高職院校云計算課程教學方法探究

盧春光 賈亞娟

河南職業技術學院現代信息技術學院 河南鄭州 450000

大數據、云計算、人工智能等新興技術的快速發展，對各行各業產生了積極的影響。云計算技術及應用的人才空缺非常大，各大院校開始重視對云計算人才的培養。尤其是高職院校，著重培養應用型的專業技術人才，有些學校直接開設了云計算技術專業，其他則是在現有的計算機應用技術、計算機網絡技術等傳統專業的基礎上增設云計算技術課程，甚至在一些如大數據技術、人工智能技術應用等新開專業也開設了云計算技術的課程。當前，云計算教學存在設備不足或老舊，尤其是缺少應用性等現象，通過本文提出的“云平臺搭建+鏡像構建+云主機搭建應用”的教學模式，可以幫助學生更好地理解掌握云計算技術，有效提高課程教學效果。

1 教學現狀分析

目前，高職院校開設的云計算技術課程，采用的方式不盡相同。王勃等人[1]提出以“亞馬遜AWS”為基礎進行課程建設，從參與式課堂和開放式考核到混合式教學進行了一定的研究。王湘渝等人[2]提出從實訓環境配置到云計算平臺各個模塊安裝及運維的實踐教學。徐培鏇等人[3]提出從教學設計到學習任務、教學活動及效果等方面進行教學研究探索。易海博等人[4]提出通過學生自學、情境設置、講解點評的方式進行“OpenStack云平臺的部署和管理”項目式教學改革與實踐。喻香[5]提出通過提前部署OpenStack的Horizon模塊，基于WEB界面的可視化方式進行課程的實踐與探索。劉志才[6]提出通過理論結合實踐，以手工配置的方式進行云計算平臺搭建的教學和實驗方法。多數高校基于開源的OpenStack平臺進行授課，課程注重了理論聯系實踐、學生參與等，但是大部分課程僅涉及云計算平臺搭建和組件運維，沒有具體的應用實踐，這就造成了很多高職學生學習了課程，卻不知道如何在工作中應用的情況。高職學生本身自學能力較差，需要教師手把手的指導，本文提出從云計算平臺搭建到云主機搭建應用的教學模式，使學生能夠清晰地了解云計算的具體應用，對于提高學生的專業技能具有較好的效果，推動了云計算課程教學模式的探索。

2 云計算教學模式設計

根據教學實踐和云計算行業對人才的需求，結合“全國職業院校云計算技能大賽”“1+X云計算平臺運維與開發”職業技能證書要求，對云計算課程教學進行了探索。本文以OpenStack開源項目為基礎，提出“云平臺搭建+鏡像構建+云主機搭建應用”的教學模式，如下圖所示。

教學模式圖

2.1 云計算平臺搭建

云計算平臺搭建是云計算技術課程中的核心任務，OpenStack官方搭建命令比較復雜，對學生的能力要求較高，而筆者所教的高職學生整體學習能力差，遇到問題解決起來很困難。因此在進行任務設計時，充分考慮到學生的自身特點，降低學習難度，采用兩種搭建方式：單節點在線搭建和雙節點離線搭建。

單節點在線搭建云平臺，需要滿足以下教學條件：每個學生一臺主機(安裝CentOS7虛擬機)，內存4G以上，雙核CPU，連接互聯網。這種搭建方式，學生只需要掌握基礎的一些Linux的操作命令即可操作，基礎操作命令包括：修改主機名、修改hosts文件、關閉防火墻并禁止開機啟動、關閉NetworkManager并禁止開機啟動、修改Selinux配置文件SELINUX=disabled。具體的部署過程需要幾個簡單的步驟：(1)安裝rdo；(2)安裝OpenStack源；(3)安裝packstack工具；(4)通過packstack命令生成模版文件；(5)使用packstack命令進行部署測試。從以上步驟可以看到，采用單節點在線搭建云平臺的方法步驟較少，整個部署過程大約20～30分鐘，學生完全可以在一節課完成，學生通過登錄web端可以快速地體驗云平臺，能夠極大地提升學生的學習成就感，使學生對課程產生濃厚的興趣。

為了使課程內容緊貼全國職業院校職業技能大賽，增加了雙節點搭建的任務。采用雙節點搭建，需要的虛擬機數量相比單節點增加了一倍，鑒于實訓室現有的實訓條件，將所有學生進行2人一組分組，其中一人操作controller節點，另一人操作compute節點，通過這種方式也可以培養學生的團隊合作能力。雙節點搭建的基礎操作命令跟單節點相似，需要注意的是，雙節點離線搭建需要配置本地的yum文件，內容如下：

