云計(jì)算課程的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)安排ppt課件

1、“云計(jì)算課程的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)安排解放軍理工大學(xué)胥光輝(xu_guanghui126)教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)對(duì)象 教學(xué)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 課時(shí)安排3教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)對(duì)象 教學(xué)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 課時(shí)安排云計(jì)算課程教學(xué)對(duì)象 本科生面向全校學(xué)員開(kāi)放的公共選修課，限定100人 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè) 軟件工程 信息與通訊相關(guān)專業(yè) 研討生 前沿論文研讀不占用課內(nèi)學(xué)時(shí) 討論交流占用課內(nèi)學(xué)時(shí) 在職輪訓(xùn) 具備一定任務(wù)閱歷和專業(yè)知識(shí)背景的部隊(duì)技術(shù)干部，經(jīng)過(guò)短期培訓(xùn)，使其進(jìn)展知識(shí)更新。5教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)對(duì)象 教學(xué)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 課時(shí)安排云計(jì)算課程教學(xué)內(nèi)容 云計(jì)算根底概念與實(shí)際知識(shí) 什么是云計(jì)算、云計(jì)算的分類與特點(diǎn)、云計(jì)算的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)以及云

2、計(jì)算的開(kāi)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)等； 典型云計(jì)算處理方案 了解不同處理方案的特點(diǎn)、異同和運(yùn)用場(chǎng)景，了解云計(jì)算架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)可靠性、可伸縮性的方法，掌握云計(jì)算的并行計(jì)算思想，了解云計(jì)算對(duì)于大數(shù)據(jù)處置的重要意義； 云計(jì)算技術(shù)運(yùn)用實(shí)際 基于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題如海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)排序處置、計(jì)算值等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)開(kāi)源云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)用實(shí)際，進(jìn)一步加深對(duì)云計(jì)算技術(shù)的了解。 7教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)對(duì)象 教學(xué)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 課時(shí)安排云計(jì)算課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 貫徹“學(xué)以致用的思想，以知識(shí)驗(yàn)證、知識(shí)綜合、創(chuàng)新設(shè)計(jì)為原那么，設(shè)計(jì)課程實(shí)際內(nèi)容。 主要包括 Linux根本操作實(shí)際 基于虛擬機(jī)搭建Hadoop云計(jì)算運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境 云存儲(chǔ)系統(tǒng)搭建與運(yùn)用實(shí)際 基于MapRe

3、duce的海量數(shù)據(jù)處置技術(shù)運(yùn)用實(shí)際 9教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)對(duì)象 教學(xué)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 課時(shí)安排云計(jì)算課程課時(shí)安排 面向本科生 強(qiáng)調(diào)云計(jì)算根底知識(shí)普及教育和云計(jì)算根底運(yùn)用實(shí)際，對(duì)于專業(yè)性較強(qiáng)或前沿知識(shí)涉及較少。課程為20學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)課程占10學(xué)時(shí)。 面向研討生 注重系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)原理和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)分析，提高學(xué)員的動(dòng)手實(shí)際才干，培育其并行思想。研討生云計(jì)算課程為40學(xué)時(shí)，其中實(shí)際課時(shí)28學(xué)時(shí)含2學(xué)時(shí)前沿論文研讀討論，實(shí)驗(yàn)課時(shí)12學(xué)時(shí)。 面向輪訓(xùn)學(xué)員 在課程知識(shí)體系上，輪訓(xùn)學(xué)員掌握的知識(shí)比本科學(xué)員深化，同時(shí)移除了研討生學(xué)員的前沿論文研讀部分，使其將重點(diǎn)聚焦到云計(jì)算的概念、體系架構(gòu)、技術(shù)原理和運(yùn)用場(chǎng)景中。在課時(shí)

4、設(shè)置上，輪訓(xùn)學(xué)員云計(jì)算課程為30學(xué)時(shí)，其中實(shí)際課時(shí)12學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)18學(xué)時(shí)。 序號(hào)知識(shí)分類課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)學(xué)員分類本科生研究生輪訓(xùn)學(xué)員1云計(jì)算的概念與現(xiàn)狀云計(jì)算的概念1.1 云計(jì)算概念的起源1.2 云計(jì)算的特征1.3 云計(jì)算的分類1.4 云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)*云計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀1.5 Google、Amazon、微軟等國(guó)際知名公司云計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀1.6 中移動(dòng)、阿里巴巴和盛大等國(guó)內(nèi)公司云計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀1.7 云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)、3G和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的關(guān)聯(lián)1.8 云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)（成本優(yōu)勢(shì)、規(guī)模優(yōu)勢(shì)）*2云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)2.1 云計(jì)算海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求分析2.2 Google分布式文件系統(tǒng)GFS

