阿里云大学云计算实验室建设方案 v32.docx
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阿里云大学云计算实验室建设方案v32
知途AL云大学
云计算实验室
建设方案
1建设背景
1.1政策背景
2015年中央政府工作报告提出制定“互联网+”行动计划，云计算作为“互联网+”行动计划的重要组成部分，已成为新一代信息技术变革的核心。
同时，国务院还对外发布了《国务院关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》，明确指出，云计算是推动信息技术能力，实现按需供给、促进信息技术和数据资源充分利用的全新业态，是信息化发展的重大变革和必然趋势。
2015年10月，教育部印发了新修订的《普通高等学校高等职业教育（专科）专业目录（2015年）》，新增“云计算技术及应用”专业。
“目录”是高等职业教育的基本指导性文件，是高校设置与调整高职专业、实施人才培养、组织招生、指导就业的基本依据，是教育行政部门规划高职专业布局、安排招生计划、进行教育统计和人才预测等工作的主要依据，也是学生选择就读高职专业、社会用人单位选用高职毕业生的重要参考。
2014-2015年，教育部已经连续两年将云计算列入全国职业院校技能大赛赛项，随着大赛的持续开展，促进了全国一批高职院校开展云计算技术与应用专业实训基地的建设工作，以满足云计算专业师资、教材开发、人才培养方面的需求。
1.2产业背景
“十二五”期间，中国云计算产业链规模可达7500亿至1万亿元人民币。
同时，云计算在传统IT信息化行业得到了广泛应用，比如政府、教育、能源、金融、制造、医疗等行业，节省了大量的IT投入和使用成本，据统计，2014年底，中小企业中有60%已经使用了云服务，云计算发展势头强劲、增长速度惊人，未来发展前景大好。
（数据来源：
中国产业投资决策网）
目前云计算人才的供给多集中于产业链的中上游，而下游产业链人才的供给相对偏弱，形成“倒三角”，从而造成应用层产业链环节出现人才供给短板，如企业中的云平台实施人员、云平台日常维护人员等。
为适应产业转型需求，2015年10月，教育部印发了新修订的《普通高等学校高等职业教育（专科）专业目录（2015年）》，新增“云计算技术及应用”专业，从政策层面肯定了云计算在高职院校专业建设过程中的重要性与必要性。
一方面是云计算的高速发展带来的企业对云计算人才的巨大需求，另一方面云计算应用技术专业于2016起才正式纳入高职专业目录并开始招生，国内仅有的几个开设云计算技术专业方向的高职校也刚刚起步，各高职院校基本处于同一起跑线上，如果高职院校在起步阶段对该专业就有足够的重视，就很可能在后续建设中抢得先机。
1.3AL云介绍
AL云创立于2009年，是中国的云计算平台，服务范围覆盖全球200多个国家和地区。
AL云致力于为企业、政府等组织机构，提供最安全、可靠的计算和数据处理能力，让计算成为普惠科技和公共服务。
AL云提供的弹性计算、云数据库RDS、存储与CDN、大规模计算、云盾等全系列云计算产品，同时提供了各行业的完整的解决方案以满足各层次企业需求，AL云发展至今的服务群体中已活跃着微博、知乎、魅族、锤子科技、小咖秀等一大批明星互联网公司。
诸如12306、开泓基金余额宝、众安保险等一大批企业也已在AL云端开始云实践。
AL云目前在国内云计算市场占有率已排第一，超过亚马逊、微软和IBM在中国市场的份额总和。
AL云上众多的生态企业，对AL云人才有着极高的需求，而AL云实验室在AL云上提供了AL云计算完整的理论与实训课程资源服务，为云计算人才的培养提供了极大的便利。
通过与AL云合作，打造技术先进，与企业用人需求接轨的实训实验系统，培养一批能够适应社会发展，拥有先进技能的高科技人才。
2产品内容介绍