[centos]

name=centos

baseurl=ftp：//10.10.39.100/centos7

gpgcheck=0

enabled=1

[iaas]

name=iaas

baseurl=ftp：//10.10.39.100/iaas/iaas-repo

gpgcheck=0

enabled=1

在配置文件中需要修改安裝的controller節點和compute節點的IP地址、數據庫和各個組件的安裝密碼等，主要安裝步驟如下：(1)controller節點安裝mysql服務;(2)controller節點安裝keystone服務；(3)controller節點安裝glance服務；(4)controller節點和compute節點安裝Nova服務；(5)controller節點和compute節點安裝neutron服務；(6)controller節點安裝dashboard服務。

通過以上幾個主要步驟的操作，就可以在瀏覽器中訪問web，體驗云平臺，整個安裝過程大約需要30分鐘。這兩種方式過程比較簡單，學生可以較好地掌握云平臺搭建任務。

2.2 鏡像構建

在搭建云計算平臺的基礎上，可以進行各個組件的運維操作，通過這部分的學習可以使學生對云計算技術有一個深入的了解。在鏡像服務中，鏡像構建是一項重要內容，學者對于此項內容的研究較少。鏡像是創建云主機的基礎，在課程教學中可以直接提供官方的鏡像供學生使用，例如cirros-0.5.0-x86_64-disk.img、CentOS-7-x86_64-GenericCloud.qcow2等。使用這些官方鏡像創建的云主機都是相同的，需要使用的人員需要單獨在各自的云主機上安裝不同的軟件。作為云計算專業技術人員，還需要能夠對鏡像進行定制，以滿足不同人群的需求，筆者在進行課程設計時增加了對鏡像進行構建的環節。這里分為兩大類：Window鏡像和Linux鏡像，其中Window鏡像(這里以Windows7為例)的制作步驟如下：

(1)環境準備;

(2)創建一個30GB大小的磁盤鏡像：qemu-img create-f qcow2 windows7.qcow2 30G;

(3)使用virt-install命令安裝windows7鏡像：virt-install--connect qemu：///system--name Cloud_win7--ram 2048--vcpus 2--network network=default，model=virtio--disk path= windows7.qcow2，format=qcow2，device=disk，bus=virtio--cdrom cn_windows_7_ultimate_x64_dvd_x15-66043.iso--disk path=/opt/tool/virtio-win-0.1-52.iso，device=cdrom--os-type windows--os-variant win7--graphics vnc，listen=0.0.0.0，port=5902。

接下來，在本地通過VNC連接虛擬機進行操作系統的安裝，操作系統安裝完成后，可以根據需求安裝例如QQ、微信、釘釘、Office等辦公軟件，安裝好后關閉虛擬機，即可完成Windows7鏡像的制作。使用glance命令“glance image-create--name Cloud_win7--disk-format qcow2--container-format bare--progress

Linux鏡像構建以開發運維人員最常用的CentOS7鏡像為例，其安裝步驟跟Windows7鏡像相似，主要的區別在于virt-install命令不同：virt-install--name Cloud_Centos7--ram 1024--vcpus 1--disk path=Cloud_Centos7.qcow2--network network=default，model=virtio--arch=x86_64--os-type=linux--os-variant=rhel7--graphics vnc，port=5910--cdrom CentOS-7-x86_64-DVD-1511.iso--boot cdrom。

完成系統安裝后，也可以安裝例如eclispe等工具，關閉虛擬機完成CentOS7鏡像的制作。

通過構建自定義鏡像并創建云主機，可以使學生更加清楚實訓室的云機房部署的原理和機制，能夠加深對云計算的理解。

2.3 云主機搭建應用

通過前面的學習，學生對云平臺搭建、鏡像構建及云主機創建有了深入的了解，接下來需要解決的問題是云主機的應用。筆者在教學過程中，結合“1+X云計算平臺運維與開發”職業技能要求，設計云主機搭建應用的環節：LNMP+WordPress搭建博客網站。部署過程為：(1)LNMP環境搭建，這里通過LNMP一鍵安裝包進行安裝；(2)WordPress搭建，包含環境配置及WordPress安裝，其中WordPress配置文件需要設置數據庫用戶名、密碼等信息，內容如下所示：

/** WordPress數據庫的名稱 */

define('DB_NAME'，'wordpress')；

/** MySQL數據庫用戶名 */

define('DB_USER'，'root')；

/** MySQL數據庫密碼 */

define('DB_PASSWORD'，'123456')；

/** MySQL主機 */

define('DB_HOST'，'127.0.0.1')；

部署完成后，可以通過瀏覽器登錄博客網站，進行發表博客等操作。通過博客網站的搭建，可以使學生認識到云主機的具體的應用，使學生更加深入地掌握云計算技術。

結語

本文以筆者的教學實踐分析了高職院校云計算課程的教學方法，提出了“云平臺搭建+鏡像構建+云主機搭建應用”課程教學方法。通過一條主線貫穿云計算課程的學習，使學生不僅能夠搭建云平臺，掌握鏡像的構建方法，而且能夠通過云主機搭建應用。學習過程循序漸進，使學生清晰地理解什么是云計算、如何做、可以用來做什么，提升了學生學習的興趣和學習效果。同時，對于提升課堂效果、探究新的教學模式起到了積極的推動作用。