CN109918169A - 一种基于obe模式的云实验实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于OBE模式的云实验实训系统，包括：IAAS层，用于将服务器资源虚拟化为虚拟资源池，并提供若干个虚拟资源接口；PAAS层，用于从IAAS层提供的虚拟资源接口中获取虚拟资源，将所述虚拟资源划分为若干个虚拟机；SAAS层，用于基于PAAS层提供的虚拟机为用户提供实验实训服务；客户端，用于从SAAS层获取所述实验实训服务，并向用户提供可视化交互界面。本发明能够向用户在虚拟机中提供实验实训服务，使得用户无需在本地计算机中部署环境来进行实验，节省了用户的配置环境的时间，提升了用户使用的便捷性。本发明可以广泛应用于云计算领域。

Description

一种基于OBE模式的云实验实训系统

技术领域

本发明涉及云计算领域，尤其是一种基于OBE模式的云实验实训系统。

背景技术

随着教育的发展，OBE(Outcomes-based Education)模式被教育界提出，该模式认为学生学到了什么和是否成功比怎么学习和什么时候学习重要。该教育模式以学习产出为目的，强调实验和实训的效果。

因此基于这套教育模式，有很多的教育系统开发商，推出了针对专业课程进行实验实训的教育服务。有很多的教育云平台能够为学生提供各类专业课程的学习资源。但是目前这些平台仅能为学生提供教程等多媒体类的学习资源，不能为学生提供一个实验的环境。学生如果想要针对自己的专业课程进行实验，只能在本地计算机完成，学生需要为了实验在本地计算机配置相关的运行环境，这样并不便于用户使用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种基于OBE模式的云实验实训系统，以使用户可以在云平台上方便地完成实验。

本发明所采取的技术方案是：

一种基于OBE模式的云实验实训系统，包括：

IAAS层，用于将服务器资源虚拟化为虚拟资源池，并提供若干个虚拟资源接口；

PAAS层，用于从IAAS层提供的虚拟资源接口中获取虚拟资源，将所述虚拟资源划分为若干个虚拟机；

SAAS层，用于基于PAAS层提供的虚拟机为用户提供实验实训服务；

客户端，用于从SAAS层获取所述实验实训服务，并向用户提供可视化交互界面。

进一步，所述基于PAAS层提供的虚拟机为用户提供实验实训服务，其具体包括：

获取由客户端触发的实验请求；

根据实验请求，得到实验配置需求；

根据实验配置需求请求PAAS层分配虚拟机；

基于PAAS层分配的虚拟机为用户提供实验实训服务。

进一步，所述PAAS层还用于根据已分配的虚拟机的工作状态，重新配置各虚拟机的虚拟资源。

进一步，所述根据已分配的虚拟机的工作状态，重新配置各虚拟机的虚拟资源，其具体包括：

获取已分配的虚拟机的工作状态；

将工作状态处于退出状态的虚拟机的内存数据存储到其存储资源中；

回收工作状态处于退出状态的虚拟机的内存资源、CPU资源、网络资源和/或未占用的存储资源；

当虚拟机的工作状态由退出状态变更为登录状态时，向该虚拟机分配新的内存资源、CPU资源、网络资源和/或存储资源；并将该虚拟机在上次退出时保存在其存储资源中的内存数据加载到新分配的内存资源中。

进一步，所述IAAS层基于VMware、OPENSTACK和/或DOCKER的云平台架构实现。

进一步，所述客户端包括WEB浏览器和APP。

进一步，所述实验实训服务包括习题服务；

所述习题服务具体为向学生用户提供设定题目，然后根据学生用户提交的习题答案，生成第一评分。

进一步，所述实验实训服务还包括实验服务；

所述实验服务具体为向学生用户提供程序编写题目和参考材料，然后将学生用户提交的程序和实验报告发送至教师用户，接着获取教师用户上传的第二评分和第三评分。

进一步，所述实验实训服务还包括综合评分服务；

所述综合评分服务具体为根据第一评分、第二评分和第三评分生成综合评分。

进一步，所述实验实训服务还包括课程资源服务；

所述课程资源服务具体为向学生用户提供IT基础课程、云计算课程和/或大数据课程。

本发明的有益效果是：本发明通过IAAS层将服务器资源虚拟化，然后通过PAAS层将虚拟资源划分为虚拟机，并通过SAAS层基于这些虚拟机向用户提供实验实训服务，使得用户可以通过客户端在本系统分配的实验环境中完成实验，而无需在本地计算机中部署环境来进行实验，提升了用户使用的便捷性。