AL云大学合作计划包含实验室建设、师资培训、企业师资教学、就业、认证、授牌等多方面的服务，为学校提供一体化的人才培养方案。
2.1实验室环境及架构
2.1.1实验室环境
实训室是为学生提供一个互联网风格的学习环境，为高校师生提供场地、配套耗材、基础设施等硬件，包括实验区、办公区，工位设计，形象墙、数据大屏以及休息区。
知途与AL云提供相应的企业文化，产品宣传相关资料，具体装修方案由学校根据教学要求共同确定。
实验室装修效果图360度全景展示：
正方形实验室效果图：
http:
//yundaxue.org/360d/1/
长方形实验室效果图：
http:
//yundaxue.org/360d/2/
（走廊效果图）
（讲台效果图）
（侧方位效果图）
（整体效果图）
2.1.2实验室整体架构
2.2软件平台建设
软件平台有3部分组成，知途乐学实验学习管理平台是全局的系统管理平台，根据学校的实验课程需求，配套AL云云中沙箱实验平台、知途本地实验平台。
2.2.1知途乐学实验学习管理平台建设
知途乐学实验学习管理平台由实验学习管理模块和课程学习管理模块组成，平台支持学生的实验课程学习以及全过程教学视频学习，平台提供强大的统计分析功能，可以对学生学习过程进行数据化分析，提升教学效果。
2.2.1.1实验学习管理模块
知途实训学习管理系统学生学习前台、教师管理后台、学校门户等部分组成。
包含实验实验课程管理、个人中心、用户管理等部分组成。
老师在管理后台完成实验实验课程的教学管理，对学生进行成绩管理，成绩管理等操作。
学生可以查看自己的实验课程，通过与实验管理平台接口，转向到实验平台完成实验过程。
系统可为客户提供的云端实验平台，帮助用户熟练运用云计算产品、技术、服务与解决方案，提升用户在云计算产业上工作的操作能力。
在实训系统中的实验课为用户提供了一个真实的操作环境，帮助用户快速体验云计算、大数据服务。
课程中每个实验项目由沙箱实验，文档，练习等多内容有机组成，对每个碎片的学习时间变得更短和可控，提高学生掌握学习时间灵活度。
2.2.1.1.1学生实验操作
学生在课程列表页面，通过输入课程名称、教师关键字找到合适课程。
通过课程分类和课程状态筛选到合适课程。
点击对应的课程即可查看课程大纲与课程实验资源：
点击实验项目，可以查看实验项目内容详情：
点击去实验按钮，跳转进入到AL云云中沙箱实验平台或知途本地实验平台，查看实验实验手册，创建实验资源，进行实验实操。
2.2.1.1.2实验管理操作
老师可要添加教学所需的实验项目，编辑实验项目信息：
每门实验课程支持多个老师参与管理，并对其设置开课管理权限。
教师信息随着开课发布也会在前台课程中展示出来。
2.2.1.2课程学习管理模块
课程学习管理平台支持全过程教学视频，可以增加文档，讨论，附件，网页，客观练习，主观练习等多项功能，包含问卷调查、线下考试、翻转课堂、客观练习、课内讨论、视频统计分析等，可进行课程制作，章讲内容支持增、删、改、排序。
2.2.1.2.1课程管理功能
老师可根据教学需求，增加文档，讨论，附件，网页，客观练习，主观练习等多项功能，提升教学效率。
2.2.1.2.2学生视频学习
视频课程可以作为实验课程的前序课程，辅助学生进行预习以及复习。
视频提供针对每个章节的实时笔记，可以针对视频的某个节点或者文档的某一页做笔记，并方便的追溯到课程内容。
提供提问纠错功能，对授课课程内容讲解不明白,寻求同学和老师帮助。
提供对每个章节内容的扩展阅读，可以浏览到针对相关知识点的相关内容。
2.2.1.2.3学习成绩考评
系统可设置测试与作业，包括主观题、客观题等，检查学生学习情况。
（测验列表）
（进行测验）
2.2.1.2.4后台统计分析
平台提供了强大的学生学习数据分析功能，支持多个维度的学生学习状况。
（开课统计分析）
（学习统计分析）
（课程选课分析）
