Openstack開(kāi)源云平臺(tái)搭建課程的教學(xué)體會(huì)

摘 要：基于開(kāi)源云計(jì)算平臺(tái)openstack的應(yīng)用近年來(lái)出現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)，而高職相關(guān)教學(xué)尚處于起步階段，本文通過(guò)實(shí)際教學(xué)經(jīng)歷，總結(jié)了在此類教學(xué)中的一些經(jīng)驗(yàn)和技巧，能為同行教學(xué)提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：Openstack；云計(jì)算；課程教學(xué)

隨著云計(jì)算技術(shù)的日漸普及和各類應(yīng)用的落地，除了云計(jì)算專業(yè)外，很多高職院校在相近專業(yè)也都在開(kāi)設(shè)云計(jì)算的相關(guān)課程，普及云計(jì)算知識(shí)和技能，擁抱新技術(shù)，為跨專業(yè)融合做準(zhǔn)備，而除了理論教學(xué)外，自己實(shí)際動(dòng)手搭建一個(gè)可運(yùn)行的云計(jì)算環(huán)境對(duì)理解云計(jì)算技術(shù)精髓，提升學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力都具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

教學(xué)中如何選擇適合學(xué)生搭建的云計(jì)算環(huán)境是對(duì)教師的一個(gè)考驗(yàn)，通常要考慮以下幾點(diǎn)：

一、首先學(xué)校機(jī)房要滿足一定的硬件條件，云計(jì)算環(huán)境搭建的實(shí)驗(yàn)環(huán)境大多需要虛擬機(jī)的配合，常見(jiàn)的有VMware Workstation和Oracle virtualbox，虛擬機(jī)啟動(dòng)占用系統(tǒng)內(nèi)存和CPU資源，所以物理主機(jī)的配置不能太低，對(duì)內(nèi)存的要求尤為重要，一般物理主機(jī)要達(dá)到8G的最低標(biāo)準(zhǔn)，否則很多實(shí)驗(yàn)捉襟見(jiàn)肘，通過(guò)我們的對(duì)比測(cè)試，最好在機(jī)房配備一定容量的SSD固態(tài)硬盤，其運(yùn)行速度甚至?xí)h(yuǎn)超掛載普通硬盤的專業(yè)物理服務(wù)器，機(jī)器性能不足，運(yùn)行速度慢是目前云計(jì)算課程教學(xué)最大的障礙。

二、選擇的云平臺(tái)要具有廣泛的市場(chǎng)占有率，當(dāng)前市場(chǎng)占有率比較高的iaas產(chǎn)品主要有VMware vSphere、微軟的Hyper-V、Amazon EC2、開(kāi)源的Openstack和小眾但高職院校里因技能大賽使用而比較常見(jiàn)的H3C CAS系統(tǒng)等等，從搭建過(guò)程看，H3C CAS的成本最低，基本上沒(méi)有什么難度，搭建完成后直接用WEB界面登錄使用即可，但這類系統(tǒng)需要購(gòu)買正版，而且由于屏蔽了內(nèi)部的安裝細(xì)節(jié)，搭建者不能體會(huì)云計(jì)算各個(gè)組件間的關(guān)系，比較適合只是體驗(yàn)云計(jì)算環(huán)境和注重應(yīng)用的教學(xué)需求，VMware 的vSphere和微軟的Hyper-V都是市場(chǎng)占有率很高的產(chǎn)品，兩種產(chǎn)品的環(huán)境搭建有一定難度，對(duì)免費(fèi)部分的支持不夠友好，而且由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的原因?qū)Ρ竟镜漠a(chǎn)品支持較好，但兼容性相對(duì)不足，公司都在努力構(gòu)建自己掌控的完整生態(tài)圈，其他公司的產(chǎn)品也都有類似的問(wèn)題，相比較而言，我覺(jué)得開(kāi)源的OpenStack是最值得高職學(xué)生作為云計(jì)算教學(xué)的訓(xùn)練平臺(tái)，首先是產(chǎn)品足夠好，2017年工信部華信研究院宣布OpenStack占據(jù)私有云市場(chǎng)份額超60%，OpenStack很可能在未來(lái)的基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）資源管理方面占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)位置，成為公有云、私有云及混合云管理的“云操作系統(tǒng)”標(biāo)準(zhǔn)。其次是開(kāi)源軟件技術(shù)透明，搭建過(guò)程透明并更新及時(shí)，以社區(qū)的方式云集全球技術(shù)高手共同維護(hù)，生命力極其旺盛，學(xué)生在掌握了其技術(shù)后會(huì)在今后的職業(yè)生涯中長(zhǎng)期收益。

