摘  要：介绍一种基于云计算的实践教学私有云平台的体系结构，简述高校建设的私有教育云的三个不同层次即SaaS层、PaaS层和IaaS层的应用。

　　关键词：实践教学 私有云 体系结构 虚拟化技术 教学资源

　　引言

　　近几年来，云计算已使软件变成了更具吸引力的服务，使世界IT工业对IT硬件设计和购买方式进行重新定义，从而可能引发IT工业大规模的变革。世界的广大IT开发人员不再需要大量的硬件购置和维运成本就可完成各种创新的网络服务。云计算的使用可大大降低投资和运营成本，简化应用程序的部署和管理，提高应用程序和基础设施的灵活性，方便地将应用程序扩展到互联网，高效地处理高峰期流量，增强新功能开发和应用。但在当前的企业级IT平台建设中，大多主要是将业务负载与物理资产紧密耦合，造成IT系统运行效率低；而企事业单位对IT基础架构的动态化、弹性化和自动化要求也越来越高，他们需重新规划信息中心的基础架构，建设高效、灵活、高可用、易管理的新一代信息中心。企事业单位内部可构建内部云平台（私有云），既提供了当前数据中心的可控性和安全性，又提供了业务创新所要求的敏捷性和弹性化，而且大幅降低成本。高校建设创新型实践教学私有云平台可提高高校现有设备的利用率，软硬件相互隔离减少设备依赖性，易于平台模块化设计、提高可扩展性，为用户提供了弹性服务的虚拟资源池，校内资源共享，为广大师生提供24小时开放的实验室和实训基地。

　　一、实践教学私有云平台的设计方案

　　实践教学私有云平台以云计算的体系结构为依据，突出了“教、学、练、做、考”五个环节；实践教学平台突出强交互性以适应教学。可提供包括实验手册、教学视频、教师参考答案、学生答案模板、实验素材、多媒体等多种实践教学资源。采用终端云平台、网络技术，实现多存储设备、多应用、多服务协同工作的海量信息服务系统。使用者可通过PC、手机、移动多媒体等多种设备，实现数据、文档、图片和视音频等内容的集中存储和资料共享；将远程虚拟实训系统、自主学习在线考试系统和在线培训与考证系统引入到实践教学私有云平台中。

　　1．总体架构

　　实践教学私有云平台的总体架构如图1所示。

　　实践教学私有云平台按照云计算的三个不同层次应用，将高校的实践教学信息化资源整合在一起，向用户提供各种实践教学服务。

　　实践教学的私有云平台包括三个不同层次即SaaS层、PaaS层和IaaS层的应用。

　　实践教学私有云平台包括了高校内部的各种实践教学资源，平台还引入了教育应用引擎，是一个开放式平台，实践教学客户端、高校的其他教育应用程序都可以通过SaaS层，以SaaS的方式接入到平台上，供高校用户选择使用。

　　最底层IaaS可通过私用教育云IT资源，包括计算资源、网络资源和存储资源有机地整合在一起，并向上提供基础服务，这些服务包括分布式数据存储、计算服务、负载管理和备份等。其关键技术是服务器虚拟化技术，将分布式计算资源进行整合，统一管理和使用。IaaS可向最终用户提供各种服务，包括把各专业的实验实训室的实践教学和实践应用面向广大用户开放，如软件开发、嵌入式技术应用、电子商务、物联网和3G移动开发等各种实验室，打破时空的限制。同时还可远程开放帮助学生今后就业的“职业档案系统”、先进的“考试认证中心”和SNS的人才社区等。

　　PaaS层是实践教学业务的调度中心，主要功能包括统一身份认证管理、各种实践教学业务引擎、各种实践教学应用服务器、实践教学资源管理、统一业务访问控制、数据挖掘和分析等。这一层使用了桌面虚拟化技术，而各种开发工具、业务与管理支持工具、实践教学管理工具等有机地整合在一起，对上一层打包进行按需分配。

　　2．实践教学体系建设

　　实践教学体系的示意图如图2所示，实践教学私有云平台采用三段式、立体化的实践教学体系，可实现教学资源数字化、教学管理规范化，实践教学做到可控、可操作、真实。以往教学资源和实践教学的载体，要么在任课教师手里，要么存在学校服务器里，授课内容只是与教师有关，没有成为学校的教学资源，这样教学资源难以统一保存和管理，无法实现共享；学生实验环节需要教师实施监控，学生在离开实验室后就无法进行实验，教师难以及时答疑。实践教学私有云平台能把课程整合在这个教学管理平台中，实现教师教案数字化，利用教学平台的数据库，逐步形成课程实验库、课程设计库、综合实验案例库，实现教学内容的统一保存，实现共享。