機(jī)EC2實(shí)例（加密、私鑰機(jī)制）;

實(shí)驗(yàn)2：AWS資源間的訪問(wèn)（非對(duì)稱加密機(jī)制以及IAM授權(quán)機(jī)制）;

實(shí)驗(yàn)3：AWS的VPC服務(wù)（基于云的安全組機(jī)制）;

實(shí)驗(yàn)4：分布式對(duì)象存儲(chǔ)（加密和非對(duì)稱加密）;