附图说明

图1为本发明一种基于OBE模式的云实验实训系统的模块框图；

图2为本发明一种具体实施例的基于OBE模式的云实验实训系统的结构图。

具体实施方式

名词解释：

IAAS(Infrastructure as a Service)，即基础设施即服务。提供给消费者的服务是对所有计算基础设施的利用，包括处理CPU、内存、存储、网络和其它基本的计算资源，用户能够部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。消费者不管理或控制任何云计算基础设施，但能控制操作系统的选择、存储空间、部署的应用，也有可能获得有限制的网络组件(例如路由器、防火墙、负载均衡器等)的控制。

PAAS(Platform as a Service)，即软件即服务。提供给消费者的服务是把客户采用提供的开发语言和工具(例如Java，python，.Net等)开发或收购的应用程序部署到供应商的云计算基础设施上去。客户不需要管理或控制底层的云基础设施，包括网络、服务器、操作系统、存储等，但客户能控制部署的应用程序，也可能控制运行应用程序的托管环境配置。

SAAS(Software as a Service)，即软件即服务。提供给客户的服务是运营商运行在云计算基础设施上的应用程序，用户可以在各种设备上通过客户端界面访问，如浏览器。消费者不需要管理或控制任何云计算基础设施，包括网络、服务器、操作系统、存储等等。

下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明。

参照图1，本实施例提供了一种基于OBE模式的云实验实训系统，其包括：

IAAS层，用于将服务器资源虚拟化为虚拟资源池，并提供若干个虚拟资源接口。

在本实施例中，IAAS层将分散的服务器资源虚拟化成虚拟资源池，其中服务器资源包括存储、网络、内存和CPU资源等。本层可以通过VMware、OPENSTACK和/或DOCKER的云平台架构实现。所述虚拟资源接口包括网络资源API、虚拟机API和资源池API等等接口。

PAAS层，用于从IAAS层提供的虚拟资源接口中获取虚拟资源，将所述虚拟资源划分为若干个虚拟机；PAAS层根据SAAS层的应用的请求，为SAAS层的应用分配虚拟机。当然虚拟机中包括相应的CPU、内存、存储、网络资源以及软件环境。例如PAAS层提供的虚拟机中会包括操作系统和必要的软件。根据SAAS层的应用的不同，这些软件的类型可能是不同的，例如其可以是C语言的编译器，也可以是3D画图软件。

SAAS层，用于基于PAAS层提供的虚拟机为用户提供实验实训服务。

SAAS层上部署了各类应用，这些应用基于PAAS层提供的虚拟机为用户提供包括习题服务、实验服务、综合评分服务和课程资源服务等。

其中，IAAS层、PAAS层和SAAS层被部署在若干台计算机上，所述IAAS层、PAAS层和SAAS层通过互联网或者局域网连接。

客户端，用于从SAAS层获取所述实验实训服务，并向用户提供可视化交互界面。

所述客户端包括浏览器和APP，用户可以通过APP或者浏览器从SAAS层获取服务。也就是用户可以通过浏览器直接在云端登录，然后进入系统分配的虚拟机进行实验。当然，虚拟机中包括了用户所需要的实验环境。使得用户不用为了完成不同的实验，在本地多次配置环境。

所述客户端通过互联网与SAAS层连接。

本发明通过IAAS层将服务器资源虚拟化，然后通过PAAS层将虚拟资源划分为虚拟机，并通过SAAS层基于这些虚拟机向用户提供实验实训服务，使得用户可以通过客户端在本系统分配的实验环境中完成实验，而无需在本地计算机中部署环境来进行实验，提升了用户使用的便捷性。

