[發(fā)明專利]一種基于容器技術(shù)的在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110464074.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113205434A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林菲;琚軼旺;胡陳慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q50/20
• 分類(lèi)號(hào): G06Q50/20;G09B5/08
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

1.一種基于容器技術(shù)的在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，包括：在線教學(xué)平臺(tái)、在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備、鏡像管理平臺(tái)、可使用容器化技術(shù)的集群以及實(shí)驗(yàn)機(jī)，其特征在于，用戶通過(guò)瀏覽器端的在線教學(xué)平臺(tái)入口訪問(wèn)在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；所述在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備與集群中的實(shí)驗(yàn)機(jī)連接；所述鏡像管理平臺(tái)通過(guò)提供私有的鏡像倉(cāng)庫(kù)對(duì)集群中的鏡像進(jìn)行管理，并通過(guò)API接口將數(shù)據(jù)同步到在線教學(xué)平臺(tái)中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于容器技術(shù)的在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述在線教學(xué)平臺(tái)按課程中的學(xué)習(xí)任務(wù)與在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行綁定，所述在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的服務(wù)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相對(duì)在線教學(xué)平臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行；所述實(shí)驗(yàn)機(jī)與在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之間基于自定義轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議保持長(zhǎng)連接，并在瀏覽器端實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)機(jī)桌面。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于容器技術(shù)的在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括可使用虛擬化技術(shù)的容器化集群和存儲(chǔ)服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)服務(wù)器與集群連接，存儲(chǔ)每個(gè)實(shí)驗(yàn)機(jī)特定目錄下的文件；所述服務(wù)器的主節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫(kù)連接，存儲(chǔ)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)機(jī)的掛載目錄和訪問(wèn)地址、端口等信息；所述實(shí)驗(yàn)機(jī)通過(guò)集群統(tǒng)一調(diào)度被分配在集群中各服務(wù)器上，并通過(guò)不同端口進(jìn)行訪問(wèn)；所述集群內(nèi)部有自動(dòng)的負(fù)載均衡機(jī)制。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于容器技術(shù)的在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備部署于任意服務(wù)器上，包括請(qǐng)求中轉(zhuǎn)模塊和請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)模塊；所述請(qǐng)求中轉(zhuǎn)模塊負(fù)責(zé)將瀏覽器中對(duì)于實(shí)驗(yàn)機(jī)的請(qǐng)求中轉(zhuǎn)到服務(wù)器上，服務(wù)器通過(guò)在其上部署的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)模塊對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行路徑的重寫(xiě)與轉(zhuǎn)發(fā)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于容器技術(shù)的在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述鏡像管理平臺(tái)包括私有鏡像倉(cāng)庫(kù)和鏡像管理可視化平臺(tái)，所述私有鏡像倉(cāng)庫(kù)的鏡像基于網(wǎng)絡(luò)上的常用鏡像或來(lái)自于課程高度自定義的鏡像；將存在于私有鏡像倉(cāng)庫(kù)的鏡像信息通過(guò)在線教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)；所述私有鏡像倉(cāng)庫(kù)和集群相連接，集群中任意節(jié)點(diǎn)的鏡像可以上傳至私有鏡像倉(cāng)庫(kù)從而被鏡像管理平臺(tái)所托管，同時(shí)集群中的任意節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)私有鏡像倉(cāng)庫(kù)下載本地不存在的鏡像，所述鏡像管理可視化平臺(tái)可以對(duì)所有的鏡像進(jìn)行管理，管理內(nèi)容包括鏡像存儲(chǔ)、鏡像自定義制作、鏡像分發(fā)和鏡像移除。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于容器技術(shù)的在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，可以在進(jìn)行對(duì)應(yīng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)使用特定的鏡像產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)機(jī)，保證不同實(shí)驗(yàn)之間環(huán)境不同，相同實(shí)驗(yàn)的環(huán)境完全相同。

7.一種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于容器技術(shù)的在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建方法，包括如下步驟：

步驟1：課程和實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)建，教師通過(guò)在線教學(xué)平臺(tái)創(chuàng)建課程，并發(fā)布在線實(shí)驗(yàn)，如在線實(shí)驗(yàn)中有需要分發(fā)的文件則一并上傳；

步驟2：鏡像的創(chuàng)建，管理員根據(jù)教師提供的鏡像信息，定制鏡像，上傳到鏡像管理平臺(tái)，并與在線教學(xué)平臺(tái)中的鏡像信息進(jìn)行綁定；

步驟3：進(jìn)入在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用戶通過(guò)瀏覽器進(jìn)入在線教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)入教師創(chuàng)建好的相應(yīng)課程章節(jié)，找到實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)入在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；

步驟4：開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)機(jī)，在線教學(xué)平臺(tái)向在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)送請(qǐng)求，在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)在線教學(xué)平臺(tái)提供的信息為學(xué)生創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)機(jī)，并將實(shí)驗(yàn)題中預(yù)先準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)掛載到實(shí)驗(yàn)機(jī)內(nèi)部；

步驟5：學(xué)生在線實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)瀏覽器操作實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，此處與操作一臺(tái)實(shí)體機(jī)沒(méi)有任何區(qū)別；

步驟6：實(shí)驗(yàn)暫停，學(xué)生不能一次性完成實(shí)驗(yàn)或者被其他事情中斷實(shí)驗(yàn)，可以申請(qǐng)暫停實(shí)驗(yàn)，所有的實(shí)驗(yàn)文件以及環(huán)境都會(huì)被保存，下次進(jìn)入實(shí)驗(yàn)將從中斷處繼續(xù)；暫停期間不占用服務(wù)器資源；

步驟7：實(shí)驗(yàn)提交，學(xué)生通過(guò)在線教學(xué)平臺(tái)中的提交按鈕將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行提交，提交內(nèi)容可以在后續(xù)被教師下載或者在實(shí)驗(yàn)機(jī)中查看；

步驟8：實(shí)驗(yàn)結(jié)束，資源釋放，學(xué)生主動(dòng)發(fā)起釋放占用的實(shí)驗(yàn)資源操作或者等待超時(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)自動(dòng)關(guān)閉，在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)根據(jù)相關(guān)信息，關(guān)閉容器化的實(shí)驗(yàn)機(jī)，解除端口的占用和其他各種資源的占用，但對(duì)于掛載的特定文件夾下的文件會(huì)保存在存儲(chǔ)服務(wù)器上；

步驟9：實(shí)驗(yàn)評(píng)分，教師通過(guò)查看學(xué)生上交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果文件對(duì)學(xué)生本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行打分，若不符合要求則可以駁回實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生此時(shí)可重新開(kāi)始實(shí)驗(yàn)并提交。