《OpenStack框架與應(yīng)用》教學(xué)大綱

《OpenStack框架與應(yīng)用》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08150921課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時：48學(xué)時（其中：理論32學(xué)時，實驗16學(xué)時）先修課程：云計算基礎(chǔ)A后續(xù)課程：無適用專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程開課單位：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程說明《OpenStack框架與應(yīng)用》是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)選修課。本課程是理論性和應(yīng)用性均較強(qiáng)的課程，通過本課程的學(xué)習(xí)；了解云計算框架、0penStack的基本概念，掌握OpenStack的系統(tǒng)安裝，了解虛擬化技術(shù)、虛擬機(jī)的管理、掌握云計算技術(shù)、云計算體系結(jié)構(gòu)，掌握如何安裝OpenStack的各個組件，學(xué)會使用OpenStack系統(tǒng)創(chuàng)建和管理虛擬機(jī)、虛擬網(wǎng)絡(luò)及存儲資源。培養(yǎng)能夠在物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域從事應(yīng)用研究、科技開發(fā)、設(shè)計和運營管理等工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。二、課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握云計算框架、云計算技術(shù)、云計算體系結(jié)構(gòu)、開源OpenStack的基本概念、0penStack關(guān)鍵組件的工作原理及調(diào)用關(guān)系。課程目標(biāo)2：掌握開源OpenStack的安裝、配置和管理，以及各組件之間的交互過程，培養(yǎng)學(xué)生具備開源OpenStack運營能力和運維能力。培養(yǎng)學(xué)生分析、解決工程問題的能力和創(chuàng)新能力。課程目標(biāo)3：具有應(yīng)對OpenStack運維與開發(fā)快速變遷的能力，培養(yǎng)自我持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣及團(tuán)隊溝通能力。培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷、大國工匠精神和艱苦奮斗、自力更生的精神。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《OpenStack框架與應(yīng)用》課程教學(xué)目標(biāo)對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識1.1掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)知識、工程基礎(chǔ)知識，并能將其用于本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的恰當(dāng)表述。課程目標(biāo)1：掌握云計算框架、云計算技術(shù)、云計算體系結(jié)構(gòu)、開源OpenStack的基本概念、0penStack關(guān)鍵組件的工作原理及調(diào)用關(guān)系。H3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.3能夠在物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)、測試等環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)精神，并能綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化及環(huán)境因素的影響。課程目標(biāo)2：掌握開源OpenStack的安裝、配置和管理，以及各組件之間的交互過程，培養(yǎng)學(xué)生具備開源OpenStack運營能力和運維能力。，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決工程問題的能力和創(chuàng)新能力。M5.使用現(xiàn)代工具5.2能夠選擇與使用計算機(jī)軟、硬件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議及算法仿真等工具，完成物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域感知、接入及處理應(yīng)用等方面的復(fù)雜工程問題的分析、計算及設(shè)計。課程目標(biāo)3：具有應(yīng)對OpenStack運維與開發(fā)快速變遷的能力，培養(yǎng)自我持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣及團(tuán)隊溝通能力。培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷、大國工匠精神和艱苦奮斗、自力更生的精神。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.OpenStack架構(gòu)及組件介紹教學(xué)要求：使學(xué)生掌握OpenStack發(fā)展過程重點:OpenStack的發(fā)展過程難點:OpenStack基本架構(gòu)21、22.OpenStack界面管理教學(xué)要求：使學(xué)生掌握Horizon組件定位作用與其他服務(wù)的交互重點:Horizon組件原理難點:Horizon組件與其他服務(wù)交互21、23.OpenStack認(rèn)證管理教學(xué)要求：使學(xué)生掌握Keystone組件定位作用與其他服務(wù)的交互重點:Keystone組件原理難點:Keystone組件與其他服務(wù)交互641、2、34.OpenStack鏡像管理教學(xué)要求：使學(xué)生掌握Glance組件定位作用與其他服務(wù)的交互重點:Glance組件原理難點:Glance組件與其他服務(wù)交互441、2、35.OpenStack計算管理教學(xué)要求：使學(xué)生掌握Nova組件定位作用與其他服務(wù)的交互重點:Nova組件原理難點:Nova組件與其他服務(wù)交互881、2、36.OpenStack存儲管理教學(xué)要求：使學(xué)生掌握Cinder和Swift組件定位作用與其他服務(wù)的交互重點:Cinder和Swift組件原理難點:Cinder和Swift組件與其他服務(wù)交互41、2、37.OpenStack網(wǎng)絡(luò)管理教學(xué)要求：使學(xué)生掌握Neutorn組件定位作用與其他服務(wù)的交互重點:Neutorn組件原理難點:Neutorn組件與其他服務(wù)交互41、28.OpenStack編排和計量管理教學(xué)要求：使學(xué)生掌握Heat和Ceilometer組件定位作用與其他服務(wù)的交互重點:Heat和Ceilometer組件原理難點:Heat和Ceilometer組件與其他服務(wù)交互21、2合計32162.