CN108418889A - 一种基于云计算的分布式实训云系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于云计算的分布式实训云系统及方法，属于通信技术领域，该实现方法包括：制作课件和课件模板和习课件和实操演练；该实现云系统包括：实训云综合管理系统、多个网络教学管理子系统和多个云计算管理子系统，实训云综合管理系统包括组织架构管理模块、课件管理模块、课件类型管理模块、镜像管理模块、分发处理模块、监控模块、教学池管理模块、调度模块、认证管理模块；网络教学子系统包括课件学习模块、实操管理模块、计时模块；云计算管理子系统包括资源管理模块、资源调度模块、镜像存储模块。该方法能够避免系统发生区域性灾难造成瘫痪或资源不够用，数据将丢失，无法恢复的问题，能够实现多数据中心部署，具备灾备功能。

Description

一种基于云计算的分布式实训云系统及方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于云计算的分布式实训云系统及方法。

背景技术

培训和考试是人们获取知识、提高能力的重要手段，现有的主要培训手段为课件教学和网络课堂等，这些培训手段存在以下问题：

首先，课件教学方式，受场所或地域因素的限制，接受培训的人员有限。而且，培训时间固定，灵活性也受到限制。其次，传统的网络课堂教学方式，无法提供或及时提供实操演练环境。最后，大部分的软件系统，用户在使用时，都需要安装客户端。综上所述，传统的网络培训和考试实操环境，依靠的是物理服务器。也就是说每一个实操环境独占一台服务器，在资源有限的情况下，无法同时满足大量的实操需求。并且，物理服务器在灵活性、重塑性方面存在许多不足。鉴于上述问题，发明人提出了一直基于云计算的实训云系统和方法。

而基于云计算的实训云系统适用于单一数据中心的场景。对于一个大企业而言，数据中心可能分布在多个区域，并且培训的用户也同样遍布在各区域。在这些场景下，单一的实训云系统无法发挥很大的作用。单一的实训云系统存在单点故障，一旦实训云系统发生区域性灾难，数据将丢失，无法恢复。实训云系统也面临突发性流量或资源使用突增的情况，一个实训云系统承受能力有限，当出现突发性流量或资源使用突境，实训云系统可能会瘫痪或资源不够用。所以依靠单一的实训云系统，很难解决这些问题。

因此，基于云计算的实训云系统存在无法实现多数据中心部署，同时也不具备灾备功能的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于云计算的分布式实训云系统及方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于云计算的分布式实训云系统，所述云系统由实训云综合管理系统、多个网络教学管理子系统和多个云计算管理子系统组成，一个所述网络教学子系统和一个云计算管理子系统构成一个教学池；

实训云综合管理系统包括：

组织架构管理模块，用于为所述云系统分配不同的教学池，构建所述云系统的实训结构；

课件管理模块，用于对编写好的课件进行保管；

课件类型管理模块，用于对编写好的课件进行分类管理；

镜像管理模块，用于存放镜像模板；

分发处理模块，用于对编写好的课件和课件的镜像模板进行分发；

监控模块，用于周期性检查各教学池的状态和资源状态，并存档；

教学池管理模块，用于根据用户所属教学池，检查对应的教学池是否在教学池队列及教学池资源状态；

调度模块，用于为用户筛选最优的教学池；

认证管理模块，用于对用户和权限进行认证；

所述网络教学子系统包括：

课件学习模块，用于对课件进行学习；

实操管理模块，用于发送创建课件的实操环境指令和提供实操操作管理；

计时模块，用于记录实操时间；

所述云计算管理子系统包括：

资源管理模块，用于查找、关联镜像模板和创建实操环境；

资源调度模块，用于所述资源管理模块来选择操作主机；

镜像存储模块，用于存放镜像模板。

优选地，所述网络教学管理子系统和云计算管理子系统内部各模块之间通过消息中间件实现通信。

本发明的另一目的在于提供一种基于云计算的分布式实训方法，包括以下步骤：

制作课件和课件模板：

步骤1：编写课件内容，并上传到网络；或

直接在线编辑课件内容；

步骤2：对所述课件进行分类管理，然后将所述课件分发并存档；

步骤3：依据所述课件内容制作课件的镜像模板，并将所述镜像模板上传到网络存档，然后对所述镜像模板进行分发；

步骤4：关联所述课件与所述镜像模板；

学习课件和实操演练；

步骤5：分配教学池，并判断所述教学池资源状态是否良好；如果所属教学池在教学池队列中，且所属教学池资源状态良好，则进入步骤6进行学习；如果用户所属教学池不在教学池队列中或所属教学池资源状态较差，则重新筛选最优的教学池，再进入步骤6进行学习；