5、2.3 Amazon的基礎(chǔ)存儲(chǔ)架構(gòu)Dynamo和簡(jiǎn)單存儲(chǔ)服務(wù)S32.4 Windows Azure存儲(chǔ)服務(wù) 2.5 開(kāi)源系統(tǒng)Hadoop的云存儲(chǔ)系統(tǒng)HDFS*海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)2.5 海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)需求分析2.6 Google的分布式數(shù)據(jù)處理模型MapReduce2.7 Windows Azure計(jì)算服務(wù)2.8 MapReduce編程技術(shù)*海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)2.9 數(shù)據(jù)管理技術(shù)基礎(chǔ)2.10 Google的分布式結(jié)構(gòu)表BigTable2.11 Google的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理技術(shù)Megastore2.12 Amazon的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)SimpleDB2.13 Amazon的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)RDS2.14 微

6、軟云關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Azure*虛擬化技術(shù)2.15 Amazon的彈性計(jì)算云EC22.16 VMWare的云戰(zhàn)略架構(gòu)2.17 VMWare的云管理平臺(tái)vCenter2.18 VMWare的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)*序號(hào)知識(shí)分類課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)學(xué)員分類本科生研究生輪訓(xùn)學(xué)員2云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)其他關(guān)鍵技術(shù)2.19 Google的分布式鎖服務(wù)Chubby2.20 Google應(yīng)用程序引擎AppEngine2.21 Google大規(guī)模分布式系統(tǒng)的監(jiān)控基礎(chǔ)架構(gòu)Dapper2.22 Amazon的簡(jiǎn)單隊(duì)列服務(wù)SQS2.23 Windows Azure AppFabric2.24 Hadoop的協(xié)調(diào)器ZooKee

7、per*3開(kāi)源云計(jì)算系統(tǒng)及應(yīng)用實(shí)踐開(kāi)源云計(jì)算系統(tǒng)3.1 Google云計(jì)算開(kāi)源實(shí)現(xiàn)Hadoop3.2 Amazon云計(jì)算開(kāi)源實(shí)現(xiàn)Eucalyptus3.3 Cassandra3.4 Hive3.5 VoltDB*開(kāi)源云計(jì)算系統(tǒng)Hadoop應(yīng)用實(shí)踐3.6 基于VMWare虛擬機(jī)的Hadoop集群運(yùn)行環(huán)境搭建3.7 HDFS存儲(chǔ)環(huán)境搭建與可用性實(shí)踐3.8 基于MapReduce的大數(shù)據(jù)排序編程實(shí)踐3.9 基于MapReduce的圓周率計(jì)算實(shí)踐*4云計(jì)算的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)云計(jì)算的研究熱點(diǎn)4.1 云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)研究4.2 云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究4.3 云計(jì)算支撐平臺(tái)研究4.4 云計(jì)算應(yīng)用技術(shù)研究4.5

8、云安全技術(shù)研究*云計(jì)算的發(fā)展趨勢(shì)4.6 經(jīng)典云計(jì)算學(xué)術(shù)論文研讀4.7 最新云計(jì)算前沿論文研讀與交流*【注】在學(xué)員分類下，*表示該知識(shí)點(diǎn)為該類學(xué)員了解內(nèi)容，*為該類學(xué)員重點(diǎn)掌握內(nèi)容，表示該知識(shí)點(diǎn)不需求該類學(xué)員掌握。13實(shí)驗(yàn)安排 云計(jì)算實(shí)驗(yàn)需求到達(dá)的目的 云計(jì)算實(shí)驗(yàn)應(yīng)包含的內(nèi)容 已開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)介 正在進(jìn)展的一些新的嘗試實(shí)驗(yàn)安排 云計(jì)算實(shí)驗(yàn)需求到達(dá)的目的 云計(jì)算實(shí)驗(yàn)應(yīng)包含的內(nèi)容 已開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)介 正在進(jìn)展的一些新的嘗試云計(jì)算實(shí)驗(yàn)需求到達(dá)的目的 了解云計(jì)算的根本任務(wù)方式 多個(gè)計(jì)算、存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)“綁在一同 經(jīng)過(guò)虛擬化提高利用率 面向效力的根本體系構(gòu)造 了解云系統(tǒng)的特征 大量結(jié)點(diǎn)一同 適宜處置大義務(wù)或

