基于云计算的应用型本科校企合作实训平台研究

宋海燕 常润梅 蔺彧

[摘 要] 不断成熟的云计算技术促进教育云快速发展，各高职院校积极开展云计算在教学领域的研究及实践。本文主要研究云计算在应用型本科校企合作实训中的应用，简单介绍了OpenStack框架，详细论述了云平台的设计、构建及实训系统部署。

[关键词] 云计算;实训云平台;云平台构建;OpenStack

[基金项目] 内蒙古自治区高等学校科学研究项目“基于云计算的应用型本科校企合作实训平台研究”（NJZC17479）

[作者简介] 宋海燕（1980—），女，天津人，硕士研究生，副教授，研究方向为软件工程、云计算、大数据;常润梅（1979—），女，内蒙古呼和      浩特人，硕士研究生，副教授，研究方向为云计算技术与应用。

[中图分类号] G642.423    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）26-0055-02    [收稿日期] 2019-12-27

云计算概念在2006年由Google首席执行官埃里克·施密特正式提出，它是一种新兴的计算模型，可以通过网络将众多物理计算设备整合成一个大型计算资源池，通过调度资源池分配资源，为用户提供IaaS、PaaS、SaaS服务[1]。目前，云计算在我国已经渗入到各个领域，“云计算+教育”研究和应用不断深入。

2014年我院成功申报软件工程应用型本科专业。依据国家校企融合育人的理念，学院注重校企合作，将企业真实项目引入教学，工程师和教师协作完成教学任务。以此为契机，本文将云计算技术与实践教学相结合，以云平台为依托，将实训系统部署其上，供管理员、教师、工程师、学生在端口登录使用，方便灵活地开展教学活动。

一、OpenStack框架

OpenStack是由NASA和Rackspace合作研发并发起的，以Apache许可证授权的自由软件和开放源代码项目。其整體设计采用开放式架构，由各个独立模块组合起来完成相应的工作，并通过各服务间的互补提供IaaS解决方案。为实现云计算的各项功能，Openstack将计算、存储、监控、网络服务等划分为若干项目，每个项目对应Openstack中的一个或多个组件。本文主要运用Keystone、Glance、Nova、Neutron、Horizon、Cinder六个组件构建IaaS云平台。

二、实训云平台设计与构建

（一）设计方案

实验需要一台服务器，使用VMware Workstation 15 Pro虚拟化出三台虚拟机，分别作为控制节点、计算节点和块存储节点。以OpenStack作为底层框架，以云存储技术和虚拟化技术作为技术支撑构建实训云平台[2]。

控制节点是云平台的核心，承担任务调度、管理监控整个系统的作用。用户通过在控制节点部署的各类服务和管理界面对云平台执行各种命令。计算节点是云平台具体计算工作的执行者，包括给客户提供各种虚拟机、存储空间等。块存储为虚拟机提供可持久运行的块存储服务，相当于硬盘。各节点部署的服务和网络接口如图1所示。

（二）构建过程

本文采用OpenStack官网提供的手册进行安装，按照组件不同依次进行配置。构建步骤如下：1.设置网络结构，搭建和配置网络。2.在控制节点、计算节点和块存储节点上部署服务组件，具体构建过程如下：

（1）Keystone认证服务组件部署。Keystone用于给OpenStack各组件提供认证和授权服务。构建云平台需先在控制节点部署此服务。以root身份登录数据库，创建keystone数据库并授权;编辑并修改keystone.conf，同步数据库，初始化Fernet key库;配置apache服务，创建与keystone.conf的连接，启动http服务。

（2）Glance镜像服务组件部署。Glance提供虚拟机镜像管理服务，安装在控制节点。创建glance库并授予访问权限，获取admin环境变量，创建glance用户;把此用户和admin添加到项目中并且创建镜像服务API端点;安装glance，编辑glance-registry.conf;同步镜像服务的数据库，启动镜像服务并设为开机自启。

（3）Nova计算服务组件部署。Nova提供云计算系统管理服务，是云平台的核心组件。需在控制节点和计算节点分别安装。首先，在控制节点创建数据库，授权登录，加载凭据，创建计算服务凭证;创建nova用户并添加admin角色;创建nova服务端点，computeAPI服务端点，placemen用户;安装nova，编辑配置文件，重新启动httpd服务，同步计算数据库。其次，在计算节点安装Nova服务，修改nova.conf配置vnc、glance、oslo_concurrenc、placement，完成配置启动服务。

（4）Neutron网络服务组件部署。Neutron提供云平台容纳不同网络设备和软件的服务。需在控制节点和计算节点交替完成安装。在控制节点先创建数据库、服务凭证和API端点;在文件metadata中配置元数据代理controller;切换到计算节点文件nova.conf中配置好neutron参数，以实现计算节点的网络服务;网络服务初始化脚本需要一个超链接plugin.ini指向ML2插件配置文件ml2_conf.ini。在计算节点安装包后，编辑neutron.conf文件中DEFAULT等参数。编辑nova.conf文件中的neutron实现计算节点配置网络服务。启动服务，完成Neutron安装[3]。

（5）Horizon控制台服务组件部署。Horizon提供一个基于WEB图形界面管理平台，安装在控制节点。执行命令配置memcache会话存储服务;开启身份验证，启用域的支持并配置API版本，完成安装启动服务。

（6）Cinder块存储服务组件部署。Cinder提供相应的块存储，相当于一块硬盘。需在控制节点和块存储节点分别安装。在块存储节点安装该服务，修改配置文件cinder.conf。在控制节点创建cinder数据库，加载admin凭据，创建一个cinder用户并将创建的用户添加到项目当中。

三、部署校企合作实训系统

上述服务组件部署完成后，对各项服务进行启动测试。各个服务正常运行后，创建实例，配置ssh连接Xshell且可以访问外网，证明该云主机可用，也说明成功构建了云平台。云平台构建成功后，在其上部署校企合作实训系统。在计算节点上，安装mysql数据库、Java环境、tomcat服务器，将数据库导入到控制节点的数据库，重启各项服务，至此实训系统环境搭建完成。接下来在计算节点下登录到数据库，执行sql命令导入实训系统的数据表，实训系统可正常使用。

四、结束语

使用云平台开展教学是教育领域的发展趋势，可以集约资源，降低教学资源更新成本。本课题构建的校企合作实训云平台基本上实现了课题目标，后续随着实训系统数据的增加，可以拓展到由多台服务器构建云平台。

参考文献

[1]戴元顺.云计算技术简述[J].信息通信技術，2010（2）.

[2]关辉，姒茂新.基于OpenStack的高校教学云平台设计与搭建[J].软件导刊，2016（10）：80-83.

[3]王海霞.基于openstack的高职教学实验云平台研究与搭建[J].教育现代化杂志，2018（3）：94-95.

Research on the Practical Training Platform of Application-oriented Undergraduate School-Enterprise Cooperation Based on Cloud Computing

SONG Hai-yan，CHANG Run-mei，LIN Yu

（Inner Mongolia Electronic Information Vocational Technical College， Hohhot，Inner Mongolia 010020，China）

Abstract：Growing cloud computing technology promotes the rapid development of education cloud.Many vocational colleges actively carry out the research and practice of cloud computing in the teaching field.This paper mainly studies the application of cloud computing in the practical training of application-oriented school-enterprise cooperation.It introduces the framework of OpenStack and discusses in detail the design，construction and training system deployment of cloud platform.

Key words：cloud computing;practical training cloud platform;cloud platform construction;OpenStack