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综合网络管理软件课程教材建设思想
“综合网络管理软件”课程教材建设思想
摘要：
随着网络管理向综合化的方向发展，综合网络管理软件在网络管理领域逐渐成为研究热点，其涉及的难点形成了系统化的理论和系列化的技术。
本文结合已面向本校网管研究方向的研究生开设的“综合网络管理软件”课程，提出系统化的教材建设思想，并结合工程实践，论述了教材建设中需要注意的知识点组织和侧重点划分、实践章节的设置、习题的设置、电子教案的设计等问题。
关键词：
网络管理；综合网络管理软件；教材建设
1引言
随着通信技术的高速发展，网络规模不断扩大，网络复杂性日益提高。
为了提高服务质量和降低运行成本，对网络管理软件的要求越来越多，越来越高，特别是要求网络管理向着综合化的方向发展，这种综合化发展表现在：
（1）系统的综合。
由于分散监控、分散管理各专业网络（传输、交换、无线、数据等）带来操作复杂性高的问题，因此需要网络管理软件能进行多个专业网络的综合管理；
（2）标准的综合。
目前业界主流的接口标准有，OSI网络管理标准（CMIP-CommonManagementInformationProtocol），IETF网络管理标准（SNMP-SimpleNetworkManagementProtocol），ITU网络管理标准（TMN-TelecommunicationManagementNetwork）等，网络管理软件应能管理不同厂商采用不同接口标准的网络设备；
（3）技术的综合。
网管的研究领域不断发展，出现了基于Web的、基于移动Agent的、基于策略等多种新型的网管技术。
而综合网络管理以及综合网络管理软件的概念也因此而提出。
综合网络管理是指，对包含各种异构网络和异构设备的网络进行管理，通过综合管理简化管理系统的复杂性。
综合网络管理把所有的异质网络都看成一个“网络”，对所有管理系统的用户显示一致的接口和命令，从而减少不同系统的接口成本，可使不同厂商的产品在交换网络管理信息时使用统一的格式。
在此基础上，综合网络管理软件还侧重于系列化的技术应用和工程化的开发方法。
综合化的发展要求使得网络管理软件面临更多的挑战，如软件系统的可持续建设、互操作性和开放性等。
相当长一段时间以来，对网络管理技术的研究主要集中在网络管理原理、协议上，形成了系统化的理论和系列化的技术。
通过大量的工程实践，人们认识到，网络管理协议仅是网络管理中的一部分内容，综合网络管理软件的研究、开发、建设还处于经验型的状态，使得综合网络管理软件的质量很难控制。
因此，迫切需要进行高层次和深层次的理论总结，形成工程化的网络管理技术及综合网络管理软件的设计开发方法论。
在不少高校中，网络管理技术已经成为通信、计算机等专业的研究生招生方向，在我校也不例外。
2007年春季，我校计算机与信息技术学院面向全校，在已开设“网络管理基础”先修课程的基础上，新开设了硕士研究生任选课“综合网络管理软件”。
开设这门课，正是为了从方法论的角度培养该领域的研究生对综合网管软件的设计和技术应用的能力。
对“综合网络管理软件”课程教材的建设除了对网络管理理论、原理以及综合网络管理模型的深刻理解和认识，更需要丰富的工程经验，才有可能进行高层次和深层次的理论总结，形成工程化的网络管理技术及综合网络管理软件的设计开发方法论。
笔者所在的部门，长期从事网络管理技术的研究，承担过和正在承担广电、电信等诸多领域的大型网管软件工程开发任务，总结积累了大量宝贵的资料和经验。
同时，笔者从2007年春季开始，连续两年承担了“综合网络管理软件”的教学任务，在教学过程中，也总结了不少这类对实践环节要求较高课程的教学心得。
所有这些，通过教材建设都将得到总结、提炼、浓缩、升华，使得综合网络管理软件相关的技术和工程实践成为系统的知识体系。
2国内外相关课程教材建设情况分析
2.1教材类型
配合网络管理理论、技术以及应用的教学，面向各层次人才培养，国内外的网络管理相关教材在内容上主要有以下一些类型：
（1）网络管理原理和理论综述。
这类教材主要介绍网络管理的基本概念、基本功能；网管模型的组成原理和体系结构；网络管理的各项标准和协议；网络管理的主要接口技术等。