步骤6：查找所述课件并学习所述课件的内容；

步骤7：发送创建所述课件的实操环境指令，并选择主机、查找所述课件的镜像模板，在所述主机上创建实操环境，最后返回实操环境信息；

步骤8：进入实操环境进行实操训练。

本发明提供的基于云计算的分布式实训云系统及方法，该方法包括：制作课件和课件模板：步骤1：编写课件内容，并上传到网络；或直接在线编辑课件内容；步骤2：对所述课件进行分类管理，然后将所述课件分发并存档；步骤3：依据所述课件内容制作课件的镜像模板，并将所述镜像模板上传到网络存档，然后对所述镜像模板进行分发；步骤4：关联所述课件与所述镜像模板；学习课件和实操演练；步骤5：分配教学池，并判断所述教学池资源状态是否良好；如果所属教学池在教学池队列中，且所属教学池资源状态良好，则进入步骤6进行学习；如果用户所属教学池不在教学池队列中或所属教学池资源状态较差，则重新筛选最优的教学池，再进入步骤6进行学习；步骤6：查找所述课件并学习所述课件的内容；步骤7：发送创建所述课件的实操环境指令，并选择主机、查找所述课件的镜像模板，在所述主机上创建实操环境，最后返回实操环境信息；步骤8：进入实操环境进行实操训练。该实训方法提供的课件灵活管理功能，随时可以在线添加新的课件网络教学与网络实操结合，快速把理论转变成实践，提高了工作效率和便捷度；利用云计算虚拟化功能，提高资源利用率和实现实操环境资源的重复使用；不需要安装客户端，所有的操作都可以通过浏览器实现；通过网络教学，受众群体范围广；实操环境通过虚拟机提供，不仅提高了资源利用率，而且增强了系统的可操作性该方法通过网络不仅能提供理论知识的学习，还能快速、便捷地提供实操环境；该云系统采用分布式架构，有效实现流量分流，能实现资源的自动调度，实现了冗余和负载均衡的功能；把课件和镜像分发到各教学池存档，很大程度上实现了灾备功能，实现实训云系统的分布式学习和管理，适用于多数据中心，避免系统发生区域性灾难造成瘫痪或资源不够用，数据将丢失，无法恢复的问题，能够实现多数据中心部署，具备灾备功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于云计算的分布式实训方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于云计算的分布式实训云系统的总体框图；

图3为本发明实施例提供的一种基于云计算的分布式实训云系统的结构框图一；

图4为本发明实施例提供的一种基于云计算的分布式实训云系统的结构框图二；

图5为本发明实施例1的教学池列队构成图；

图6为本发明实施例1提供的一种基于云计算的分布式实训方法流程示意图；

图7为本发明实施例1的教学池队列原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种基于云计算的分布式实训方法流程示意图，该方法包括以下步骤：

制作课件和课件模板：

步骤101：编写课件内容，并上传到网络；或

直接在线编辑课件内容；

步骤102：对课件进行分类管理，然后将课件分发并存档；

步骤103：依据课件内容制作课件的镜像模板，并将镜像模板上传到网络存档，然后对镜像模板进行分发；

步骤104：关联课件与镜像模板；

学习课件和实操演练；

步骤105：分配教学池，并判断教学池资源状态是否良好；如果所属教学池在教学池队列中，且所属教学池资源状态良好，则进入步骤5进行学习；如果用户所属教学池不在教学池队列中或所属教学池资源状态较差，则重新筛选最优的教学池，再进入步骤5进行学习；

步骤106：查找课件并学习课件的内容；

步骤107：发送创建课件的实操环境指令，并选择主机、查找课件的镜像模板，在主机上创建实操环境，最后返回实操环境信息；

步骤108：进入实操环境进行实操训练。

本实施例中，课件和课件模板的制作由管理员完成，用户调用制作好的课件进行学习和实操演练，需要说明的是，在步骤101和步骤106之前，要对管理员和用户进行用户和权限的认证，认证成功后，方可进行下面的操作。通过设置镜像模板并将课件与镜像模板关联，可以方便的实现课件内容的添加、删除的修改工作。

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种基于云计算的分布式实训云系统，图2为本发明实施例提供的一种基于云计算的分布式实训云系统的总体框图，图3为本发明实施例1提供的一种基于云计算的分布式实训云系统的结构框图一，图4为本发明实施例1提供的一种基于云计算的分布式实训云系统的结构框图二。

如图2所示，该云系统由实训云综合管理系统、多个网络教学管理子系统和多个云计算管理子系统组成，实训云综合管理系统作为实训总部，是一个协调、调度、监控和管理平台。一个网络教学子系统和一个云计算管理子系统构成一个数据图中心，网络教学管理子系统和云计算管理子系统为一一对应的分布式部署在各个数据中心。如图2所示，具有数据中心A，数据中心B和数据中心C，还可以根据需要设置更多的数据中心，一个数据中心的网络教学子系统和云计算管理子系统构成一个教学池。用户会根据组织架构被划分到每个教学池中，当用户登陆实训云综合管理系统进行培训时，实训云综合管理系统根据用户的组织架构关系，把其分配到所属教学池，其后，用户的所有请求和操作均在所属教学池完成。如果综合管理系统监控发现用户所属教学池出现故障或者系统资源不足，会从其它教学池中选择一个分配给用户。