三、是否適合學(xué)生理解云計(jì)算的架構(gòu)。相比較而言，Openstack是最適合從底層理解云計(jì)算架構(gòu)的系統(tǒng)，Openstack包含keystone（身份服務(wù)模塊）、Nova（計(jì)算服務(wù)組件）、Neutorn（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)組件）、Glance（鏡像服務(wù)組件）、Swift（對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)模塊）、Cinder（塊存儲(chǔ)服務(wù)模塊）、Ceilometer（監(jiān)控服務(wù)組件），各個(gè)模塊可以自由定義安裝，可以從底層上理解云計(jì)算是如何組合各種資源并對(duì)外提供服務(wù)的，開(kāi)源的特性也讓使用者可以直接參與訂制各種技術(shù)細(xì)節(jié)，通過(guò)搭建就可以大大提升學(xué)生的技術(shù)水平。

目前制約Openstack推廣的最大障礙在于他的復(fù)雜性，搭建一個(gè)正常運(yùn)行的系統(tǒng)對(duì)于初學(xué)者而言是很困難的，需要學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)包括：熟練的LINUX操作系統(tǒng)命令行操作能力、服務(wù)器搭建和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)、一定的編程和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)，我們?cè)谧鼋虒W(xué)準(zhǔn)備時(shí)如何設(shè)計(jì)避開(kāi)各種相關(guān)度低的技術(shù)細(xì)節(jié)，讓學(xué)生順利感受到云計(jì)算最精華部分的知識(shí)，是這門課教學(xué)最大的挑戰(zhàn)。

結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以O(shè)penstack mitaka版教學(xué)為例，需要注意以下幾點(diǎn)。

一、實(shí)訓(xùn)機(jī)房教學(xué)前的準(zhǔn)備要到位。前面已經(jīng)說(shuō)明了機(jī)房計(jì)算機(jī)的硬件條件，機(jī)房的軟件環(huán)境也需要提前布置，機(jī)房物理機(jī)的操作系統(tǒng)一定要安裝64位版的，并在BIOS中啟動(dòng)虛擬化功能，否則無(wú)法完成后續(xù)功能，軟件方面首先是安裝好虛擬機(jī)VMware workstation，注意在安裝好后要在虛擬網(wǎng)絡(luò)編輯器中對(duì)vmnet1和vmnet8進(jìn)行修改，取消其DHCP功能，并把子網(wǎng)改為需要的網(wǎng)段，比如192.168.100.0和192.168.200.0，然后在虛擬機(jī)中分別最小化安裝兩個(gè)Centos7的操作系統(tǒng)，每個(gè)虛擬機(jī)添加兩塊網(wǎng)卡，同時(shí)虛擬機(jī)CPU啟動(dòng)虛擬化功能，安裝完成后記得要把Centos操作系統(tǒng)的ISO文件和openstack相關(guān)ISO文件保留在系統(tǒng)中，同時(shí)還需要安裝好SecureCRT 和 SecureFx，前者能提供字符模式下對(duì)centos的多項(xiàng)快捷操作，后者能夠方便的對(duì)Centos系統(tǒng)上傳下載文件。

二、充分利用虛擬機(jī)快照的功能保證教學(xué)進(jìn)度。

由于Openstack安裝需要很多步驟，過(guò)程復(fù)雜而容易出錯(cuò)，如果學(xué)生前面跟不上會(huì)很快對(duì)課程失去興趣，這就需要教師提前安排好進(jìn)度，設(shè)置若干個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)以累加的形式建立快照，快照是VMware提供的一項(xiàng)十分有用的功能，是虛擬機(jī)磁盤文件（VMDK）在某個(gè)點(diǎn)及時(shí)的復(fù)本。系統(tǒng)崩潰或系統(tǒng)有改變，你可以通過(guò)使用恢復(fù)到快照來(lái)保持磁盤文件系統(tǒng)和系統(tǒng)存儲(chǔ)，在本門課中可以在網(wǎng)絡(luò)配置、yum源配置、安裝組件前、全部完成等分別布置快照，這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)難度會(huì)大大降低，做錯(cuò)了可以任意還原到最近的快照點(diǎn)，從而大大減少重復(fù)性的工作。