这类教材较有代表性的如文献[1～4]，主要从OSI系统管理模型出发，分章节讲解CMIP、TMN和SNMP三大网络管理模型的体系结构、管理信息模型和通信协议，并对新型网络管理模型进行了介绍；此外，还介绍了网管研究领域的一些关键技术，如业务量控制、路由选择、网络自愈、信息安全、智能化网络管理等。
（2）面向专业网络的网络管理理论。
这类教材通常按照某一专业网络介绍网络管理基本概念和相关技术。
如文献[5]是专门针对通信网络的网络管理教材，介绍了TMN的网络管理系统体系结构、TMN体系结构中的接口、CMIP协议和管理信息模型；如文献[6]是专门面向计算机网络的网络管理教材，以SNMP协议及其信息模型为主，除介绍计算机网络管理的基础理论与技术，还包括IP地址与域名管理、网络安全管理、信息服务管理、局域网故障诊断等技术内容；在这类教材中，还有更细化的面向专业网络的网管教程，如文献[7]针对通信领域SDH传输网的维护管理。
（3）理论和实践结合。
上述两类教材，主要系统讲述了网络管理的理论基础和相关技术，有部分教材在最后设计了少量篇幅的简单应用实例，但随着网络管理综合化的要求，真正投入运维的网络管理软件还需要系统和深层次的工程设计开发方法论的指导。
目前，结合开发实例的教材非常少，2007年新近出版的《VisualC++开发基于SNMP的网络管理软件》一书（文献[8]）是这一思路下的新尝试，该书讲述了SNMP基础知识和如何使用VisualC++开发实用的网络管理软件的方法与技巧，有助于读者清楚地认识到如何应用这些网管协议来进行网络的维护和管理。
当然该书仅涉及SNMP这一类网管协议模型，与综合的网络管理及其软件的教学教材内容还有一定距离。
以上三种类型主要适合于面向信息工程、通信工程、自动化、计算机科学技术等本科专业及信息与计算机类专业研究生，或者相关领域的研究人员。
主要培养目标是网络管理关键技术的创新和网络管理软件的设计开发。
面向网络管理软件的使用人群，也就是网络管理员的教学需求，相关的教程也有不少，如文献[9，10]，这类教程主要介绍进行网络维护的一些基本操作、网管软件的使用步骤等。
如架设与维护TCP/IP网络的指南；局域网技术与综合布线、网络操作系统、应用服务器配置、Web网站建设、网络安全管理等。
2.2情况分析
综合看来，为了与“综合网络管理软件”课程教学内容相配套，已有的教材或读本还存在以下不足：
（1）网络管理原理或网络管理理论的内容，强调的主要是网管理论和接口协议本身，并不结合实际的系统或系统开发过程中的问题进行讲述，与实践脱节，这只能带给学生抽象枯燥的印象，知识的掌握效果并不好。
对于“综合网络管理软件”强调实际的技术应用和网管软件系统设计的一般性的开发方法论的内容来说，也显得不足；
（2）专业网络的网络管理理论教材，一般是单独介绍某种网络网管概念和协议，如电信网管或者数据网管。
而面对跨厂商和跨网络的综合网管的迫切需要，需要介绍综合网管软件的系统分析设计方法，以满足综合网络管理软件的可扩展性和开放性，这类教材目前还不多见，不利于读者全面综合地掌握适应各种设备接口协议的综合网管软件设计方法；
（3）面向网络管理维护人员的教程，侧重于如何使用网络管理产品，普遍适合于网络中心或运维中心的网络维护人员。
对照“综合网络管理软件”的课程宗旨，培养能进行网络管理软件研发的专业技术人员，显然并不适合。
3教材建设思想
我们将要进行的教材建设目标是：
以网络管理综合化的实际需要为背景，配合“综合网络管理软件”课程的宗旨和教学大纲要求，开展“综合网络管理软件”教材及教辅、教案等材料的建设，包括知识体系构建、侧重点划分、实践环节设置、习题设置等，为该专业研究生或综合网络管理软件的设计研发人员提供系统的理论和方法论的指导。
3.1知识点组织和侧重点划分
（1）知识点组织是教材编写重要的第一步，组织的合理将有利于知识由浅入深、循序渐进，有利于教学取得良好效果。
综合网络管理及综合网络管理软件涉及到的概念、协议、技术很多，更需要保证整个教材知识结构的脉络和主线清晰明确。
例如，是以综合网络管理涉及的协议标准为主线，还是以综合网管软件系统设计方法的流程为主线介绍不同知识点，是教材内容组织上要考虑的内容。