作为优选的实施例，所述基于PAAS层提供的虚拟机为用户提供实验实训服务，其具体包括：

获取由客户端触发的实验请求；

根据实验请求，得到实验配置需求；

根据实验配置需求请求PAAS层分配虚拟机；

基于PAAS层分配的虚拟机为用户提供实验实训服务。

在本实施例中，客户端会触发实验请求，例如实验请求要求进行C语言的编程实验。那么SAAS层的应用接收到客户端触发的实验请求后，会请求PAAS层分配一个能够完成C语言的编程实验的虚拟机。SAAS层的应用基于PAAS层分配的虚拟机为用户提供相关的服务。

作为优选的实施例，所述PAAS层还用于根据已分配的虚拟机的工作状态，重新配置各虚拟机的虚拟资源。

用户在获得分配的虚拟机后，如果用户退出，则虚拟机所占据的资源会闲置，因此系统可以回收部分资源，使得虚拟资源的利用率最大化。例如，CPU资源、内存资源和网络资源完全是可以被回收的，至于存储资源，需要为用户保留数据，因此对于存储资源系统可以不回收，或者只回收未使用的部分。

作为优选的实施例，所述根据已分配的虚拟机的工作状态，重新配置各虚拟机的虚拟资源，其具体包括：

获取已分配的虚拟机的工作状态；

将工作状态处于退出状态的虚拟机的内存数据存储到其存储资源中；

回收工作状态处于退出状态的虚拟机的内存资源、CPU资源、网络资源和/或未占用的存储资源；

当虚拟机的工作状态由退出状态变更为登录状态时，向该虚拟机分配新的内存资源、CPU资源、网络资源和/或存储资源；并将该虚拟机在上次退出时保存在其存储资源中的内存数据加载到新分配的内存资源中。

在本实施例中，分配给用户的虚拟机中的资源，根据每次请求内容的不同，是可以不同的。但是每个用户对应的虚拟机是固定的，只是在不同的情况下，虚拟机获得资源是不同的。例如，用户在本次实验中请求的虚拟机的资源为算力为n的CPU、2G内存和10G硬盘空间。当用户完成本次实验后，退出登录。此时，10G的硬盘已经被使用了4G，其中有2G的内容是用户退出时的内存数据。系统检测到用户已经退出，会回收CPU资源和内存资源。对于10G的硬盘空间，系统可以选择回收剩余未使用的6G，或者选择不回收硬盘空间。

当该用户再次登录后，系统还是会把相同的虚拟机分配给该用户，此时，会根据用户的请求重新给虚拟机分配CPU、内存和硬盘空间。当然，用户实际得到的硬盘空间是新分配的硬盘空间和上一次已经使用的硬盘空间。至于CPU的算力和内存的大小可以跟上此次退出时的配置相同或者不同。

本实施例在用户退出时将用户的内存数据进行保存，同时，系统会在用户再次登录时在新分配的内存空间中加载所述内存数据，使得虚拟机在用户再次登录时，可以恢复上次用户退出登录时的状态。从而使得用户可以将一个实验分开几次来完成。

作为优选的实施例，所述IAAS层基于VMware、OPENSTACK和/或DOCKER的云平台架构实现。本实施例支持私有云及公有云两种模式，为用户提供能多的选择。

作为优选的实施例，所述客户端包括WEB浏览器和APP。

本实施例为用户提供了多种访问入口，便于用户对系统进行访问。

作为优选的实施例，所述实验实训服务包括习题服务；

所述习题服务具体为向学生用户提供设定题目，然后根据学生用户提交的习题答案，生成第一评分。

本系统可以为学生用户提供实训题目，主要为理论知识的题目，SAAS层的应用根据客户端返回的学生用户提交的习题答案进行自动评分，使学生用户可以通过第一评分来了解自己对知识点的掌握程度。

