王 焱, 吳青林

(1. 漢江師范學院 教育系, 湖北 十堰 442000; 2. 漢江師范學院 計算機科學系, 湖北 十堰 442000)

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)是國家前進的基本動力,它可以改變?nèi)藗兊纳?、學習和工作的方式,提升生活質(zhì)量。2015年5月國務院辦公廳下發(fā)了《關于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》,提出將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)體系,進一步明確了高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)的任務和途徑。構(gòu)建地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺是實現(xiàn)地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的重要途徑,有利于加強地方高校對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的管理,提升地方高校學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

1 地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺建設存在的問題

(1) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺定位不準。部分地方高校在建設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺時沒有準確把握平臺的功能定位,存在建設盲目性,缺乏系統(tǒng)的功能規(guī)劃,部分高校甚至混淆了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺與教學資源平臺的功能,與教學資源平臺的資源內(nèi)容出現(xiàn)重復,導致創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺無法充分發(fā)揮功能。另外部分地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺面向的對象局限在少部分優(yōu)秀學生,難以在平臺上滿足大部分學生對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的需求,不能充分發(fā)揮創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實訓平臺全面提升學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的功能。

(2) 信息易形成數(shù)據(jù)孤島。數(shù)據(jù)孤島主要體現(xiàn)在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目數(shù)據(jù)孤立和個人數(shù)據(jù)孤立兩個方面。當前地方高校進行的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目在數(shù)量上呈現(xiàn)逐年增多的趨勢,但項目之間的聯(lián)系和差異性難以在平臺中體現(xiàn),學生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目實踐中缺乏對全校項目的整體把握,導致項目部分相似,重復建設,不利于團隊之間相互合作。同時學生的個人數(shù)據(jù)也分別保存在不同的信息管理系統(tǒng)中,使得學生難以對自己的知識結(jié)構(gòu)和能力水平進行整體把握。數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象,不利于發(fā)揮學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)才智,創(chuàng)新項目難以在學生群體中進行持續(xù)深入研究。

(3) 難以提供在線基礎設施服務。當前大多數(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺主要以展示創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)視頻課程資源為主,而對學生提供的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)需要的計算資源、存儲資源等基礎設施服務資源提供較少,這樣對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目開展的支持力度有限?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中大多數(shù)項目都需要云主機、云桌面、云數(shù)據(jù)庫等基礎云資源,而傳統(tǒng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺難以滿足創(chuàng)業(yè)者對這類資源的需求,學生只有借助公共云資源進行實踐創(chuàng)新,這樣導致費用較高,增加了經(jīng)濟負擔,不利于學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐。

2 地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺概念

云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關服務的增加、使用和交付模式,用戶通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得所需計算、存儲和網(wǎng)絡帶寬等資源和服務[1-2]。按云計算提供的資源和服務類型可以將云計算架構(gòu)分為IaaS(基礎設施即服務)、PaaS(平臺即服務)和SaaS(軟件即服務)三個層次,包括虛擬化技術、分布式數(shù)據(jù)存儲技術以及大規(guī)模數(shù)據(jù)管理等技術,具有良好的伸縮性和靈活性等特點。云計算可以動態(tài)地根據(jù)用戶的不同需求完成軟硬件資源配置,提供不同的服務,充分實現(xiàn)資源共享,使資源利用率達到最優(yōu)化。

地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺是基于“互聯(lián)網(wǎng)+”,以云計算技術為基礎,將地方高校與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作相關的資源進行整合,并且充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)分析的優(yōu)勢,對地方高校學生的創(chuàng)業(yè)行為數(shù)據(jù)進行分析,為學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供個性化的服務。地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺主要目標是將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目管理、團隊管理、訓練體系、大賽管理、實踐資源等各類資源整合在一起,從真實創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過程中采集數(shù)據(jù)建構(gòu)虛擬學習情景,模擬創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過程,為地方高校學生提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動的虛擬實踐場所。

3 地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺的構(gòu)建

3.1 可行性分析

2016年2月,教育部《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中明確提出利用云計算、大數(shù)據(jù)等新技術,創(chuàng)新資源平臺、管理平臺建設的發(fā)展方向,為地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺提供了良好的機遇。高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺實際上是云計算在教育領域的遷移應用,隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略、云計算技術和大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展,云理念逐步深入教育領域,在教學、科研、管理等方面都發(fā)揮著一定的作用。當前,大部分高校已建立了云計算辦公系統(tǒng),使用云終端代替原有PC機,為建立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺奠定了一定的技術基礎和物質(zhì)基礎,并提供了寶貴的建設和管理經(jīng)驗。另外,當前學生對網(wǎng)絡平臺具有很強的依賴性,建設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺符合學生的思維和行為方式,有利于發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”的平臺優(yōu)勢,引導學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),確保創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資源的高效管理和靈活調(diào)度,能夠更好地滿足地方高校大學生對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的需求。

3.2 地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺整體架構(gòu)

地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺整合了各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資源,對學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過程和實踐資源進行統(tǒng)一管理,根據(jù)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的特點,按需為學生提供個性化資源。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺整體架構(gòu)見圖1。