2.2.2AL云云中沙箱实验平台建设
AL云云中沙箱实验学习管理平台软件提供一套基于AL云真实业务环境的云上实验环境，支持学生进行AL云产品的课程实验和项目实验，包含实验手册展示、实验环境生成、AL云官网对接等多种功能。
用户可通过平台自动创建的AL云资源，包含自动分配AL云账号、自动创建的AL云产品、服务资源和实验指导，深度体验和学习AL云产品和服务。
（云中沙箱实验特色）
2.2.2.1进行AL云实验
在知途乐学实验学习管理平台的实验课程中，点击去实验按钮，跳转进入到AL云云中沙箱实验平台，查看实验实验手册，创建实验资源，登录AL云官网进行实验实操。
（查看实验实验手册）
（创建实验资源）
（登录AL云控制台）
（进行实验实操）
实验平台还提供一系列的管理功能：
●账号系统管理：
账号注册、登录验证、授权；学生实验课使用权限等。
●实验课管理员管理：
实验课创建、删除；实验课上传发布；实验课审核、验证；实验课分类等
●实验课提供：
实验课发布申请；实验课基本信息配置、资源配置；实验课指导上传、下载等
●实验课环境：
实验课列表、已选实验课、实验课查看、实验课开始、实验资源信息查看、实验课倒计时、实验课收藏；关键字搜索功能；实验课反馈提交、实验课评价提交；帮助中心等
●后台环境：
实验环境创建、释放加载数据、单元测试、连调测试等。
●个人中心：
基本信息展示、详细信息补充、密码修改；已选实验课、收藏实验课等
●实验课环境：
实验列表展示、详情展示、环境介绍；实验演示开始、结束、分享和评论；单元测试、连调测试等。
●权限控制：
超级管理员、账号管理员、课程管理员、教师、学生角色设置等。
沙箱实验平台价值
●对AL云环境进行入门指导，了解如何管理AL控制台。
●提升在云上的架构、开发、运维技能，提升IT技术实力。
●掌握使用AL云提高运维效率，降低IT成本。
●掌握AL云架构实现效果，利于学习者深入体会。
2.2.3知途本地实验平台建设
知途实验学习管理平台软件采用虚拟化技术，对学生实验环境和数据进行隔离，互不影响。
帮助用户熟练运用Hadoop，spark等大数据相关技术，提升用户在开源大数据技术的操作能力。
用户可以在平台完成实验课中提供的各种实验，以及开源大数据计算服务、大数据开发套件等等产品的操作、运维和使用。
2.2.3.1进行本地实验
知途乐学实验学习管理平台的实验课程中，点击去实验按钮，跳转进入知途本地实验平台，查看实验实验手册，创建实验资源，进行实验实操。
（查看实验实验手册）
（创建实验资源）
实验平台还提供一系列的管理功能：
●实验集中管理，对所有实验项目进行统一的管理和维护。
●实验项目有调整或升级时，系统会自动同步更新学校的实验项目，保障学生使用最新实验。
●一键创建实验资源，每个实验项目均已配置好所需的实验资源，学生一键点击就可以自动创建所有实验资源。
●定时释放实验资源，每个实验有时间限制，实验时间到系统会自动释放实验资源，解决实验资源大量被无效占用而导致其他学生无法做实验。
●重置初始化实验资源，由于种种原因导致当前实验已无法进行下去，学生可以主动释放实验资源。
再通过重新创建实验资源得到一个干净实验环境继续实验。
●学校实验机器运行监控，会对学校中所有实验机器进行监控，如有异常如机器宕机或内存不足等情况可以实时告知学校进行处理。
●实验集群灾备，支持多台实验主机集群协同工作，方便进行扩展。
支持备份架构，当出现实验主机故障时可以快速切换到备份实例，有效维持实验的秩序。
2.3实验课程资源建设
云计算实验室提供了丰富的资源库供学院开展实验实训教学，这些资源可以以课程为单位进行引入，可采用默认教学设置，如章节结构、考试节点、课后作业、实训学习的安排，也可以由学院根据自己的教学要求进行重新组装。
云计算实验室包含一系列的在线课程和相关的电子资源，分为项目沙箱实验、公共云产品沙箱实训。
