私有云在高職多媒體教學(xué)中的應(yīng)用

殷紅花

摘 要： 以揚州職業(yè)大學(xué)為例，通過分析高校多媒體教學(xué)的現(xiàn)狀，參考云計算的模型，提出了一種基于私有云計算的架構(gòu)模式，并進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，采用該模型有利于校園網(wǎng)絡(luò)資源的合理利用，省時省力，旨為該校網(wǎng)絡(luò)整合籌建私有云系統(tǒng)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 私有云； 云架構(gòu)； VMware+vSphere； 多媒體教學(xué)

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

0 引 言

目前，全國絕大多數(shù)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(xué)發(fā)展為多媒體教學(xué)，教學(xué)方式更加多樣化，教學(xué)內(nèi)容更加生動有趣、更直觀。但隨著使用年限的增加，設(shè)備老化、使用不規(guī)范等問題的出現(xiàn)，使得多媒體教室的管理越來越復(fù)雜，原來的管理方式已起不到明顯的效果，亟需進(jìn)行改革。本文通過分析揚州職業(yè)大學(xué)多媒體教學(xué)的現(xiàn)狀和云計算的模型，提出了建立基于云計算的多媒體教學(xué)的私有云的架構(gòu)模式。

1 現(xiàn)狀分析

多媒體教室的計算機(jī)系統(tǒng)采用的是PC機(jī)，即一臺顯示屏和一臺主機(jī)，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(fā)現(xiàn)，理工科的青中年教師普遍能自己熟練連接筆記本電腦進(jìn)行教學(xué)，而少數(shù)一些偏文科類青年教師和大多數(shù)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(xiàn)各種各樣的問題。同樣由于教師對于計算機(jī)規(guī)范使用不熟悉、U盤等移動設(shè)備攜帶病毒等，極有可能造成計算機(jī)系統(tǒng)的崩潰，從而影響到下一節(jié)教學(xué)的正常進(jìn)行。就揚州職業(yè)大學(xué)來講，多媒體教室主要集中在一二號教學(xué)樓（以下簡稱一教、二教），每個教學(xué)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(xué)校的要求，每天上課前必須將所有多媒體教室的計算機(jī)檢查一遍，以確保上課的正常進(jìn)行，下課后還必須再檢查一遍，如此重復(fù)操作工作量很大。鑒于此種情況，筆者認(rèn)為多媒體教室非常有必要建設(shè)私有云架構(gòu)模式。

2 私有云系統(tǒng)的分析

私有云是云計算的四個部署模型之一，是為某個機(jī)構(gòu)或組織單獨使用而構(gòu)建的，利用該機(jī)構(gòu)或組織原有的基礎(chǔ)設(shè)施，并可以控制在此基礎(chǔ)設(shè)施上部署應(yīng)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(fā)難度；并且私有云可部署在該機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)中心的防火墻內(nèi)，因而提供了對數(shù)據(jù)安全性和服務(wù)質(zhì)量的最有效控制。

本文參考云計算架構(gòu)[1]，并結(jié)合私有云環(huán)境特點，設(shè)計適應(yīng)該大學(xué)私有云計算的框架結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)主要分為基礎(chǔ)設(shè)施層、基礎(chǔ)平臺層和服務(wù)平臺層三層結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

鑒于大學(xué)一些重要部門及二級學(xué)院涉及的計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備相對較多，且較分散。一臺配置很高的服務(wù)器僅僅運行一個教務(wù)管理系統(tǒng)或者是精品課程系統(tǒng)，造成了相當(dāng)大的資源浪費。因此筆者希望能夠?qū)⑦@些設(shè)備集中管理，同時再購置一些功能強(qiáng)大的服務(wù)器，利用虛擬化技術(shù)形成強(qiáng)大的服務(wù)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(tài)配置虛擬計算機(jī)；同時在此層還需考慮動態(tài)資源遷移的功能，一旦一些設(shè)備出現(xiàn)故障或者有些設(shè)備關(guān)閉如何進(jìn)行合理調(diào)配資源也顯得尤為重要。

該大學(xué)的私有云基礎(chǔ)平臺層結(jié)構(gòu)主要希望采用Java技術(shù)體系和Microsoft.Net技術(shù)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(fā)環(huán)境和基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)服務(wù)，避開底層基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)投入和維護(hù)成本。

服務(wù)平臺層是以網(wǎng)絡(luò)為載體，以瀏覽器為交互方式，把服務(wù)器端的程序軟件傳給用戶來提供軟件服務(wù)的應(yīng)用模式。服務(wù)平臺層結(jié)構(gòu)需要基于基礎(chǔ)平臺層開發(fā)和部署一些管理系統(tǒng)，如教學(xué)管理系統(tǒng)、實驗管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、教學(xué)資源、教學(xué)軟件系統(tǒng)等管理模塊。