根据前述分析，我们将采用综合网管软件系统建模和设计流程的主线来组织知识点，穿插所需要用到的背景知识和理论原理。
（2）笔者通过连续两学期该课程的授课实践以及多年的相关工程实践，充分了解学生在认识上和参与开发中的难点所在，将有利于教材编写时的侧重点划分。
会将学生感到困难的知识点清楚透彻地重点阐述；而对于学生易懂之处，或者先修课程中已讲过的内容，则简单明了地表达。
例如，在网管领域中，ASN.1（抽象语法标记）普遍用于被管对象的类型定义，相应的，通过网管接口获取的这些被管对象的性能数据是通过ASN.1BER编码进行传输的，需要在网管软件的接口适配器中对这些数据进行解析，学生感到BER的基本编码规则和解析实现较难理解，这部分可以详细举例阐述。
而一些接口协议的基本概念等内容，学生反映在先修课程中已经学过，则可以略过。
3.2实践章节的设置
专业领域的教材，结合具体系统实施的发展动向，是现代科学、技术发展所必需的。
尤其是“综合网络管理软件”这门课程，按照其教学大纲的要求，实践环节将占教材内容的较大比例，这部分将穿插在每个章节的知识点之中，此外，还将结合教材编写者的项
CDIO工程教育模式在校企合作中的实践
随着国民经济的快速发展和国内大学的扩招，大学教育目标由精英教育向国民教育转变，研究型人才培养向实用性、创新型人才培养转变，但是目前高校的教学体制不能很好适应这种转变的要求，在教学过程中存在以下问题：
（1）教学脱离实际，学校无法根据社会需求变化对课程体系进行快速更新；
（2）教师大多按照教科书进行传统授课，没有与实际应用紧密结合：
（3）过多关注理论教学，实验机制死板，不健全，学生动手机会少：
（4）课程之间分割厉害，相关性和连续性不好，导致学生只见树木，不见森林，没有整体的项目思路；
（5）学校依旧采用填鸭式的教学方式，无法调动学生的学习积极性和求知欲：
（6）大多数教师一直在教育领域工作，缺少实际的工程经验，老师遇到实际企业应用问题往往无法很好解决，因此难以指导学生做实际的工程项目；
（7）学生只关注技能，对工程管理、项目规范、项目文档编制、团队协作和沟通不够重视，因此难以满足企业对具备综合素质人才的要求。
针对这些情况，学校的教学模式需要根据新形势做一定调整。
目前的工程教学中，越来越多的学校开始认识到CDIO工程教育模式的重要性，并且开始尝试将CDIO培养模式应用在实际教学中，但是还存在以下3个核心问题：
（1）难以在短时间内将自己的老师培养成合格的工程师和项目经理：
（2）难以及时准确把握企业对人才的实际需求；
（3）缺乏适合于工程训练的企业实际项目案例。
因此深入开展校企合作，利用企业在实践型人才、项目案例、项目管理等方面的丰富资源和经验，才能更有效的推广CDIO工程教育模式，提高教学质量，培养合格的工程人才。
中软国际通过多年与高校的教学合作，在CDIO工程教育模式方面进行实践与探索，获得一些教学经验和成绩。
1 校企教学合作的探索
2006年中软国际为了解决自身人才供给的问题建立了软件人才培养基地，开始与学校合作进行项目实训。
现在已与250多所学校建立了校企合作关系，由以往单一的项目实训发展为目前全方位的合作，主要包括以下方面：
（1）与学校一起根据企业的需求制定人才培养方案和教学大纲；
（2）对自身已成功实施的项目进行整理和提炼，研发案例课件以满足CDIO模式下的教学要求：
（3）将自身的特色课程嵌入到学校教学中，同时派资深工程师到学校进行任教；
（4）学校组织学生到企业进行大型项目实训，锻炼学生的实际工作能力；
（5）为学校青年教师提供项目实训和工作机会，将教师培养成为合格的工程师或项目经理；
（6）企业建立创新创业中心，学生在创新创业中心进行毕业设计、新领域探索，在条件允许的情况下承担企业实际项目，锻炼学生实际科研能力、创新创业能力。
2 中软国际的培养理念
中软国际采用“5R”（5个真实）的培养理念，即真实的企业环境、真实的项目经理、真实的项目案例、真实的工作压力、真实的就业机会，具体情况如下：
（1）真实的企业环境。
中软国际为自身的发展培育人才，力求通过实训使学员能以最快速度进入工作状态。
