云計算課程的教學(xué)設(shè)計與實驗安排ppt課件

1、“云計算課程的教學(xué)設(shè)計與實驗安排解放軍理工大學(xué)胥光輝(xu_guanghui126)教學(xué)設(shè)計 教學(xué)對象 教學(xué)內(nèi)容 實驗內(nèi)容 課時安排3教學(xué)設(shè)計 教學(xué)對象 教學(xué)內(nèi)容 實驗內(nèi)容 課時安排云計算課程教學(xué)對象 本科生面向全校學(xué)員開放的公共選修課，限定100人 計算機科學(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 討論交流占用課內(nèi)學(xué)時 在職輪訓(xùn) 具備一定任務(wù)閱歷和專業(yè)知識背景的部隊技術(shù)干部，經(jīng)過短期培訓(xùn)，使其進展知識更新。5教學(xué)設(shè)計 教學(xué)對象 教學(xué)內(nèi)容 實驗內(nèi)容 課時安排云計算課程教學(xué)內(nèi)容 云計算根底概念與實際知識 什么是云計算、云計算的分類與特點、云計算的競爭優(yōu)勢以及云

2、計算的開展現(xiàn)狀和趨勢等； 典型云計算處理方案 了解不同處理方案的特點、異同和運用場景，了解云計算架構(gòu)中實現(xiàn)可靠性、可伸縮性的方法，掌握云計算的并行計算思想，了解云計算對于大數(shù)據(jù)處置的重要意義； 云計算技術(shù)運用實際 基于現(xiàn)實問題如海量數(shù)據(jù)存儲、大數(shù)據(jù)排序處置、計算值等問題，經(jīng)過開源云計算系統(tǒng)運用實際，進一步加深對云計算技術(shù)的了解。 7教學(xué)設(shè)計 教學(xué)對象 教學(xué)內(nèi)容 實驗內(nèi)容 課時安排云計算課程實驗內(nèi)容 貫徹“學(xué)以致用的思想，以知識驗證、知識綜合、創(chuàng)新設(shè)計為原那么，設(shè)計課程實際內(nèi)容。 主要包括 Linux根本操作實際 基于虛擬機搭建Hadoop云計算運轉(zhuǎn)環(huán)境 云存儲系統(tǒng)搭建與運用實際 基于MapRe

3、duce的海量數(shù)據(jù)處置技術(shù)運用實際 9教學(xué)設(shè)計 教學(xué)對象 教學(xué)內(nèi)容 實驗內(nèi)容 課時安排云計算課程課時安排 面向本科生 強調(diào)云計算根底知識普及教育和云計算根底運用實際，對于專業(yè)性較強或前沿知識涉及較少。課程為20學(xué)時，其中實驗課程占10學(xué)時。 面向研討生 注重系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)原理和實現(xiàn)細節(jié)分析，提高學(xué)員的動手實際才干，培育其并行思想。研討生云計算課程為40學(xué)時，其中實際課時28學(xué)時含2學(xué)時前沿論文研讀討論，實驗課時12學(xué)時。 面向輪訓(xùn)學(xué)員 在課程知識體系上，輪訓(xùn)學(xué)員掌握的知識比本科學(xué)員深化，同時移除了研討生學(xué)員的前沿論文研讀部分，使其將重點聚焦到云計算的概念、體系架構(gòu)、技術(shù)原理和運用場景中。在課時

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

5、2.3 Amazon的基礎(chǔ)存儲架構(gòu)Dynamo和簡單存儲服務(wù)S32.4 Windows Azure存儲服務(wù) 2.5 開源系統(tǒng)Hadoop的云存儲系統(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的簡單數(shù)據(jù)庫服務(wù)SimpleDB2.13 Amazon的關(guān)系數(shù)據(jù)庫RDS2.14 微

6、軟云關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL Azure*虛擬化技術(shù)2.15 Amazon的彈性計算云EC22.16 VMWare的云戰(zhàn)略架構(gòu)2.17 VMWare的云管理平臺vCenter2.18 VMWare的網(wǎng)絡(luò)和存儲虛擬化技術(shù)*序號知識分類課程內(nèi)容知識點學(xué)員分類本科生研究生輪訓(xùn)學(xué)員2云計算的關(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的簡單隊列服務(wù)SQS2.23 Windows Azure AppFabric2.24 Hadoop的協(xié)調(diào)器ZooKee

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

8、云安全技術(shù)研究*云計算的發(fā)展趨勢4.6 經(jīng)典云計算學(xué)術(shù)論文研讀4.7 最新云計算前沿論文研讀與交流*【注】在學(xué)員分類下，*表示該知識點為該類學(xué)員了解內(nèi)容，*為該類學(xué)員重點掌握內(nèi)容，表示該知識點不需求該類學(xué)員掌握。13實驗安排 云計算實驗需求到達的目的 云計算實驗應(yīng)包含的內(nèi)容 已開展的實驗方案簡介 正在進展的一些新的嘗試實驗安排 云計算實驗需求到達的目的 云計算實驗應(yīng)包含的內(nèi)容 已開展的實驗方案簡介 正在進展的一些新的嘗試云計算實驗需求到達的目的 了解云計算的根本任務(wù)方式 多個計算、存儲結(jié)點“綁在一同 經(jīng)過虛擬化提高利用率 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)點一同 適宜處置大義務(wù)或

