數(shù)據(jù)中心運維管理實訓課程體系研究

白 瑋，張 睿，王陳雨，楊吉斌

（1.陸軍工程大學 指揮控制工程學院，江蘇 南京 210014；2.陸軍工程大學 教研保障中心，江蘇 南京 210014）

0 引言

近幾年來，隨著互聯(lián)網的高速發(fā)展，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網與人工智能等產業(yè)的大規(guī)模應用，作為以上基礎的數(shù)據(jù)中心需求也與日俱增。根據(jù)中國信息通信研究院發(fā)布2018 年度《數(shù)據(jù)中心白皮書》，截止到2017 年底，我國在用數(shù)據(jù)中心機架總體規(guī)模達到166 萬架，總體數(shù)量達到1 844 個，市場總規(guī)模達到650.4 億元[1]。隨著信息基礎設施不斷向云端遷移，大型云計算中心建設不斷加快，基礎架構不斷更新，核心應用不斷豐富，對運維管理提出了更高層次的要求?？陀^上不僅需要傳統(tǒng)的IT 從業(yè)人員能夠進行快速的知識迭代和更新，迎接日益發(fā)展的新技術給運維管理帶來的挑戰(zhàn)，而且產生了大量的人才缺口，亟須專業(yè)化人才隊伍進行補充和支撐。

目前，新一代數(shù)據(jù)中心行業(yè)，其運維管理已經形成了特定標準，如信息技術服務管理體系標準（ISO/IEC 20000）、信息技術基礎架構庫（ITIL）、信息技術服務標準（ITSS）等，需要在數(shù)據(jù)中心運維管理實踐中加以落實。同時，學術界和工業(yè)界還在不斷積極探索數(shù)據(jù)中心管理的新方法、新思路[2-5]，這些都需要教育行業(yè)引起重視，培養(yǎng)數(shù)據(jù)中心運維管理的專門人才。

1 數(shù)據(jù)中心運維管理人才需求

1.1 崗位需求

根據(jù)數(shù)據(jù)中心運維管理需求，將數(shù)據(jù)中心運維工程師可以分為三級，即初級運維工程師、中級運維工程師、高級運維工程師。其中初級運維工程師主要包括初級基礎設施運維工程師、初級網絡運維工程師、初級系統(tǒng)運維工程師、初級虛擬化工程師4 種崗位；中級運維工程師主要包括基礎設施運維工程師、業(yè)務系統(tǒng)運維工程師、虛擬化工程師、網絡安全工程師4 種崗位；高級運維工程師主要包括數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設計工程師、業(yè)務系統(tǒng)規(guī)劃設計工程師、大數(shù)據(jù)平臺規(guī)劃設計工程師3 種崗位，崗位間相互關系見圖1。

1.2 崗位能力要求

圖1 數(shù)據(jù)中心運維管理崗位

不同的數(shù)據(jù)中心運維工程師，對應著不同的崗位能力要求。從整體上來看，初級運維工程師應能掌握現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心運維管理的基本知識，包括數(shù)據(jù)中心基礎設施、網絡設備、終端系統(tǒng)、業(yè)務系統(tǒng)、虛擬化系統(tǒng)進行維護管理的基本方法，能夠對常見的故障和問題進行分析和處理。中級運維工程師應熟悉數(shù)據(jù)中心各類軟硬件基礎設備和業(yè)務系統(tǒng)，能夠根據(jù)業(yè)務需求以及業(yè)務系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)平臺及網絡安全防護整體方案，設計相應的軟硬件架構，提出系統(tǒng)整體規(guī)劃并組織設施。與此同時，負責相應軟硬件系統(tǒng)的監(jiān)控和巡檢，處理由服務臺一線提交的事件以及系統(tǒng)后臺的各種事件。高級運維工程師應深入了解數(shù)據(jù)中心各類軟硬件基礎設備和業(yè)務系統(tǒng)，能夠根據(jù)業(yè)務實際，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心基礎設施、基礎網絡和業(yè)務系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)的規(guī)劃設計，完成相應的整體設計方案和實施方案的撰寫，能夠對系統(tǒng)的安裝部署、運行監(jiān)控、日常巡配置變更、故障申報等運維工作進行全面指導。各個崗位的具體能力要求見表1。

2 數(shù)據(jù)中心運維管理實訓課程體系

2.1 指導思想

在構建數(shù)據(jù)中心運維管理實訓課程體系構建中，其基本指導思想為“需求牽引、面向應用，整體規(guī)劃、分步實施，理論先行、重在實訓”。在課程目標設計上，主要是在全面分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心運維工程師能力需求的基礎上，以培養(yǎng)數(shù)據(jù)中心基礎設施、業(yè)務系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)平臺的操作使用和規(guī)劃設計能力；在課程設計上，將初級運維工程師、中級運維工程師、高級運維工程師的課程體系進行統(tǒng)一籌劃安排，保證前后銜接順序；在教學安排上，按照先基礎理論，再實訓課程的順序組織實施，不僅使學生能夠明白如何對相應的系統(tǒng)進行操作，更要明白這些操作后的原理，力求能夠觸類旁通、舉一反三。

2.2 課程體系

根據(jù)不同類別、層次的工程師能力培訓的不同需求，設計相應的課程，課程主要分為理論課程和實訓課程兩類。理論課程主要著重于完成所需技能的理論講解，開拓學員視野，培養(yǎng)其分析問題的能力，而實訓課程主要以實物系統(tǒng)或模擬系統(tǒng)為依托，著重于各類實際問題的處理。