9、大量義務(wù) 經(jīng)過(guò)軟件松散的耦合系統(tǒng)要素云計(jì)算實(shí)驗(yàn)需求到達(dá)的目的 穩(wěn)定以前學(xué)過(guò)的知識(shí)并能加以綜合運(yùn)用 云計(jì)算本身就是綜合眾多傳統(tǒng)技術(shù)的新型計(jì)算方式 加深學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、分布式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、程序設(shè)計(jì)言語(yǔ)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)造等方面知識(shí)的了解 提高動(dòng)手才干 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必然遇到諸多問(wèn)題，而且景象迥異 要求學(xué)生可以在了解實(shí)際知識(shí)的根底上，積極思索、細(xì)致分析、不斷嘗試實(shí)驗(yàn)安排 云計(jì)算實(shí)驗(yàn)需求到達(dá)的目的 云計(jì)算實(shí)驗(yàn)應(yīng)包含的內(nèi)容 已開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)介 正在進(jìn)展的一些新的嘗試云計(jì)算實(shí)驗(yàn)應(yīng)包含的內(nèi)容 云計(jì)算的兩大使能技術(shù) 虛擬化 面向效力的體系構(gòu)造 云計(jì)算本身的特點(diǎn) 經(jīng)過(guò)軟件把才干劃分或整合，充分利用資源云計(jì)算實(shí)驗(yàn)

10、應(yīng)包含的內(nèi)容 Linux操作系統(tǒng)環(huán)境的熟習(xí) 幾乎一切開(kāi)源云計(jì)算平臺(tái)都基于Linux系統(tǒng)，在沒(méi)有Linux系統(tǒng)的環(huán)境里搭建云計(jì)算系統(tǒng)是難以想象的 大多學(xué)生對(duì)Linux系統(tǒng)并不熟習(xí) 集群技術(shù) 把眾多商用效力器結(jié)合起來(lái)，虛擬成一個(gè)整體，對(duì)外一致提供“超級(jí)的效力才干云計(jì)算實(shí)驗(yàn)應(yīng)包含的內(nèi)容 虛擬機(jī) 隔離：用戶角度是一臺(tái)完全獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 共享：可向進(jìn)程一樣共享CPU資源、共享一致的存儲(chǔ)資源、在虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)間共享網(wǎng)絡(luò)資源 高度可配置：用戶需求的資源可方便的配置和更改，資源缺乏時(shí)可進(jìn)展在線的虛擬機(jī)遷移 虛擬網(wǎng)絡(luò) 靈敏高效銜接虛擬機(jī)的保證 虛擬網(wǎng)絡(luò)與實(shí)體網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)建通訊環(huán)境實(shí)驗(yàn)安排 云計(jì)算實(shí)驗(yàn)需求到達(dá)的

11、目的 云計(jì)算實(shí)驗(yàn)應(yīng)包含的內(nèi)容 已開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)介 正在進(jìn)展的一些新的嘗試已開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)介 Linux根本操作2學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)在VMWare下進(jìn)展 安裝ArchLinux系統(tǒng)，可以從比較根本的概念去了解操作系統(tǒng) 熟習(xí)根本Linux任務(wù)方式，掌握根本操作命令 后面的實(shí)驗(yàn)基于本次實(shí)驗(yàn)所構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)展 復(fù)制虛擬機(jī)磁盤(pán)文件并開(kāi)啟多臺(tái)虛擬機(jī)，直觀了解虛擬化概念已開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)介 簡(jiǎn)單云存儲(chǔ)系統(tǒng)：MooseFS文件系統(tǒng)的搭建4學(xué)時(shí) 最簡(jiǎn)單的集群系統(tǒng) 了解如何“綁在一同提供效力 可先獨(dú)立單機(jī)搭建再分組構(gòu)建分布式環(huán)境 元數(shù)據(jù)效力器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效力器 客戶端已開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)介 全分布式的Hadoop搭建10學(xué)