进一步地，如图3和图4所示，展示了实训云综合管理系统、网络教学管理子系统和云计算管理子系统的具体构成及数据通信过程。

实训云综合管理系统包括：

组织架构管理模块，用于为云系统分配不同的教学池，构建云系统的实训结构；

课件管理模块，用于对编写好的课件进行保管；

课件类型管理模块，用于对编写好的课件进行分类管理；

镜像管理模块，用于存放镜像模板；

分发处理模块，用于对编写好的课件和课件的镜像模板进行分发；

监控模块，用于周期性检查各教学池的状态和资源状态，并存档；如图5所示，本实施例中包括教学池A、教学池B和教学池C，监控模块周期性检查各教学池的状态，并生成教学池列队。

教学池管理模块，用于根据用户所属教学池，检查对应的教学池是否在教学池队列及教学池资源状态；

调度模块，用于为用户筛选最优的教学池；

认证管理模块，用于对用户和权限进行认证；

网络教学子系统包括：

课件学习模块，用于对课件进行学习；

实操管理模块，用于发送创建课件的实操环境指令和提供实操操作管理；

计时模块，用于记录实操时间；

云计算管理子系统包括：

资源管理模块，用于查找、关联镜像模板和创建实操环境；

资源调度模块，用于资源管理模块来选择操作主机；

镜像存储模块，用于存放镜像模板。

本实施例中，实训云综合管理系统、网络教学管理子系统和云计算管理子系统内部各模块之间通过消息中间件实现通信。在实际应用中，消息中间件Active Messenger(简称AM)是一款非常实用的企业即时通讯软件，系统提供免费的消息中间件(以com组件的方式提供)，开放给第三方程序使用。消息中间件利用高效可靠的消息传递机制进行平台无关的数据交流，并基于数据通信来进行分布式系统的集成。通过提供消息传递和消息排队模型，它可以实现在分布式环境下扩展进程间的通信。因此，通过消息中间件可方便的进行各模块之间的通信。

实训云综合管理系统会把制作好的课件和课件的镜像模板分发到各个数据中心的教学池。同时，在实训云综合管理系统也会保留一份。当其它数据中心的教学池出现故障时，可以再次由实训云综合管理系统分发课件和课件的镜像模板。

网络教学管理子系统是一个web学习管理平台，网络教学管理子系统把实训云综合管理系统发过来的课件存档，并以友好的web方式呈显给用户学习。当用户在网络教学子系统上学习完课件后，可以创建对应课件的实操环境，并直接通过web进入实操环境中进行练习，而课件的实操环境是由云计算管理子系统提供的。

云计算管理子系统同样也把实训云综合管理系统发过来的镜像模板存档。当创建课件时，会使用课件对应的镜像模板，创建虚拟机的实操环境提供给用户使用

基于上述实训云系统，图6为本发明实施例1提供的一种基于云计算的分布式实训方法流程示意图，如图6所示，以下主要以课件A为例，来介绍该实训方法的操作步骤：

管理员制作课件A和课件模板

步骤201：管理员通过实训云综合管理系统的认证管理模块进行用户和权限的认证，认证成功后，登陆实训云综合管理系统；

步骤202：管理员编写课件A内容，并上传到实训云综合管理系统的课件管理模块；或直接通过课件管理模块在线编辑课件A内容；

步骤203：课件类型管理模块对课件A进行分类管理，然后存档，后由分发处理模块把课件A分发到各个数据中心的网络教学子系统存档；

步骤204：依据课件A的内容，制作课件A的镜像模板，并上传到实训云综合管理系统的镜像管理模块存档，然后分发处理模块把课件A的镜像模板分发到各个数据中心的云计算管理子系统存档；

步骤205：通过课件管理模块，关联课件A与其镜像模板。

上述过程中，实训云综合管理系统的监控模块周期性检查各教学池的状态和资源状态，并存档。当某一个教学池出现故障，就会被除出正常的教学池队列。

用户学习课件A和实操演练

步骤206：用户通过实训云综合管理系统的认证管理模块进行用户和权限的认证，认证成功后，由教学池管理模块根据用户所属教学池，检查对应的教学池是否在教学池队列及教学池资源状态是否良好；