在此，大學(xué)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(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行多媒體授課，方便快捷，同時進(jìn)一步加深學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。同樣對于遠(yuǎn)端的分校區(qū)也可以通過骨干網(wǎng)訪問設(shè)在校本部的云平臺，經(jīng)云平臺管理員確認(rèn)并授權(quán)后，異地用戶就如同在本地一樣的進(jìn)行操作，進(jìn)一步避免了硬件的重復(fù)購置和維護(hù)成本。

在此云端電教維護(hù)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(huán)境都在網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器端，即使服務(wù)器端有個別機(jī)器出問題，也會自動備份和切換到運行正常的服務(wù)器，客戶端不受其影響。

3 私有云數(shù)據(jù)中心的技術(shù)方案

經(jīng)過十余年的發(fā)展，私有云和虛擬化技術(shù)已趨于成熟。許多公司推出了自己的私有云產(chǎn)品，如VMware的vSphere[2]，Citric的XenServer[3]，Microsoft的Hyper-V等。因此，在建設(shè)初期，應(yīng)根據(jù)該校實際情況，選擇合適的成熟度高的產(chǎn)品，并制定相應(yīng)的技術(shù)方案。

3.1 私有云數(shù)據(jù)中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

根據(jù)前期的分析調(diào)研，該校的建設(shè)目標(biāo)是首先解決多媒體教室的服務(wù)器，同時考慮將原有各院系的主頁服務(wù)器、精品課程、微課等分散的物理機(jī)充分利用。因此該校可以選用VMware vSphere私有云數(shù)據(jù)中心解決方案。

在該解決方案中，考慮到原有個院系的服務(wù)器還處在運行中，先新購置3臺惠普Proliant DL388P服務(wù)器和1套虛擬化軟件（包括vSphere 5.5標(biāo)準(zhǔn)版和vCerter Server 5.5標(biāo)準(zhǔn)版），將設(shè)備接入校園網(wǎng)核心交換機(jī)，形成該校的多媒體教學(xué)的私有云數(shù)據(jù)中心（如圖2所示）。

在主機(jī)房部署3臺新購置的hp DL388p G8服務(wù)器和原教務(wù)系統(tǒng)的存儲浪潮AS500G3構(gòu)成vSphere虛擬化基礎(chǔ)平臺，在每臺hp DL388p服務(wù)器安裝ESXi操作系統(tǒng)，另配置一臺原有的IBM x3850分別作為VMWare vCenter Server中央管理服務(wù)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(tǒng)，從而保護(hù)該校的私有云數(shù)據(jù)安全，另一臺Cisco 7609作為備份。

3.2 私有云數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵技術(shù)

vSphere5.5標(biāo)準(zhǔn)版中，提供了vMotion和High Availability（HA）功能保障虛擬機(jī)的高可用性。應(yīng)用vMotion功能可在線將虛擬機(jī)從一個VMware ESXi主機(jī)遷移到另一個ESXi主機(jī)。啟用HA功能，當(dāng)一臺ESXi主機(jī)意外宕機(jī)，該主機(jī)部署的虛擬機(jī)自動遷移到負(fù)載較輕的另一臺ESXi主機(jī)上，保證服務(wù)24小時連續(xù)工作不中斷。

另外采用虛擬網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，每個ESXi主機(jī)的3個網(wǎng)卡端口綁定，并連接機(jī)架上的核心交換機(jī)的trunk端口。邏輯上，服務(wù)器的3個網(wǎng)卡連接ESXi主機(jī)的虛擬交換機(jī)vSwitch0，并在vSwitch0虛擬交換機(jī)上創(chuàng)建多個虛擬機(jī)端口組，并配置WLAN號，這樣，就可以有效地把虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)直接進(jìn)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(jī)與主機(jī)房的核心7609相連，另一端則連接多媒體教室，這樣該大學(xué)的私有云架構(gòu)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(wǎng)絡(luò)中心的服務(wù)器集群，任意一臺主機(jī)意外宕機(jī)都不可能造成系統(tǒng)的全線崩潰，徹底解決了大學(xué)管理復(fù)雜度高、災(zāi)難恢復(fù)困難、難以滿足某些業(yè)務(wù)的連續(xù)性要求等一系列問題。

4 結(jié)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(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的，根據(jù)學(xué)校規(guī)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(wǎng)絡(luò)，因此就需要進(jìn)行線路的改造，盡可能使用高速光纖，才能更好的實現(xiàn)私有云的高速無障礙運行。私有云不僅可以應(yīng)用在多媒體教學(xué)中，還可以應(yīng)用到高校的辦公系統(tǒng)、實驗室教學(xué)、教務(wù)管理等很多系統(tǒng)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(xué)工作的創(chuàng)新。

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（責(zé)任編輯：徐興華）