12、時(shí) 分組進(jìn)展5-6人/組 HDFSHadoop文件系統(tǒng) Master主結(jié)點(diǎn) Chunkserver存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn) Zookeeper分布式鎖管理器 Paxos算法選舉Leader HBaseHadoop下NOSQL數(shù)據(jù)庫(kù) NOSQL的任務(wù)特點(diǎn) 存儲(chǔ)仍在HDFS已開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)介 全分布式的Hadoop搭建10學(xué)時(shí) 進(jìn)展單詞計(jì)數(shù)(Wordcount)運(yùn)用的實(shí)驗(yàn) 進(jìn)展單機(jī)C言語(yǔ)程序的單詞計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn) 比較小數(shù)據(jù)幾兆字節(jié)、大數(shù)據(jù)幾百兆字節(jié)或更大用兩種方式計(jì)算的效果差別 了解Hadoop是成熟、完備的分布式處置框架的概念 有余力的同窗可仿照例程自行設(shè)計(jì)分布式處置程序?qū)嶒?yàn)安排 云計(jì)算實(shí)驗(yàn)需求到達(dá)的目的 云計(jì)算實(shí)

13、驗(yàn)應(yīng)包含的內(nèi)容 已開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)介 正在進(jìn)展的一些新的嘗試正在進(jìn)展的一些新的嘗試 原有實(shí)驗(yàn)條件的限制 許多機(jī)器對(duì)硬件虛擬化支持缺乏即“半虛擬化技術(shù) 與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境沖突實(shí)驗(yàn)室多門課程公用 擬開(kāi)展的新的實(shí)驗(yàn)方案 虛擬化實(shí)驗(yàn) 虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)展的一些新的嘗試 虛擬化實(shí)驗(yàn) 新的實(shí)驗(yàn)室條件：新的對(duì)虛擬化支持較好的效力器 8 Cores x 8CPUs 128G RAM 100TB集中存儲(chǔ) 一臺(tái)主機(jī)足以支持至少50人同時(shí)實(shí)驗(yàn) 經(jīng)過(guò)虛擬化嵌套 可做出虛擬機(jī)創(chuàng)建、刪除、遷移等實(shí)驗(yàn) 學(xué)生可開(kāi)設(shè)更多虛擬機(jī) 虛擬機(jī)資源可共享OpenStack簡(jiǎn)介 OpenStack的重要構(gòu)成部分： Nova - 計(jì)算效力 Sw

14、ift - 存儲(chǔ)效力 Glance - 鏡像效力 Keystone - 認(rèn)證效力 Horizon - UI效力實(shí)驗(yàn) 一：OpenStack的安裝與部署實(shí)驗(yàn)二：OpenStack鏡像管理 創(chuàng)建創(chuàng)建Linux鏡像鏡像 創(chuàng)建創(chuàng)建Windows鏡像鏡像 一安裝操作系統(tǒng)一安裝操作系統(tǒng) 二上傳二上傳Windows鏡像鏡像實(shí)驗(yàn) 三：KVM遷移到OpenStack原有KVM遷移到OpenStack中管理可以在OpenStack管理平臺(tái)中對(duì)KVM進(jìn)展重啟，刪除，暫停/恢復(fù)，VNC操作httpsgithub/lightcloud/kvm2openstack1. 經(jīng)過(guò)libvirt將KVM的數(shù)據(jù)采集后存儲(chǔ)到nova的db中2 修正KVM主機(jī)名可以經(jīng)過(guò)dashboard管理KVM修正主機(jī)名的過(guò)程需求重啟KVM實(shí)驗(yàn)四：OpenStack動(dòng)態(tài)遷移OpenStack運(yùn)用的是塊遷移，由于沒(méi)有共享存儲(chǔ)只能做塊遷移，同時(shí)OpenStack也支持共享遷移，共享遷移只能在有共享存儲(chǔ)的情況下才被運(yùn)用。執(zhí)行遷挪動(dòng)動(dòng)作:首先會(huì)去檢查目