圖1 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺整體架構(gòu)

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺的設計應達到如下目標:

(1) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練體系:構(gòu)建“本地實驗+虛擬仿真實驗+在線實驗”相結(jié)合的平臺化實驗模式,為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供各類虛擬實踐資源,完成從虛擬創(chuàng)業(yè)到實際創(chuàng)業(yè)的過渡。

(2) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目管理:構(gòu)建項目產(chǎn)生、項目申報、項目實踐、項目評價、項目孵化、項目實戰(zhàn)等全生命周期的項目管理方式。

(3) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊管理:以創(chuàng)業(yè)為牽引、以指導教師為核心,構(gòu)建團隊組建、團隊分工、團隊協(xié)同的統(tǒng)一管理體系。

(4) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽管理:創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽流程采用網(wǎng)絡形式管理,協(xié)調(diào)大賽組織步驟。

(5) 大數(shù)據(jù)分析:構(gòu)建統(tǒng)一的管理流、數(shù)據(jù)流和視頻流通道,為大數(shù)據(jù)分析提供支撐。

3.3 地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺設計

地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺主要采用OpenStack技術進行設計[3],OpenStack是由NASA(美國國家航空航天局)和Rackspace合作研發(fā)并發(fā)起的開源云計算管理平臺項目。OpenStack獲得授權許可十分便利,方便進行二次開發(fā),是當前使用率最高的云平臺構(gòu)建工具。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺包括物理資源層、資源虛擬化層、云服務管理層和服務層四個層次[4-5]。四個層次的關系如圖2所示。

圖2 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺層次圖

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺四個層次功能如下:

(1) 物理資源層:包括服務器資源、存儲設備資源和網(wǎng)絡設備資源三部分,主要為云平臺正常運行提供硬件設施的物理保障。地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺的安裝配置和部署分為管理節(jié)點、資源節(jié)點和存儲節(jié)點。管理節(jié)點采用1臺Think Server RD650服務器,用于管理和控制整個創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺系統(tǒng); 資源節(jié)點由7臺Think Server TS560服務器組成; 存儲節(jié)點由3臺存儲型配置的Think Server服務器構(gòu)成。

(2) 資源虛擬化層:云平臺通過虛擬化技術對計算型服務器資源、存儲型服務器資源和網(wǎng)絡資源進行池化,將各種孤立的計算、存儲、網(wǎng)絡資源整合成為可以統(tǒng)一管理、彈性調(diào)度、靈活分配的資源池,各個業(yè)務系統(tǒng)共享云中的資源。采用Linux系統(tǒng)下開源的KVM(kernel-based virtual machine)技術實現(xiàn)計算虛擬化,采用Ceph整合本地存儲服務器的存儲能力實現(xiàn)存儲虛擬化,Ceph的塊設備存儲可以對接OpenStack的Cinder后端存儲、Glance的鏡像存儲和虛擬機的數(shù)據(jù)存儲,采用萬兆網(wǎng)絡與VLAN相互配合的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡虛擬化。

(3) 云資源管理層:主要實現(xiàn)自動管理和動態(tài)分配、部署、配置、重新配置以及回收資源,也可以自動安裝應用。該層是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺的核心,由OpenStack開源軟件實現(xiàn),主要包括Nova(計算組件)、Keystone(認證服務)、Swift(對象存儲)、Glance(鏡像服務)、Horizon(儀表板)、Clinder(塊存儲)、Neutron(網(wǎng)絡服務)7個組件,其中Keystone組件主要起到身份認證的作用,它是各個組件工作的門戶,經(jīng)過Keystone組件身份認證后,其他組件才能正常工作,以上組件共同完成對虛擬資源的管理,統(tǒng)一對外提供服務。組件相互關系見圖3。

(4) 服務層:服務層主要實現(xiàn)與平臺用戶的交互,平臺上有管理員用戶和普通云用戶兩種用戶,管理員用戶通過主節(jié)點對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺的后臺進行管理,包括云服務狀態(tài)監(jiān)控、各種虛擬資源的管理以及云端用戶的管理。普通云用戶需要通過Web界面實名注冊,當管理審核通過后,根據(jù)實際需求申請?zhí)摂M資源,獲得使用資源的權限,才能實現(xiàn)對云平臺的操作。用戶操作云平臺的具體流程見圖4。

地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺采用Fuel自動化工具進行快速多節(jié)點安裝的方式實現(xiàn),Fuel 是一個為OpenStack端到端“一鍵部署”設計的工具,具有節(jié)點的自動發(fā)現(xiàn)和預校驗、支持多種操作系統(tǒng)等特點,其配置簡單、快速。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺搭建主要過程為:首先下載Fuel,安裝完成后通過瀏覽器進入Fuel的用戶界面,然后對OpenStack環(huán)境進行搭建,對OpenStack的部署模式、計算、網(wǎng)絡、存儲等屬性進行設置,接下來通過Fuel為云平臺添加控制節(jié)點和計算節(jié)點,最后通過OpenStack界面對應用云平臺的用戶服務。