作为优选的实施例，所述实验实训服务还包括实验服务；

所述实验服务具体为向学生用户提供程序编写题目和参考材料，然后将学生用户提交的程序和实验报告发送至教师用户，接着获取教师用户上传的第二评分和第三评分。

在本实施例中，学生用户提交的程序和实验报告会发送至教师用户，然后教师用户会通过其登录的客户端对学生用户提交的程序和实验报告进行评分，分别得到第二评分和第三评分。

作为优选的实施例，所述实验实训服务还包括综合评分服务；

所述综合评分服务具体为根据第一评分、第二评分和第三评分生成综合评分。

本实施例中会将第一评分、第二评分和第三评分进行加权操作，得到一个综合评分，以评价学生用户的实验实训效果。

作为优选的实施例，所述实验实训服务还包括课程资源服务；

所述课程资源服务具体为向学生用户提供IT基础课程、云计算课程和/或大数据课程。

在本实施例中，用户可以从系统中获取各类课程，以实现学生用户的自习。

参照图2，本实施例提供了一种基于OBE模式的云实验实训系统的具体架构。

该系统由客户端、SAAS层、PASS层、IAAS层、标准规范系统、信息安全体系以及运维管理体系组成。其中SAAS层包括教师用户功能模块、学生用户功能模块和课程资源。客户端包括PC/云桌面、WEB浏览器、APP和小程序。所述教师用户功能模块包括实验教学、实战管理、考试管理、课程管理、进度管理和报告管理等模块。所述学生用户功能模块包括实验学习、项目实战、在线报告、在线考试、学习进度和个人成绩等模块。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种基于OBE模式的云实验实训系统，其特征在于：包括：

IAAS层，用于将服务器资源虚拟化为虚拟资源池，并提供若干个虚拟资源接口；

PAAS层，用于从IAAS层提供的虚拟资源接口中获取虚拟资源，将所述虚拟资源划分为若干个虚拟机；

SAAS层，用于基于PAAS层提供的虚拟机为用户提供实验实训服务；

客户端，用于从SAAS层获取所述实验实训服务，并向用户提供可视化交互界面。

2.根据权利要求1所述的一种基于OBE模式的云实验实训系统，其特征在于：所述基于PAAS层提供的虚拟机为用户提供实验实训服务，其具体包括：

获取由客户端触发的实验请求；

根据实验请求，得到实验配置需求；

根据实验配置需求请求PAAS层分配虚拟机；

基于PAAS层分配的虚拟机为用户提供实验实训服务。

3.根据权利要求2所述的一种基于OBE模式的云实验实训系统，其特征在于：所述PAAS层还用于根据已分配的虚拟机的工作状态，重新配置各虚拟机的虚拟资源。

4.根据权利要求3所述的一种基于OBE模式的云实验实训系统，其特征在于：所述根据已分配的虚拟机的工作状态，重新配置各虚拟机的虚拟资源，其具体包括：

获取已分配的虚拟机的工作状态；

将工作状态处于退出状态的虚拟机的内存数据存储到其存储资源中；

回收工作状态处于退出状态的虚拟机的内存资源、CPU资源、网络资源和/或未占用的存储资源；

当虚拟机的工作状态由退出状态变更为登录状态时，向该虚拟机分配新的内存资源、CPU资源、网络资源和/或存储资源；并将该虚拟机在上次退出时保存在其存储资源中的内存数据加载到新分配的内存资源中。

5.根据权利要求1所述的一种基于OBE模式的云实验实训系统，其特征在于：所述IAAS层基于VMware、OPENSTACK和/或DOCKER的云平台架构实现。

6.根据权利要求1所述的一种基于OBE模式的云实验实训系统，其特征在于：所述客户端包括WEB浏览器和APP。

7.根据权利要求1所述的一种基于OBE模式的云实验实训系统，其特征在于：所述实验实训服务包括习题服务；

所述习题服务具体为向学生用户提供设定题目，然后根据学生用户提交的习题答案，生成第一评分。

8.根据权利要求7所述的一种基于OBE模式的云实验实训系统，其特征在于：所述实验实训服务还包括实验服务；

所述实验服务具体为向学生用户提供程序编写题目和参考材料，然后将学生用户提交的程序和实验报告发送至教师用户，接着获取教师用户上传的第二评分和第三评分。

9.根据权利要求8所述的一种基于OBE模式的云实验实训系统，其特征在于：所述实验实训服务还包括综合评分服务；

所述综合评分服务具体为根据第一评分、第二评分和第三评分生成综合评分。

10.根据权利要求9所述的一种基于OBE模式的云实验实训系统，其特征在于：所述实验实训服务还包括课程资源服务；

所述课程资源服务具体为向学生用户提供IT基础课程、云计算课程和/或大数据课程。