[发明专利]一种服务于分布式实验教学环境的在线教育云平台

权利要求书

1.一种服务于分布式实验教学环境的在线教育云平台，其特征在于，包括实验管理层、云服务层和基础设施层；

所述的实验管理层，提供以课程为中心的实验管理接口，用于对实验课程所涉及的实验人员、实验模板、实验主机以及实验资源进行过程化管理；

所述的云服务层，用于对实验管理层任务请求的分类、调度和处理；

所述的基础设施层，基于开源云计算平台和分布式存储系统构建，提供云计算和云存储的统一服务接口；使用分布式文件系统Ceph中的块存储设备RBD作为OpenStack中Glance、Nova和Cinder组件的存储后端，实现虚拟机镜像、磁盘文件和云硬盘的统一化存储；

所述的实验管理层包括实验人员管理模块、实验主机管理模块和实验课程管理模块；

所述的实验人员管理模块，一方面用于提供基于角色的权限管理，并根据不同角色用户所对应的权限构建不同功能；另一方面，用于对系统中用户按照学院、部门、专业、班级进行层次化信息管理；

所述的实验主机管理模块，用于对实验主机进行申请、登录、终止、关机和重启控制；其中实验主机的申请包括：首先基于可启动卷的快照创建可启动卷，该可启动卷为带有可启动操作系统的磁盘文件，然后基于可启动卷创建一台实验主机；实验主机的登录基于Guacamole实现虚拟机的Web浏览器登录，其中，Windows操作系统采用RDP协议连接，Linux操作系统采用SSH协议连接；对于分布式集群中的不同实验主机通过浏览器的Tab标签灵活切换；

所述的实验课程管理模块，用于提供课程信息、课程模板、课程学生、课堂上下课以及课程资源的管理；

所述的实验课程管理模块中的课程模板管理单元，一方面用于对课程实验模板的定制和删除；另一方面，按照课程实验对操作系统及集群数量的需求将所定制的模板与课程进行关联或解绑；

其中实验模板以可启动卷快照的形式存储于云数据服务器，实验模板的定制首先基于系统上传可启动卷快照或已有的实验模板来创建一台实验主机，进而在该实验主机中安装或删除特定的软件，最终将部署有设定实验环境的实验主机云硬盘固化为一个快照，从而成为一个新的实验模板；

所述的课程模板管理单元在执行实验模板定制操作时调用Ceph RBD模块的写时复制接口实现实验主机模板的秒级克隆；

所述的云服务层包括请求封装模块、任务调度模块和任务处理模块；

所述的请求封装模块，用于将实验管理层发出的任务封装为系统约定的请求格式，包括时间戳、用户ID、请求类型、元数据和请求状态五个字段；

所述的任务调度模块包括任务等待队列和线程池两个子模块，用于对不同类型的任务请求进行调度优化处理；

所述的任务处理模块，用于调用基础设施层所提供的云计算和云存储接口来处理实验管理层任务请求。

2.根据权利要求1所述的一种服务于分布式实验教学环境的在线教育云平台，其特征在于，所述的实验课程管理模块中的课程信息管理单元，用于对课程的基本信息进行增、删、改、查，其中课程的基本信息包括课程名称、实验地点、课程类型以及课程起止时间；在新增课程时，可选择的课程类型包括普通型和创新型，这两种课程类型的区别在于：普通型课程在执行下课操作后，系统将释放学生实验主机所占用的计算资源，并删除实验主机的可启动卷；创新型课程在执行下课操作后，系统将释放学生实验主机的计算资源，但保留其实验主机的可启动卷，以实现学生实验状态的保存。

3.根据权利要求1所述的一种服务于分布式实验教学环境的在线教育云平台，其特征在于，所述的实验课程管理模块中的课程学生管理单元，用于将选择该课程的学生与实验课程进行关联；

其中关联方式包括：一种方式为连通教务系统自动导入学生信息，另一种方式为将学生信息存放在Excel表格中手动导入。