[发明专利]一种基于容器技术的在线实验教学系统及方法

说明书

本发明属于教育教学领域，公开了一种基于容器技术的在线实验教学系统及方法，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，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；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，镜像管理平台通过API接口将数据同步到在线教学平台中。本发明依托于底层容器化的计算机集群、自定义的网络转发规则、镜像管理系统以及在线教学平台等结合计算机中各种不同的实验课程，为用户提供了一个在线的统一的计算机实验环境。节省了实验环境配置时间，提高了实验效率。

技术领域

本发明涉及教育教学领域，尤其涉及一种基于容器技术的在线实验教学系统及方法。

背景技术

在信息技术飞速发展的今天，由于线下教学的时间和空间的局限性，越来越多的课程采用了线上教学的方式。各种线上教学平台也提供了大量优质的课程；然而大多数教学平台专注于理论知识的教学，不支持实验教学。

传统的实验教学需要学生自备实验资源，比如高性能的计算机、高速稳定的网络环境等。学生使用各自的计算机作为实验环境，这些环境没有相同的软硬件配置，并且由于不同课程实验所需环境不同，甚至在学生在实验过程中将大部分的时间花费在了环境配置上，不能专注于实验本身的内容。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于容器技术的在线实验教学系统及方法,以解决现有技术存在的不足，实现高效的在线实验。

为解决上述技术问题，本发明的一种基于容器技术的在线实验教学系统及方法的具体技术方案如下：

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，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

本发明还公开了一种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；