9、大量義務(wù) 經(jīng)過軟件松散的耦合系統(tǒng)要素云計算實驗需求到達的目的 穩(wěn)定以前學(xué)過的知識并能加以綜合運用 云計算本身就是綜合眾多傳統(tǒng)技術(shù)的新型計算方式 加深學(xué)生對操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、分布式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、程序設(shè)計言語、計算機系統(tǒng)構(gòu)造等方面知識的了解 提高動手才干 實驗過程中必然遇到諸多問題，而且景象迥異 要求學(xué)生可以在了解實際知識的根底上，積極思索、細致分析、不斷嘗試實驗安排 云計算實驗需求到達的目的 云計算實驗應(yīng)包含的內(nèi)容 已開展的實驗方案簡介 正在進展的一些新的嘗試云計算實驗應(yīng)包含的內(nèi)容 云計算的兩大使能技術(shù) 虛擬化 面向效力的體系構(gòu)造 云計算本身的特點 經(jīng)過軟件把才干劃分或整合，充分利用資源云計算實驗

10、應(yīng)包含的內(nèi)容 Linux操作系統(tǒng)環(huán)境的熟習(xí) 幾乎一切開源云計算平臺都基于Linux系統(tǒng)，在沒有Linux系統(tǒng)的環(huán)境里搭建云計算系統(tǒng)是難以想象的 大多學(xué)生對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，虛擬成一個整體，對外一致提供“超級的效力才干云計算實驗應(yīng)包含的內(nèi)容 虛擬機 隔離：用戶角度是一臺完全獨立的計算機系統(tǒng) 共享：可向進程一樣共享CPU資源、共享一致的存儲資源、在虛擬網(wǎng)絡(luò)實體網(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，資源缺乏時可進展在線的虛擬機遷移 虛擬網(wǎng)絡(luò) 靈敏高效銜接虛擬機的保證 虛擬網(wǎng)絡(luò)與實體網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)建通訊環(huán)境實驗安排 云計算實驗需求到達的

11、目的 云計算實驗應(yīng)包含的內(nèi)容 已開展的實驗方案簡介 正在進展的一些新的嘗試已開展的實驗方案簡介 Linux根本操作2學(xué)時 實驗在VMWare下進展 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 后面的實驗基于本次實驗所構(gòu)建的系統(tǒng)進展 復(fù)制虛擬機磁盤文件并開啟多臺虛擬機，直觀了解虛擬化概念已開展的實驗方案簡介 簡單云存儲系統(tǒng)：MooseFS文件系統(tǒng)的搭建4學(xué)時 最簡單的集群系統(tǒng) 了解如何“綁在一同提供效力 可先獨立單機搭建再分組構(gòu)建分布式環(huán)境 元數(shù)據(jù)效力器 數(shù)據(jù)存儲效力器 客戶端已開展的實驗方案簡介 全分布式的Hadoop搭建10學(xué)

12、時 分組進展5-6人/組 HDFSHadoop文件系統(tǒng) Master主結(jié)點 Chunkserver存儲節(jié)點 Zookeeper分布式鎖管理器 Paxos算法選舉Leader HBaseHadoop下NOSQL數(shù)據(jù)庫 NOSQL的任務(wù)特點 存儲仍在HDFS已開展的實驗方案簡介 全分布式的Hadoop搭建10學(xué)時 進展單詞計數(shù)(Wordcount)運用的實驗 進展單機C言語程序的單詞計數(shù)實驗 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)計分布式處置程序?qū)嶒灠才?云計算實驗需求到達的目的 云計算實

13、驗應(yīng)包含的內(nèi)容 已開展的實驗方案簡介 正在進展的一些新的嘗試正在進展的一些新的嘗試 原有實驗條件的限制 許多機器對硬件虛擬化支持缺乏即“半虛擬化技術(shù) 與傳統(tǒng)實驗環(huán)境沖突實驗室多門課程公用 擬開展的新的實驗方案 虛擬化實驗 虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗正在進展的一些新的嘗試 虛擬化實驗 新的實驗室條件：新的對虛擬化支持較好的效力器 8 Cores x 8CPUs 128G RAM 100TB集中存儲 一臺主機足以支持至少50人同時實驗 經(jīng)過虛擬化嵌套 可做出虛擬機創(chuàng)建、刪除、遷移等實驗 學(xué)生可開設(shè)更多虛擬機 虛擬機資源可共享OpenStack簡介 OpenStack的重要構(gòu)成部分： Nova - 計算效力 Sw

14、ift - 存儲效力 Glance - 鏡像效力 Keystone - 認證效力 Horizon - UI效力實驗 一：OpenStack的安裝與部署實驗二：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鏡像鏡像實驗 三：KVM遷移到OpenStack原有KVM遷移到OpenStack中管理可以在OpenStack管理平臺中對KVM進展重啟，刪除，暫停/恢復(fù)，VNC操作httpsgithub/lightcloud/kvm2openstack1. 經(jīng)過libvirt將KVM的數(shù)據(jù)采集后存儲到nova的db中2 修正KVM主機名可以經(jīng)過dashboard管理KVM修正主機名的過程需求重啟KVM實驗四：OpenStack動態(tài)遷移OpenStack運用的是塊遷移，由于沒有共享存儲只能做塊遷移，同時OpenStack也支持共享遷移，共享遷移只能在有共享存儲的情況下才被運用。執(zhí)行遷挪動動作:首先會去檢查目