3.4 關鍵技術

(1) IaaS層虛擬化解決方案。IaaS即“基礎設施即服務”,將虛擬化的物理資源進行分割和包裝,用戶通過互聯(lián)網(wǎng)可從完善的計算機基礎設施獲得服務,包括計算機、存儲空間、網(wǎng)絡連接、負載均衡和防火墻等基本計算資源服務,以及存儲、鏡像、身份認證、監(jiān)控等配套服務[6-7]。通過虛擬化可以實現(xiàn)資源的動態(tài)遷移、虛擬機快照、虛擬機克隆、P2V(physical to virtual machine)等功能。OpenStack對當前流行的虛擬化管理程序Xen、KVM、Hyper-V、VMware等都支持,但由于以前OpenStack是基于KVM開發(fā)的,多數(shù)情況下在進行云平臺構(gòu)建時會選擇KVM虛擬化管理程序。

圖3 OpenStack組件的相互關系

圖4 云端用戶使用云平臺操作流程

(2) 云存儲方案。云存儲就是將存儲資源放到云端供用戶訪問存取的一種網(wǎng)絡存儲方案,以數(shù)據(jù)存儲和管理為核心,將網(wǎng)絡中的各種不同類型的存儲設備通過一定的調(diào)度機制進行整合,向云終端用戶提供云存儲服務[8-9]。云存儲改變了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲在某一臺物理設備的存放模式,通過在邏輯上統(tǒng)一的存儲資源池對云端用戶提供服務,具有良好的可擴展性和安全性。本平臺采用Ceph整合本地存儲服務器的存儲能力實現(xiàn)存儲虛擬化,Ceph是當前非常流行的開源分布式存儲系統(tǒng),提供塊存儲服務、對象存儲服務以及文件系統(tǒng)存儲服務,是OpenStack的主流后端存儲,為OpenStack提供統(tǒng)一共享存儲服務。

(3) 數(shù)據(jù)遷移方案。原有平臺數(shù)據(jù)需要遷移到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺數(shù)據(jù)中心上,數(shù)據(jù)遷移應保證原有數(shù)據(jù)的安全性和完整性,避免因數(shù)據(jù)遷移造成原有數(shù)據(jù)的丟失。根據(jù)數(shù)據(jù)庫的引擎類型、數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量大小、業(yè)務讀寫數(shù)據(jù)庫的頻率等因素,遷移數(shù)據(jù)庫的方法有所不同。主要涉及云平臺數(shù)據(jù)庫初始化、備份本地全量數(shù)據(jù)庫、導入全量數(shù)據(jù)到云平臺數(shù)據(jù)庫、全量或者增量遷移、數(shù)據(jù)校驗和訂正、應用和數(shù)據(jù)庫程序改造等步驟。全量校驗及增量數(shù)據(jù)要做到實時校驗,快速、準確地驗證遷移數(shù)據(jù)的一致性[10]，其遷移過程見圖5。

圖5 數(shù)據(jù)遷移過程

4 地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺特點分析

(1) 高度的靈活性和擴展性。傳統(tǒng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺受到物理空間資源、人力資源、財力資源等多方面的局限,難以滿足地方高校大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的需要。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺利用“互聯(lián)網(wǎng)+”理念探索出虛實相結(jié)合的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺,創(chuàng)業(yè)團隊可以突破時空限制,可以在任何時間和地點利用云平臺的資源。該平臺廣泛采用虛擬化、分布式存儲、分布式計算等先進技術與應用模式,與地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動緊密結(jié)合,兼顧了學校、教師、學生以及企業(yè)的不同需求,具有高度的靈活性和擴展性。

(2) 資源集成度高。地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的相關資源融為一體,不同參與方形成利益共同體,都可以從云平臺獲取資源,地方高校、企業(yè)、大學生協(xié)同工作更為方便,由松散型合作向深層次緊密合作方向發(fā)展,云平臺會通過大數(shù)據(jù)分析項目特點和投資者的投資偏好,將項目推薦給具有類似偏好的投資者,實現(xiàn)資源按需分配和利益互惠,提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、業(yè)務水平和經(jīng)濟效益,創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺成為一個沒有圍墻的開放的共享平臺。

(3) 建設與管理成本低。地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資源統(tǒng)一集中到服務平臺上,為創(chuàng)業(yè)團隊提供了全方位創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務。與傳統(tǒng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺相比,云平臺動態(tài)部署和分配,學校無須再為終端購置專門軟件,降低了軟件采購成本,在新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺中原有的服務設備能夠繼續(xù)利用,與云平臺融為一體,原有硬件的使用周期大為延長。整個云平臺數(shù)據(jù)采用分布式存儲在云平臺中不同的結(jié)點,由云服務管理平臺集中管理和調(diào)度,建設和管理成本大為降低。

5 結(jié)語

地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺是為地方高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)搭建的資源共享平臺,解決了傳統(tǒng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺對大部分學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)需求無法滿足的實際問題,對培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才具有重要的意義。