[发明专利]一种基于容器技术的在线实验教学系统及方法

权利要求书

1.一种基于容器技术的在线实验教学系统，包括：在线教学平台、在线实验平台、网络转发设备、镜像管理平台、可使用容器化技术的集群以及实验机，其特征在于，用户通过浏览器端的在线教学平台入口访问在线实验平台；所述在线实验平台通过网络转发设备与集群中的实验机连接；所述镜像管理平台通过提供私有的镜像仓库对集群中的镜像进行管理，并通过API接口将数据同步到在线教学平台中。

2.根据权利要求1所述的基于容器技术的在线实验教学系统，其特征在于，所述在线教学平台按课程中的学习任务与在线实验平台进行绑定，所述在线实验平台的服务与数据存储相对在线教学平台独立运行；所述实验机与在线实验平台之间基于自定义转发协议保持长连接，并在浏览器端实时显示实验机桌面。

3.根据权利要求2所述的基于容器技术的在线实验教学系统，其特征在于，所述在线实验平台包括可使用虚拟化技术的容器化集群和存储服务器以及数据库，存储服务器与集群连接，存储每个实验机特定目录下的文件；所述服务器的主节点与数据库连接，存储每一个实验机的挂载目录和访问地址、端口等信息；所述实验机通过集群统一调度被分配在集群中各服务器上，并通过不同端口进行访问；所述集群内部有自动的负载均衡机制。

4.根据权利要求2所述的基于容器技术的在线实验教学系统，其特征在于，所述网络转发设备部署于任意服务器上，包括请求中转模块和请求转发模块；所述请求中转模块负责将浏览器中对于实验机的请求中转到服务器上，服务器通过在其上部署的请求转发模块对请求进行路径的重写与转发。

5.根据权利要求2所述的基于容器技术的在线实验教学系统，其特征在于，所述镜像管理平台包括私有镜像仓库和镜像管理可视化平台，所述私有镜像仓库的镜像基于网络上的常用镜像或来自于课程高度自定义的镜像；将存在于私有镜像仓库的镜像信息通过在线教学平台进行存储；所述私有镜像仓库和集群相连接，集群中任意节点的镜像可以上传至私有镜像仓库从而被镜像管理平台所托管，同时集群中的任意节点可以通过私有镜像仓库下载本地不存在的镜像，所述镜像管理可视化平台可以对所有的镜像进行管理，管理内容包括镜像存储、镜像自定义制作、镜像分发和镜像移除。

6.根据权利要求5所述的基于容器技术的在线实验教学系统，其特征在于，可以在进行对应的教学实验时使用特定的镜像产生实验机，保证不同实验之间环境不同，相同实验的环境完全相同。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的基于容器技术的在线实验教学系统的构建方法，包括如下步骤：

步骤1：课程和实验的创建，教师通过在线教学平台创建课程，并发布在线实验，如在线实验中有需要分发的文件则一并上传；

步骤2：镜像的创建，管理员根据教师提供的镜像信息，定制镜像，上传到镜像管理平台，并与在线教学平台中的镜像信息进行绑定；

步骤3：进入在线实验平台，用户通过浏览器进入在线教学平台，进入教师创建好的相应课程章节，找到实验任务进入在线实验平台；

步骤4：开启实验机，在线教学平台向在线实验平台发送请求，在线实验平台通过在线教学平台提供的信息为学生创建实验机，并将实验题中预先准备的实验数据挂载到实验机内部；

步骤5：学生在线实验，学生通过浏览器操作实验机进行实验，此处与操作一台实体机没有任何区别；

步骤6：实验暂停，学生不能一次性完成实验或者被其他事情中断实验，可以申请暂停实验，所有的实验文件以及环境都会被保存，下次进入实验将从中断处继续；暂停期间不占用服务器资源；

步骤7：实验提交，学生通过在线教学平台中的提交按钮将实验进行提交，提交内容可以在后续被教师下载或者在实验机中查看；

步骤8：实验结束，资源释放，学生主动发起释放占用的实验资源操作或者等待超时实验平台自动关闭，在线实验平台根据相关信息，关闭容器化的实验机，解除端口的占用和其他各种资源的占用，但对于挂载的特定文件夹下的文件会保存在存储服务器上；

步骤9：实验评分，教师通过查看学生上交的实验结果文件对学生本次实验进行打分，若不符合要求则可以驳回实验结果，学生此时可重新开始实验并提交。