在设计实训工作间时，完全参照中软国际的办公环境，一人一个独立工位，每个办公间有独立的会议室供各小组讨论和项目评审。
采用与企业员工一样的考勤制度，严格的工作汇报制度，近距离感受大企业的工作氛围。
（2）真实的项目经理。
在培训过程中，带队项目经理均来自中软国际一线具有丰富项目实施经验的项目经理。
一方面确保每个学员都能得到中软国际正式员工的真才实学，另一方面为中软国际选拔预备人才。
（3）真实的项目案例。
学员实训所使用的项目案例均为中软国际实施过的真实项目，经过中软国际教学团队整理提炼后提供给学员训练，使学员在项目中能够完整的学习到整个项目的开发流程，理解企业级应用项目的关键客户需求，充分体验项目团队的工作方式，明确自身应该具备的能力。
（4）真实的工作压力。
在项目实训中有专人模拟客户代表给项目组施加真实的项目压力，例如遭遇需求变更、新技术风险、工期变更、人员变动等意外事件，锻炼项目组成员对此类事件的实际处理能力，从而提高抗压能力。
（5）真实的工作机会。
中软国际和其合作伙伴将到实训基地选拔人才，通过笔试面试，结合带队项目经理的推荐，让学生获得真实的工作机会。
3 人才培养实施方法
3.1 随需应变
一方面及时了解前沿技术的变化，另一方面及时了解企业对用人需求的变化，根据这些变化及时调整课程体系并选择相关案例，满足企业现在和将来的用人需求。
3.2 案例驱动
引进企业的真实项目案例、将案例融合到课程体系中，通过一个案例将几门课程串在一起，例如通过金审工程管理项目案例将项目需求分析、用户界面设计、数据库设计、J2EE、系统设计等课程串联到一起，前一门课程的结果为下一门课程做准备，所有课程结束时也是项目成果提交的时候。
对于有些课程难以以一个案例贯穿的，采用多个小案例来驱动，先以需求和案例作为切入点，学生才有前进的目标，为这个目标而奋斗，充分发挥学生的学习主动性。
3.3 因材制宜
对于专业技能掌握程度不同的学生，需要采用不同的教学模式。
（1）初学者：
采用“师傅领进门”的方式，即“学中做”，帮助初学者进入此领域，在某些情况下老师需要由浅入深带领学生一起做，让学生消除心理障碍，通过实践获得学习的兴趣和动力。
（2）入门者：
对于有一定基础的学生，采用“做中学”，学生带着需求和问题去主动学习、解决问题。
在出现问题不知如何解决的时候，项目经理给予指点：
在学生遇到无法迈过的技术门槛时，项目经理能及时帮学生解决技术难题，让他们可以继续前进，最终让学生在做项目的过程学到实际应用技术并快速成长起来。
（3）卓越者：
对于卓越者，采用“做学合一”，首先教师给他们指明更高的发展目标，然后学生通过自己的努力边做边学，最终在特定领域中有所建树。
3.4大型项目实战
按照中软国际“5R”培训理念，学校派学生到真实的企业环境，在企业项目经理和工程师的指导下做真实项目。
学生自己组织项目小组，自己管理团队，按照客户的要求和企业的规范来完成企业的工程项目。
在项目开发过程中，学生需要进行需求分析、项目管理、风险控制、技术攻关和项目实施。
项目经理对项目进行阶段评审，帮助学生分析项目问题，必要
摘要:
本文分析和论述了如何利用教学指导型操作系统Nachos研究和实验虚拟内存。
通过详细的实例设计与分析,阐述了在Nachos操作系统中如何构建虚拟内存,如何实现虚拟内存的各种调度算法;如何实验和分析虚拟内存的工作过程和性能。
对虚拟内存的教学和科研具有一定的指导辅助作用。
关键词:
操作系统;虚拟内存;实践教学;Nachos
G642
1引言
虚拟内存的实现和运行同时涉及到内存管理、调度与中断、文件系统等内核诸多方面的问题。
因此在操作系统的教学和实验中虚拟内存的讲解和实验是较为棘手和困难的一个问题。
为了能够讲清虚拟内存的基本构造和工作原理或想独立实践一下虚拟内存的构造和各种虚拟内存策略,我们可以利用一下教学指导型操作系统Nachos。
由于Nachos提供了一个自由构造虚拟内存的框架,可让我们在其上开发和构造自主设计的虚拟内存,辅助我们更好的开展好虚拟内存的教学和研究。
2内存管理和虚拟内存构造机制
Nachos在它的页表机制中仅提供了可让用户构造虚拟内存的基本机制。
页表结构是由TranslationEntry类定义的,该定义在文件machine/translation.h中:
