《云计算与大数据》课程中虚拟化技术研讨式教学案例

摘 要：《云计算与大数据》是计算机技术与网络技术发展融合的新课程，利用研讨式教学法进行教学有利于研究生对这种当下最新技术与理论的掌握。基于此，提出了一种针对虚拟化技术的教学案例，实际教学效果良好，有较好的借鉴意义。

关键词：研讨式教学法；虚拟化技术；网络技术；计算机技术

中图分类号：TP308 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.147

农业信息工程是以系统论、信息论和控制论为理论基础，建立在计算机科学、信息科学、系统科学、管理科学、农业工程和农学等学科基础之上的新兴交叉性、综合性学科，知识结构具有交叉性、操作性和时代变化性，其核心课程云计算与大数据是并行计算、网格计算、分布式处理、云计算与大数据等课程发展融合的一门新兴课程，大部分知识都是在原有信息技术基础上提出来的新概念、新理论与新方法，因此，非常适合采用研讨式教学法进行教学。

1 研讨式教学法

研讨式教育教学方法源于18世纪欧洲的一些受新思想影响的大学，现已成为全世界各高校中的一种重要教学方式。研讨也就是研究与讨论，研究与讨论始终贯穿于课程教学的全过程中。其是以问题为导向，交给学生自觉依据问题进行探讨，主动寻找问题结果的一种教学理念。其中，教师应创设问题情境，师生需共同查找资料，以研究、討论、探索、实践为途径，提出解决问题的方式方法，使学生掌握知识和技能。

2 研讨内容——虚拟化技术

《云计算与大数据》课程主要包括云计算与大数据基础、技术，虚拟化技术、集群系统基础，云计算典型服务模式、云计算系统架构、云存储技术、云安全技术、云计算系统测试和用户端Web测试技术、云服务和托管服务，大数据技术、大数据分析方法等。其中，虚拟化技术是本课程的核心，也是云计算实现的关键。因此，虚拟化技术研讨式教学案例首先从服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化和桌面虚拟化向研究生展现如图1所示的抽象虚拟体系，要求研究生依据此框架联系阿里云进行研讨。

本研讨内容与硕士研究生现学知识相近，符合学生“最近发展区”规律。由于是较新的技术，其能激发学生的求知和探究欲望。教师从知识结构对学生进行启发，引导他们查找与学习知识，为课堂教学做好准备。

图1 云计算虚拟化技术体系框架

3 云计算虚拟化技术研讨教学

本次研究生课程教学有研究生23人，教学按研究方向分四组，平均每组人数约为五六人，研究方向主要集中在农业信息化、云计算、高性能计算和智能计算。依据兴趣农业信息化选择网络虚拟化、高性能计算选择服务器虚拟化、云计算选择桌面虚拟化和智能计算，选择存储虚拟化。各组在认真查阅资料的基础上，事先准备好讨论PPT，以图文并茂的方式提出他们观点，其他组的学生则对此进行质疑。

课堂首先由服务器虚拟化组提出服务器虚拟化是将一个或多个物理服务器虚拟成多个逻辑服务器。有的学生提出现有架构中的VMM也可以认为是一个操作系统级虚拟化，一般称为Hypervisor，其能实现从虚拟资源到物理资源的映射，并保证各个客户虚拟系统有效隔离；有的学生提出隔离技术是实现虚拟化的关键，并提出了虚拟机安全文件防护网技术。基于访问控制的逻辑隔离机制，硬件提供了内存保护管理机制“Xen”，比如x86体系结构提供了支持分段机制虚拟内存、进程地址空间保护机制和IP地址隔离等技术。研讨组介绍了VMware 中的VMotion这种用于数据中心的服务器间虚拟机迁移技术，让学生更加有效地理解服务器虚拟化技术的要点。

网络虚拟化组介绍数据中心网络虚拟化分为核心层、接入层和虚拟机三个层面，这与现有的三层胖树体系结构非常相似。核心层需要具备超强的数据交换能力，要有足够的万兆接入能力。有的学生认为核心层必须提高交换系统灵活性和扩展性，为资源灵活调度和动态伸缩提供支撑。虚拟机网络虚拟化须提供流量监控和双向访问控制，包括端口镜像、深度包检测和流量统计等功能。有的学生就深度包检测的方法进行了介绍。网络虚拟化组还讲解了一个利用VMware vSphere的vNetwork实现的虚拟网络架构。在此架构中，每个虚拟机都配置了1个或者多个虚拟网络接口卡vNIC，虚拟机上的虚拟客户操作系统与应用程序利用通用设备驱动程序可以与vNIC通信。在虚拟机外部，vNIC甚至拥有独立MAC地址或多个IP地址。

在存储与桌面虚拟化方面，研讨课堂气氛非常活跃，有的学生提出的观点很具有启发性，比如存储虚拟化实现方式有基于主机的存储虚拟化、基于存储设备的存储虚拟化和基于网络的存储虚拟化；有的学生提出了基于网络的存储虚拟化与网络虚拟化的联系与区别，并通过研讨罗列出了一系列的比较表，使学生把各种虚拟化技术有机联系起来。

总而言之，通过这种教学模式，研究生对云计算虚拟化技术有了深入了解，明白了技术发展的原因与创新点，为他们创新性地从事研究工作提供了很好的示范。研讨式教学是当前高校研究生教学中的一种重要方法，以期通过本案例教学为研讨式教学法的广泛应用提供借鉴。

参考文献

[1]李洪伟，刘文超.研讨式教学方法在研究生课程教学中的应用——以《算法设计与分析》为例[J].中国校外教育，2014（33）.

〔编辑：张思楠〕