图7为本发明实施例1的教学池队列原理图，如图7所示，如果用户所属教学池在教学池队列中，且所属教学池资源状态良好，则登陆到对应教学池的网络教学子系统中；如果用户所属教学池不在教学池队列中或所属教学池资源状态较差，则由调度模块根据当前存档的教学池信息和策略，筛选出最优的教学池，最后登陆到筛选的教学池的网络教学子系统中学习；

步骤207：用户通过网络教学子系统的课件学习模块，学习课件A；

步骤208：用户完成课件A的学习后，通过实操管理模块创建课件A的实操环境，实操管理模块向云计算子系统的资源管理模块发送创建课件A的实操环境指令；

步骤209：资源管理模块先通过资源调度模块，筛选出符合要求的主机，然后依据课件A与镜像模板的关联关系，通过镜像存储模块拿到课件A的镜像模板，在主机上创建实操环境，最后返回实操环境信息给实操管理模块；

步骤210：用户通过实操管理模块进入实操环境，此时，计时模块开始计时；当用户退出实操环境时，计时结束，计时模块记录用户此次的实操时间，并在退出实操环境时，通过向资源管理模块发送删除实操环境指令，释放系统资源。

本实施例提供的基于云计算的分布式实训云系统及方法具有以下有益效果：

该实训方法提供的课件灵活管理功能，随时可以在线添加新的课件网络教学与网络实操结合，快速把理论转变成实践，提高了工作效率和便捷度；利用云计算虚拟化功能，提高资源利用率和实现实操环境资源的重复使用；不需要安装客户端，所有的操作都可以通过浏览器实现；通过网络教学，受众群体范围广；实操环境通过虚拟机提供，不仅提高了资源利用率，而且增强了系统的可操作性该方法通过网络不仅能提供理论知识的学习，还能快速、便捷地提供实操环境；该云系统采用分布式架构，有效实现流量分流，能实现资源的自动调度，实现了冗余和负载均衡的功能；把课件和镜像分发到各教学池存档，很大程度上实现了灾备功能，实现实训云系统的分布式学习和管理，适用于多数据中心，避免系统发生区域性灾难造成瘫痪或资源不够用，数据将丢失，无法恢复的问题，能够实现多数据中心部署，具备灾备功能。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种基于云计算的分布式实训云系统，其特征在于，所述云系统由实训云综合管理系统、多个网络教学管理子系统和多个云计算管理子系统组成，一个所述网络教学子系统和一个云计算管理子系统构成一个教学池；

实训云综合管理系统包括：

组织架构管理模块，用于为所述云系统分配不同的教学池，构建所述云系统的实训结构；

课件管理模块，用于对编写好的课件进行保管；

课件类型管理模块，用于对编写好的课件进行分类管理；

镜像管理模块，用于存放镜像模板；

分发处理模块，用于对编写好的课件和课件的镜像模板进行分发；

监控模块，用于周期性检查各教学池的状态和资源状态，并存档；

教学池管理模块，用于根据用户所属教学池，检查对应的教学池是否在教学池队列及教学池资源状态；

调度模块，用于为用户筛选最优的教学池；

认证管理模块，用于对用户和权限进行认证；

所述网络教学子系统包括：

课件学习模块，用于对课件进行学习；

实操管理模块，用于发送创建课件的实操环境指令和提供实操操作管理；

计时模块，用于记录实操时间；

所述云计算管理子系统包括：

资源管理模块，用于查找、关联镜像模板和创建实操环境；

资源调度模块，用于所述资源管理模块来选择操作主机；

镜像存储模块，用于存放镜像模板。

2.根据权利要求1所述的基于云计算的分布式实训云系统，其特征在于，所述实训云综合管理系统、网络教学管理子系统和云计算管理子系统内部各模块之间通过消息中间件实现通信。

3.一种基于云计算的分布式实训方法，包括权利要求1所述的基于云计算的分布式实训云系统，其特征在于，所述实训方法包括以下步骤：

制作课件和课件模板：

步骤1：编写课件内容，并上传到网络；或

直接在线编辑课件内容；

步骤2：对所述课件进行分类管理，然后将所述课件分发并存档；

步骤3：依据所述课件内容制作课件的镜像模板，并将所述镜像模板上传到网络存档，然后对所述镜像模板进行分发；

步骤4：关联所述课件与所述镜像模板；

学习课件和实操演练；

步骤5：分配教学池，并判断所述教学池资源状态是否良好；如果所属教学池在教学池队列中，且所属教学池资源状态良好，则进入步骤6进行学习；如果用户所属教学池不在教学池队列中或所属教学池资源状态较差，则重新筛选最优的教学池，再进入步骤6进行学习；

步骤6：查找所述课件并学习所述课件的内容；

步骤7：发送创建所述课件的实操环境指令，并选择主机、查找所述课件的镜像模板，在所述主机上创建实操环境，最后返回实操环境信息；

步骤8：进入实操环境进行实操训练。