在初級運維工程師課程體系設計上，主要突出基礎理論知識的講解，重點在于基礎設施的簡單維護，簡單業(yè)務網絡、業(yè)務系統(tǒng)、虛擬化系統(tǒng)的構建，簡單故障的檢測和排除等方面。初級運維工程師學時共計192 課時，其中理論課程96 學時，實訓課程96 學時。在課程設置上，共開設理論課程13 門，每個初級運維工程師學習3～4 門；實訓課程7 門，每個初級運維工程師學習1～2 門，詳細課程設置見表2。

在中級運維工程師課程體系設計上，主要突出高級運維管理知識的傳授，重點在于基礎設施的深入維護管理，復雜業(yè)務網絡、業(yè)務系統(tǒng)、虛擬化系統(tǒng)的構建，高級故障的檢測和排除等方面。中級運維工程師學時同樣為192 課時，其中理論課程96 學時，實訓課程96 學時。在課程設置上，共開設理論課程12 門，每名中級運維工程師培訓3 門；實訓課程4 門，每名中級運維工程師培訓1 門，詳細課程設置見表3。

在高級運維工程師培訓課程體系的設計上，主要突出對運維工作的體系化設計上，掌握體系化的數(shù)據(jù)中心、業(yè)務系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)平臺的規(guī)劃設計方法。高級運維工程師學時共108 學時，其中理論課程60 學時、實訓課程均為48 學時。在課程設置上，共開設理論課程7 門，每名中級運維工程師培訓2～3 門；實訓課程3 門，每名中級運維工程師培訓1 門，詳細課程設置見表4。

2.3 主要特點

相較于現(xiàn)有的計算機學科的相關課程體系設計，數(shù)據(jù)中心運維管理實訓課程體系的規(guī)劃設計，主要有3 個方面的顯著特點。

表1 數(shù)據(jù)中心運維管理崗位能力要求

表2 初級運維工程師培訓課程體系

1）教學目標更為明確具體。

在教學目標上，該課程體系緊盯數(shù)據(jù)中心運維管理這個主題，緊貼數(shù)據(jù)中心基礎設施、業(yè)務系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)平臺等軟硬件系統(tǒng)運維管理的具體需求，做到“實際用什么，課堂就教什么”，重點突出數(shù)據(jù)中心運維管理的整個過程，從使用、管理和規(guī)劃3 個層面培養(yǎng)數(shù)據(jù)中心運維管理工程師，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心運維管理工程師的“供給側”改革，實現(xiàn)運維管理工程師和使用需求的精確對接。

2）教學內容更為全面前沿。

在教學內容選擇上，不僅要保證教學內容的完整性，而且盡量選擇最新的前沿技術。例如在數(shù)據(jù)中心的基礎設施運維方面，在教學內容的選擇上，分為供配電系統(tǒng)、空調與制冷系統(tǒng)、制冷自控系統(tǒng)、動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、綜合布線、安防系統(tǒng)及安全防護等方面，基本上涵蓋了數(shù)據(jù)中心運維管理的各個方面，具體到空調與制冷系統(tǒng)，不僅介紹普通空調、精密空調等常見的風冷系統(tǒng)，而且介紹冷凍水型制冷系統(tǒng)、新風自然冷系統(tǒng)等系統(tǒng)；在綜合網絡管理系統(tǒng)、綜合云管系統(tǒng)、安全態(tài)勢感知平臺等課程的教學上，選擇了市面上常見的銳捷RG 系統(tǒng)、飛致云Fit2Cloud、亞信安全態(tài)勢感知系統(tǒng)等國內常見的系統(tǒng)。相關課程的設計，保證學生能夠將所學的理論和實際工作實踐相結合，提高學習的效果。

3）教學方法更加生動活潑。

在教學方法上，引入多種形式的實訓課程，使課堂的教學方法更加生動活潑。一是通過增強現(xiàn)實技術構建了數(shù)據(jù)中心的仿真試驗環(huán)境，該環(huán)境能夠支持學生在數(shù)據(jù)中心內進行漫游，對數(shù)據(jù)中心的設備設施進行展示，還能夠通過模擬突發(fā)事件，通過對虛擬設備進行操作，對火災、停電等意外情況進行處理，從而通過較少的成本來熟悉數(shù)據(jù)中心的運維管理；二是通過仿真試驗環(huán)境實現(xiàn)了虛擬網絡試驗環(huán)境，綜合使用eNSP、NS2 等軟件，對網絡拓撲結構進行仿真模擬，不僅能夠模擬網絡拓撲和網絡流量，而且能支持對網絡配置的實時修改，從而支持對網絡規(guī)劃和配置的直接驗證；三是通過虛實結合環(huán)境實現(xiàn)了大數(shù)據(jù)環(huán)境的模擬，依托流量發(fā)生器、網絡模擬軟件和物理實際設備，支持將虛擬拓撲中流量與實際的大數(shù)據(jù)環(huán)境相連接，從而實現(xiàn)了虛擬流量和真實流量的相互結合，使仿真環(huán)境更加真實。

3 結語

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新型技術的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的數(shù)量不斷增加，而數(shù)據(jù)運維管理人員作為網絡管理人員的一個重要分支，對其進行有針對性的技能培訓也勢在必行。針對數(shù)據(jù)中心運維管理人才需求多、缺口大的現(xiàn)狀，筆者在詳細分析數(shù)據(jù)中心運維管理人才需求基礎上，提出一套完整的數(shù)據(jù)中心運維管理人才課程培訓體系，在教學目標、教學內容及教學方法上特點鮮明，能夠滿足數(shù)據(jù)中心運維管理人才培養(yǎng)的實際需求，有效提升數(shù)據(jù)中心維護管理人員培養(yǎng)的有效性和針對性，為相關院校提供借鑒意義，也為后續(xù)數(shù)據(jù)中心運維管理人才教學體系建設打下基礎。