一种基于虚拟化和云计算的大数据教学系统的制作方法

本发明涉及计算机教学领域，尤其涉及一种基于虚拟化和云计算的大数据教学系统。

背景技术：

进入21世纪以来，信息技术特别是互联网悄然变革了人们的生活方式、工作方式和思维方式。中国IT产业未来发展的阵营中，电子商务、电子政务、社交网络等一系列导向型应用背后，是海量大数据基础支撑和云计算引擎。存储1TB也就是约1000GB数据的成本大约是16亿美元，如今存储到云上只需不到100美元，但存储下来的数据，如果不以云计算进行挖掘和分析，就只是僵死的数据，没有太大价值。

伴随相关项目的不断立项，数据库和云计算相关的专业技术人才需求存在庞大的缺口。在社会经济发展中的贡献日益突出，面对新的形势和任务，理工类传统专业在获得难得的发展机遇之时，也面临着前所未有的严峻挑战和许多亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是设计一种基于虚拟化和云计算的大数据教学系统，解决现有的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的基于虚拟化和云计算的大数据教学系统包括服务器、管理终端和学习终端，所述服务器包括服务器主机和存储阵列，所述服务器主机和存储阵列之间通过光纤交换机连接，所述管理终端通过千兆交换机和服务器与存储阵列连接，所述学习终端通过千兆交换机和服务器连接；所述服务器内设有教学模板和软件，服务器安装有虚拟化软件和云管理软件，服务器通过虚拟化软件将服务器资源进行池化，并通过使用教学模板批量创建的虚拟机以云发布的形式提供给学习终端使用。

进一步的，所述虚拟化软件为VMware VSphere，所述云管理软件为VMware vCenter。

进一步的，所述服务器主机的型号为Dell PowerEdge12G R720。

进一步的，所述存储阵列型号为Dell SCv2020FC。

进一步的云计算管理系统，所述光纤交换机型号为Bocade300。

进一步的，所述千兆交换机型号为华为H3C S5500-48P-WiNet，所述管理终端型号为联想T4900C。

进一步的，所述教学软件包括Linux操作系统实验模板、Oracle数据库基础实验模板、RAC集群高可用实验模板、Data Guard容灾实验模板、GoldenGate容灾实验模板、Oracle性能优化实验模板、MySQL系统管理实验模板、MySQL开发实验模板、MySQL集群实验模板、MySQL性能优化模板、Hadoop集群构建与管理实验模板、HDFS分布式文件系统实验模板、YARN资源管理实验模板、MapReduce计算框架实验模板、HBase NoSQL数据库实验模板、Spark环境编译与部署实验模板、Scala与Python语言实验模板、SparkSQL查询实验模板、Spark Streaming流式处理实验模板、Spark MLib机器学习实验模板、Spark GraphX图处理实验模板及Hive数据仓库实验模板。

本发明的有益效果：

1)服务器机群对全部的计算机资源进行了池化，具备强大的计算处理能力；

2)客户应用所需CPU、内存、磁盘等资源可按需配置，体现云计算的优势；

3)计算能力和资源均集中在服务器，瘦客户端可以极大节省机房建设投入；

4)系统规模可线性扩充，批量支持多个专业和班级学生的教学与实训要求；

5)基于虚拟机模板的实验环境部署，极大减少了机房管理员的数量和负担；

6)不同课程的实验环境可通过模板快速进行部署，极大提高了教学效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。

图1为本发明的基于虚拟化和云计算的大数据教学系统的拓扑图。

具体实施方式

结合图1，本发明的基于虚拟化和云计算的大数据教学系统包括服务器、管理终端和学习终端，所述服务器包括服务器主机和存储阵列，所述服务器主机和存储阵列之间通过光纤交换机连接，所述管理终端通过千兆交换机和服务器与存储阵列连接，所述学习终端通过千兆交换机和服务器连接；所述服务器内设有教学模板和软件，服务器安装有虚拟化软件和云管理软件，服务器通过虚拟化软件将服务器资源进行池化，并通过使用教学模板批量创建的虚拟机以云发布的形式提供给学习终端使用。

本实施例中，标准配置方案的四台Dell PowerEdge12G R720服务器主机，每台服务器配置2颗E5-2650V2处理器，该型号处理器单片包含8个内核，16个线程，GFLOPS达到166.4，单台服务器提供16内核32线程、GFLOPS为332.8的计算性能。四台机群整体GFLOPS可达到1331.2，能够很好满足数据库、大数据及虚拟化和云计算实训实验的教学及科研的需求。内存方面，每台服务器配置128G内存，除去EXSi虚拟化系统保留8G外，可以提供120G给用户虚拟机使用，单台服务器能同时创建和运行30台4G或60台2G的客户机系统。机群四台服务器除去云计算服务等资源消耗，总共能提供100台4G或200台2G的客户机系统。