三、錄制操作視頻是提高教學(xué)效果的重要手段。

對(duì)高職學(xué)生進(jìn)行云計(jì)算教學(xué)，因?yàn)樵眍惖闹R(shí)十分枯燥，要盡量多練少講，在搭建中學(xué)習(xí)，我在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生由于linux命令行模式的不熟悉，出錯(cuò)概率極高，基本每個(gè)人都會(huì)出現(xiàn)若干個(gè)小錯(cuò)誤，而linux環(huán)境下的排錯(cuò)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，這樣就會(huì)大大降低課堂教學(xué)效率，老師忙的暈頭轉(zhuǎn)向，學(xué)生也怨聲載道，很容易讓一些耐力差的學(xué)生放棄學(xué)習(xí)，所以一定要提前錄制好操作視頻，我采用的是屏幕錄像專家軟件，生成的視頻文件很小，能夠極大的提供教學(xué)效果，把教師從低水平重復(fù)勞動(dòng)中解放出來(lái)，而關(guān)注學(xué)生的特殊問(wèn)題解答，實(shí)踐證明錄制視頻是磨刀不誤砍柴工的好方法。

四、充分利用腳本的功能屏蔽不必要的技術(shù)細(xì)節(jié)。

Linux的精華之一就是他的腳本編程，但難度稍高，特別是涉及正則表達(dá)式的操作學(xué)生往往難以理解，以往在linux教學(xué)中腳本編程不是重點(diǎn)，但我們經(jīng)過(guò)協(xié)商，在linux教學(xué)中重點(diǎn)訓(xùn)練了學(xué)生的腳本編程能力，在云計(jì)算這門課中就會(huì)發(fā)揮極好的作用，我在教學(xué)中就引導(dǎo)學(xué)生一邊按照文檔一步步搭建，一邊編寫(xiě)自己的腳本文件，最后達(dá)到一鍵部署的效果，如果環(huán)境有變化也僅僅是改動(dòng)文檔的幾個(gè)地方，極大的提高了效率，而且這份文檔就是學(xué)生自己的成果，對(duì)于一些非關(guān)鍵性的配置，寫(xiě)到腳本中就不必要細(xì)究，而關(guān)鍵部分要詳細(xì)查看并反復(fù)驗(yàn)證，從而把一個(gè)復(fù)雜的云計(jì)算環(huán)境搭建處理得井井有條，腳本可以嵌套，類似調(diào)用函數(shù)一樣，加上注釋，就是每個(gè)學(xué)生這門課的精華，實(shí)踐證明學(xué)生有能力獨(dú)立完成這項(xiàng)工作，并具有相當(dāng)?shù)某删透校粗恍枰靡粋€(gè)命令，飛速掠過(guò)屏幕的安裝過(guò)程，到最后打開(kāi)自己搭建的云計(jì)算環(huán)境，這種成就感讓學(xué)生們十分興奮。

云計(jì)算搭建課程的教學(xué)資源目前還很欠缺，針對(duì)高職層次的更是很少，而權(quán)威文檔基本都是英文的，所以對(duì)教師的要求較高，很多問(wèn)題都要自己想辦法解決，環(huán)境測(cè)試也費(fèi)時(shí)費(fèi)神，但經(jīng)過(guò)以上的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生們普遍反映收獲很大，有部分學(xué)生主動(dòng)嘗試其他廠商的產(chǎn)品，還有同學(xué)的直接在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)專項(xiàng)研究云計(jì)算的應(yīng)用，證明這一代表未來(lái)的技術(shù)已經(jīng)被學(xué)生消化吸收，相信會(huì)對(duì)學(xué)生的將來(lái)產(chǎn)生積極的影響。

作者簡(jiǎn)介：

徐峰，男，1970年9月出生，漢族，山東威海人，教授職稱，碩士學(xué)位，無(wú)錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院教師。

（作者單位：無(wú)錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院）