这些课程包含了专业核心课程、项目综合实训课程，每个课程又包含了PPT、实验手册、课外阅读资料、题库、名词解释库等等，教师可以基于现有的资源库，组装成自己教学课件、上课的素材。
帮助高校学生掌握云计算、虚拟化、大数据及高性能计算的基础知识，掌握常见的公共云产品诸如云服务器、云网络、云存储、云负载均衡、弹性伸缩、CDN内容分发、云安全、云监控等基本概念和技术，使得学生可从事云计算平台建设，并服务于云计算相关企业。
2.3.1实验课程资源统计
序号
课程名称
实验数目
视频数目
1
虚拟化技术KVM
16
16
2
云管理平台Openstack
14
14
3
弹性计算技术与应用
15
40
4
公共云高性能和安全技术与应用
9
62
5
云计算安全
15
21
6
公有云理论与实践（上）
11
34
7
公有云理论与实践（下）
8
35
8
公共云项目综合实训（上）
5
18
9
公共云项目综合实训（下）
5
12
总计
98
252
2.3.2实验资源展示
2.3.2.1虚拟化技术KVM
课程名称
虚拟化技术KVM
课程内容
本课程通过实际的动手实验，让学生理解KVM的基本原理和功能，并熟练掌握KVM相关的基础运维操作技能。
1.对主流的虚拟化技术有一定了解
2.理解KVM的基本原理和功能
3.熟练掌握KVM虚拟化系统的搭建
4.能够熟练管理和配置KVM虚拟机
5.能够熟练使用管理KVM虚拟化的上层软件，包括libvirt、virt-manager、virt-viewer、virt-install等
6.能够使用监控软件监控KVM宿主机运行
课程特色
系统介绍了KVM虚拟机的功能、特性和使用方法，而且还深入地剖析了KVM虚拟机的核心技术和工作原理
课时规划
64课时
配套实验
实验1:
KVM虚拟化软件安装
实验2:
使用virsh管理KVM虚拟机
实验3:
使用VNC远程管理KVM虚拟机
实验4:
KVM虚拟机CPU、内存的升配
实验5:
KVM虚拟机CPU资源限制配置
实验6:
KVM虚拟机自动配置IP
实验7:
KVM虚拟机网络资源限制配置
实验8:
windows虚拟机镜像制作方法
实验9:
Linux虚拟机镜像制作方法
实验10:
差分盘的创建与使用
实验11:
KVM虚拟机磁盘资源限制配置
实验12:
libvirt的配置和使用
实验13:
virt-manager的安装和使用
实验14:
virt-viewer的安装和使用
实验15:
使用virt-install安装kvm虚拟机
实验16:
使用监控软件监控KVM宿主机
2.3.2.2云管理平台Openstack
课程名称
云管理平台Openstack
课程内容
本课程通过实际的动手实验，让学生理解Openstack的基本原理和功能，并熟练掌握Openstack相关的基础运维操作技能。
1.对主流的云平台有一定了解
2.理解openstack的基本原理和功能
3.熟练掌握openstack安装配置，包含环境要求、基础模块、主要服务模块安装；
4.熟练掌握openstack使用，包含网络配置、虚机创建、安全策略、日常的管理维护监控等；
课程特色
实际操作具体，需求和实现一一对应，能够快速上手OpenStack，知识点全面，涵盖OpenStack的核心服务组件，系统全面地掌握OpenStack。
课时规划
64课时
配套实验
实验1:
KeyStone认证服务安装配置
实验2:
Glance镜像服务安装配置
实验3:
Nova计算服务安装配置
实验4:
Neutron网络服务安装配置
实验5:
Dashboard安装与配置
实验6:
Cinder块存储服务安装配置
实验7:
Swift存储服务安装配置
实验8:
用户管理实验
实验9:
云主机类型管理实验
实验10:
网络配置实验
实验11:
安全组配置实验
实验12:
镜像的管理与使用
实验13:
虚拟机管理实验
实验14:
磁盘使用实验
2.3.2.3弹性计算技术与应用
课程名称
弹性计算技术与应用
课程内容
课程包括云服务器、云数据库、云存储以及负载均衡与高可用，学习本课程的目标;
掌握云计算基本概念，熟悉云计算相关技术。
熟悉云服务器弹性伸缩的概念；对CPU、内存、I/O虚拟化技术有初步的了解；能够进行磁盘的规划与管理，搭建DNS、FTP、Web服务。
了解传统数据库基本概念、特点；熟练掌握云数据库的定义、分类及特点；了解云数据库的常见引擎以及Nosql的云数据库，掌握Linux下mysql的使用，并能够进行基本的数据库管理。
了解传统存储概念，对RAID技术有初步的认识；熟练掌握云存储的基本概念以及特点。
了解分布式存储的基本概念和原理。
熟悉负载均衡的基本概念；了解硬件实现的基本原理以及四层负载均衡、七层负载均衡；了解高可用架构的基本原理。
课程特色
系统介绍了云服务器、云数据库、云存储以及负载均衡与高可用。
并通过实验让学生深入了解相关的原理。
课时规划
48课时
配套实验
实验1：
通过Xshell连接linux服务器
实验2：
Linux下磁盘的规划与管理
实验3：
使用Bind搭建DNS服务
实验4：
使用VSFTP搭建FTP服务
实验5：
基于LAMP的Web服务搭建
实验6：
Docker容器的安装与使用
实验7：
Mysql的安装与使用
实验8：
Mongodbl的安装与使用
实验9：
Raid0和Raid5的创建
实验10：
LVM的创建
实验11：
iscsi安装与使用
实验12：
四层负载均衡LVS的实现
实验13：
七层负载均衡Haproxy的实现
实验14：
七层负载均衡nginx的实现
实验15：
数据库负载均衡的实现
2.3.2.4公共云高性能和安全技术与应用
课程名称
公共云高性能和安全技术与应用
课程内容
本课程的学习目标：
掌握云监控的基本概念以及主要功能；掌握基本鉴别异常发生以及处理的方法;能够熟练使用监控软件。
了解专有网络的基本概念；知道网络虚拟化以及SDN的基本实验原理。
熟悉CDN产生原因、相关概念以及使用场景；了解CDN工作原理以及AL云CDN架构。
了解云安全的基本概念，掌握主机、网络、数据库以及web安全相关安全知识。
了解openstack的原理；能够进行openstack的基本安装配置、使用及日常维护监控。
了解AL云（飞天）平台的体系架构；
课程特色
系统介绍了云监控、专有网络、CDN、云安全、开源云平台以及商业云平台。
并通过实验让学生深入了解相关的原理。
课时规划
48课时
配套实验
实验1：
常用监控命令与工具使用
实验2：
nagios监控的安装与使用
实验3：
cacti监控的安装与使用
实验4.openvswich实验
实验5.使用squid实现CDN缓存功能
实验6.任意文件下载漏洞
实验7.数据库空密码漏洞
实验8.网页后门漏洞
实验9.基于脚本模块的openstack部署
2.3.2.5云计算安全
课程名称
云计算安全
课程内容
课程从云主机安全、网络安全、数据安全以及业务安全等四个方面详细讲解了在云计算环境下的安全知识，学生可以通过实验操作熟练掌握相关知识点。
课程特色
本课程的学习目标：
熟悉云计算背景下系统与应用安全、网络、业务、数据等基本的安全常识;
具备一定开发、运维的安全意识;
能够处理基础安全开发、安全运维的问题;
特色:
课程通过实验让学生深入了解云计算背景下系统与应用安全、网络、业务、数据等基本的安全。
课时规划
48课时
配套实验
实验1：
弱口令实验
实验2：
sql注入漏洞实验
实验3：
跨站请求伪造漏洞实验
实验4：
文件上传漏洞实验
实验5：
任意文件下载漏洞实验
实验6：
WEB应用安全：
OS命令注入实验
实验7：
ssrf实验
实验8：
Dos泛洪测试与防御实验
实验9：