classTranslationEntry{
public:
intvirtualPage;//逻辑页号
intphysicalPage;//物理页号
boolvalid;//有效位
boolreadOnly;//只读位
booluse;//引用位
booldirty;//修改位
};
为了实现虚拟内存的页置换,我们需要在以上类中增加一个该页在文件中的块偏量:
intinFilePage。
原始的Nachos内存无法实现多道程序同时驻留内存,为此可以为其增设了分段式内存
管理,从而实现了多道程序同时驻留内存并发执行。
增设的段式内存管理
机制的类结构为:
classSegmentEntry{//段表
public:
intsegID;//段号
intsegBase;//段基址
intsegPages;//段页数
};
classMemManager{//段管理器
public:
MemManager（）;//段构造
~MemManager（）;//段析构
SegmentEntry*Allocate（intsegPages,intpid）;//分配一个段
voidDeallocate（intPid）;//回收一个段
private:
List*usedList;//已用内存页表链
List*idleList;//空闲内存页表链
};
用户的可执行文件按段装入到模拟机的物理内存中并发执行的过程（无虚拟内存方案）可参见文献[1]。
为了构造虚存,设定每个进程一个固定大小的工作集,限定每进程可用的实存页数,补充了宏定义:
#defineMemPages4;//默认的工作集实存页数
其中的装入构造函数AddrSpace中进行了如下的扩充:
//当进程由shell命令创建时
AddrSpace:
:
AddrSpace（char*filename）
{
//建立页表入口
pageTable=newTranslationEntry
[pageTableSize];
//初始化页表项
for（i=0;i //填写页表项略……
if（i pageTable[i].physicalPage=segment->segBase+i;//分配物理页
pageTable[i].valid=TRUE;
inMemPage[i]=i;
}
else{//如果无实存物理页号置为-1
pageTable[i].physicalPage=-1;
pageTable[i].valid=FALSE;}
}
//当进程由父进程创建时
AddrSpace:
:
AddrSpace（intpid）
{
//获取父进程页表入口
TranslationEntry*pTp=currentThread->space->GetPageTable（）;
//拷贝父进程页表
pageTableSize=currentThread->space->GetPageSize（）;
//建立子进程页表入口
pageTable=newTranslationEntry[pageTableSize];
for（j=0,i=0;i //复制父进程页表项,略……
if（pTp[i].valid）{//该页在实存
pageTable[i].physicalPage=segment->segBase+（pTp[i].physicalPage-pSg->segBase）;
inMemPage[j++]=i;
}
else//该页不在实存
pageTable[i].physicalPage=-1;
}
.......
这样当一个进程空间初始生成时就按照虚拟内存规定的工作集大小在内存中生成了初始进程映像。
3地址变换和虚拟内存调度策略
上节中由装入构造函数AddrSpace生成的地址空间是一个逻辑的地址空间。
在程序执行时逻辑地址需要变换为物理空间。
在真实的计算机中,这一工作是由MMU硬件完成的。
当变换发生错误时MMU会自动发出各种异常中断。
Nachos模拟带有TLB的页式内存管理。
MMU由函数Translate模拟。
两个函数ReadMem和WriteMe
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