对于数据的存储，考虑到教学系统的高并发程度，为消除I/O热点，保证性能，系统采用DellSCv2020FC高性能存储阵列，存储阵列和服务器主机通过光纤交换机连接。SCv2020FC服务器存储配置有24块15K高速SAS磁盘，每块磁盘的容量为600G，整体容量达到14.4T，能很好满足大数据教学对海量数据的存储要求。在数据冗余方面，SCv2020FC存储支持RAID5/6、RAID10和RAID10DM(双镜像)。

对于数据的传输效率，在服务器和存储之间采用高性能的Brocade300光纤交换机，该交换机可提供高达8.5Gbit/Sec全双工的传输能力，足以满足系统高并发性及数据库与大数据项目大数据量传输对系统性能的严格要求。

对于系统数据的安全，除了每台服务器和存储通过RAID10提供冗余外，VMware数据中心虚拟化软件还提供系统元数据与用户数据的可靠备份，可以做到数据的绝对安全。

进一步的，所述虚拟化软件为VMware VSphere，所述云管理软件为VMware vCenter。虚拟化软件为vSphere6.0，云管理软件采用vCenter6.0，vSphere是业界市场占有率最高的虚拟化产品，具有稳定性好、易于使用和管理、兼容性好等特点，其主要作用是对服务器资源进行虚拟化，需要针对每台服务器安装部署。vCenter基于vSphere部署，提供云发布及云管理的功能。

进一步的，所述教学软件包括Linux操作系统实验模板、Oracle数据库基础实验模板、RAC集群高可用实验模板、Data Guard容灾实验模板、GoldenGate容灾实验模板、Oracle性能优化实验模板、MySQL系统管理实验模板、MySQL开发实验模板、MySQL集群实验模板、MySQL性能优化模板、Hadoop集群构建与管理实验模板、HDFS分布式文件系统实验模板、YARN资源管理实验模板、MapReduce计算框架实验模板、HBase NoSQL数据库实验模板、Spark环境编译与部署实验模板、Scala与Python语言实验模板、SparkSQL查询实验模板、Spark Streaming流式处理实验模板、Spark MLib机器学习实验模板、Spark GraphX图处理实验模板及Hive数据仓库实验模板。

以1 Oracle数据库教学为例：

虚拟机配置：每用户分配一台虚拟服务器，主要配置参数为4GB内存，2个CPU核心，50GB磁盘空间，1块虚拟网卡。

实验环境：虚拟机模板安装好Oracle Linux Enterprise 6.4，已上传有Oracle Database 11gR2企业版安装镜像。

教学内容：Oracle数据库基础实验课是Oracle数据库教学的重要组成部分，内容涵盖了Oracle 11gR2数据库系统在生产实践环节中的安装、管理及使用方法，并结合生产实际对常见问题及故障的处理做了经验性的总结，是Oracle数据库基础运维及管理的完整过程。

以2RAC高可用实验教学为例：

虚拟机配置：每用户分配两台虚拟服务器，每台服务器主要配置参数为4G内存，2个CPU核心，50G磁盘空间，两块虚拟网卡。另外每用户分配30GB共享磁盘。

实验环境：两台虚拟服务器模板均安装好Oracle Linux Enterprise6.4，管理用虚拟服务器上已上传有Oracle Database 11gR2企业版安装镜像。

教学内容：RAC高可用实验是Oracle数据库的高级实验课程，实验内容涉及到Oracle RAC(Real Application Cluster)的安装、部署、配置及管理。RAC+DG、RAC+GG的集群加容灾数据库结构在各行业的关键性生产系统中得到了广泛的应用，掌握好RAC的部署及管理对于DBA是至关重要的。

以上仅仅是对于教学内容的举例，本发明的技术特征在于基于虚拟化和云计算技术，服务器机群对全部的计算机资源进行了池化，具备强大的计算处理能力，客户应用所需CPU、内存、磁盘等资源可按需配置，体现云计算的优势，计算能力和资源均集中在服务器，瘦客户端可以极大节省机房建设投入，系统规模可线性扩充，批量支持多个专业和班级学生的教学实训要求，基于虚拟机模板的实验环境部署，极大减少了机房管理员的数量和负担。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

（编辑：温州站长网）

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