分析CC攻击以及防御实验
实验10：
横向越权实验
实验11：
纵向越权实验
实验12：
认证凭证绕过实验
实验13：
数据篡改实验
实验14：
https实验
实验15：
jsonp实验
2.3.2.6公共云理论与实践（上）
课程名称
公有云理论与实践（上）
课程内容
本课程重点以学生自主学习和实践，教师为引导、组织和穿针引线角色，学生完成本课程学习后课程总体目标是：
（1）熟练掌握弹性伸缩的基本术语和概念，具备处理弹性伸缩使用常见问题的能力。
（2）熟练掌握内容分发网络的基本术语和概念，具备处理内容分发网络使用常见问题的能力。
（3）熟练掌握专有网络的基本术语和概念，掌握云专有网络的使用方法，具备处理专有网络使用常见问题的能力。
（4）熟练掌握云安全相关术语和概念，具备基本安全防范意识以及常见云安全问题的处理能力。
（5）熟练掌握云监控的基本术语和概念，具备云监控使用常见问题的处理能力。
（6）熟练掌握云产品API的使用方法，具备对云产品SDK使用常见问题的处理能力。
课程特色
系统介绍了云监控、专有网络、CDN、云安全、开源云平台以及商业云平台。
并通过实验让学生深入了解相关的原理。
课时规划
64课时
配套实验
实验1：
ECS初体验
实验2：
ECS的磁盘挂载、快照及自定义镜像
实验3：
WordPress项目实战（AL云Linux上一键安装Web环境）
实验4：
RDS的数据备份和恢复
实验5：
数据库上云迁移的实现
实验6：
使用访问管理控制用户访问权限
实验7：
高并发访问时流量分发和会话保持的实现
实验8：
使用OSS客户端实现OSS文件上传下载和文件的访问控制
实验9：
搭建图片分享网站之图片存储
实验10：
搭建图片分享网站之图片处理
实验11：
使用OSSAPI上传和下载文件
2.3.2.7公共云理论与实践（下）
课程名称
公有云理论与实践（下）
课程内容
本课程重点以学生自主学习和实践，教师为引导、组织和穿针引线角色，学生完成本课程学习后课程总体目标是：
（1）熟练掌握弹性伸缩的基本术语和概念，具备处理弹性伸缩使用常见问题的能力。
（2）熟练掌握内容分发网络的基本术语和概念，具备处理内容分发网络使用常见问题的能力。
（3）熟练掌握专有网络的基本术语和概念，掌握云专有网络的使用方法，具备处理专有网络使用常见问题的能力。
（4）熟练掌握云安全相关术语和概念，具备基本安全防范意识以及常见云安全问题的处理能力。
（5）熟练掌握云监控的基本术语和概念，具备云监控使用常见问题的处理能力。
（6）熟练掌握云产品API的使用方法，具备对云产品SDK使用常见问题的处理能力。
课程特色
系统介绍了云监控、专有网络、CDN、云安全、开源云平台以及商业云平台。
并通过实验让学生深入了解相关的原理。
课时规划
64课时
配套实验
实验1：
使用弹性伸缩调整弹性计算资源
实验2：
使用VPC在AL云上搭建专有网络
实验3：
使用VPC在AL云上搭建混合云
实验4：
在AL云上搭建安全体系之安骑士
实验5：
使用云监控和弹性伸缩实现弹性架构设计
实验6：
在AL云上搭建安全体系之云监控
实验7：
使用AL云Eclipse实现应用的开发和部署
实验8：
使用AL云命令行工具AliyunCli管理云服务器ECS
2.3.2.8公共云项目综合实训（上）
项目名称
公共云项目综合实训（上）
项目介绍
该课程是云计算专业学习领域的综合实训课程，建议开设在第五学期。
其前导专业通识课程有：
弹性计算技术与应用、公共云高性能与安全技术、公共云理论与实践。
此课程的创新点在于以项目需求为导向，将一个大型的Web应用迁移到公共云上，基于公共云的云服务器、云负载均衡、云数据库、对象存储、键值数据存储、弹性伸缩等服务，进行程序
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