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.OpenStack實驗環(huán)境安裝，操作界面管理實驗內(nèi)容：通過Packstack自動化部署腳本快速部署實驗環(huán)境，演示圖形化操作界面實驗要求：掌握安裝環(huán)境的配置和安裝完后的基本操作41、22.OpenStack認(rèn)證管理和鏡像管理實驗內(nèi)容：通過圖形化和命令行兩種方式實現(xiàn)認(rèn)證和鏡像相關(guān)操作。實驗要求：掌握圖形化操作步驟和命令行使用42、33.OpenStack計算管理和存儲管理實驗內(nèi)容：完成主機(jī)聚合管理，規(guī)格，密鑰對和虛擬機(jī)發(fā)放及存儲卷類型和QOS管理等。實驗要求：掌握發(fā)放虛擬機(jī)的完整流程42、34.OpenStack網(wǎng)絡(luò)和編排管理實驗內(nèi)容：創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，子網(wǎng)。路由，安全組，浮動IP風(fēng)操作，以及編寫HOT模板等實驗要求：掌握虛擬網(wǎng)絡(luò)VPC概念和編排過程41、3合計16五、教學(xué)方法及手段課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實驗等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地掌握開源OpenStack的配置與管理。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、案例式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生對開源OpenStack基本理論、基本知識和基本技能的掌握。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。通過合作完成實驗項目，培養(yǎng)較好的團(tuán)隊合作能力，有效的溝通與表達(dá)能力及工程項目管理能力。實驗采用教師講授和學(xué)生動手操作的方法；在實驗前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書；在實驗中要嚴(yán)格遵守實驗紀(jì)律，按操作規(guī)程使用機(jī)器；實驗結(jié)束后，每完成一項實驗，要認(rèn)真完成一份實驗報告。六、課程資源庫1.推薦教材無。2.參考書（1）華為技術(shù)有限公司.《云計算技術(shù)》[M].北京：人民郵電出版社.2021.7．（2）陳紅松編著.《云計算與物聯(lián)網(wǎng)信息融合》[M].北京：清華大學(xué)出版社，2017.（3）張建勛編著.《華為云從入門到實戰(zhàn)》[M].北京：清華大學(xué)出版社，2022.（4）曾文英編著.《云計算應(yīng)用開發(fā)技術(shù)教程》[M].北京：清華大學(xué)出版社，2016.（5）凱文·杰克遜編著.《OpenStack云計算實戰(zhàn)手冊（第3版）》[M].北京：人民郵電出版社，2019.3.期刊（1）晉文明,李昌建,錢巨.基于OpenStack的大規(guī)模云負(fù)載測試平臺研究[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2020,30(10):47-52.（2）cloudinsiderattackdetectorandlocatoronmulti-tenantnetworkisolation:anOpenStackcasestudy,JournalofAmbientIntelligenceandHumanizedComputing.Volume11,Issue9.2019.PP1-23.（3）辛子龍,梁棟茂,馬睿等.基于OpenStack平臺的Glance服務(wù)[J].河南科技,2020(23):33-35.（4）劉國成,吳丹.基于OpenStack的中小企業(yè)服務(wù)云平臺架構(gòu)研究[J].吉林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版),2020,38(06):709-713.（5）ZhangY,ZhouM,MockusA,etal.Companies’participationinossdevelopment–anempiricalstudyofopenstack[J].IEEETransactionsonSoftwareEngineering,2019,47(10):2242-2259.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）云計算與大數(shù)據(jù)./course/NJUPT-1462473161.（2）云計算導(dǎo)論./course/FJNU-1205706805.（3）云計算./course/ncepubdP0854072802/16908684.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)15（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√555實驗15（1）根據(jù)每次實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√555作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√343階段測試10（1）主要考核學(xué)生對階段所學(xué)內(nèi)容的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）每次測試單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。244期末測試50（1）測試成績100分，以測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核.OpenStack架構(gòu)、OpenStack認(rèn)證管理、鏡像管理、計算管理、存儲管理、網(wǎng)絡(luò)和編排管理等內(nèi)容。（3）測試題型為：選擇題、填空題、判斷題、簡答題、分析題等?！獭獭?02010合計：100分353827八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、階段測試、期末測試等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀y試成績和過程性考核成績組成。其中：期末測試成績?yōu)?00分（權(quán)重50%），試題類型為選擇題、填空題、判斷題、簡答題、分析題等。其中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合型或分析型題目分值不低于50%；課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、階段測試等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過程性考核和測試試題分值分配與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)30筆記完整，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動。作業(yè)20作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于70%。不交作業(yè)4次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于60%。不交作業(yè)5次以上，準(zhǔn)確率小于60%。實驗30實驗預(yù)習(xí)認(rèn)真，能夠熟練掌握方法與步驟，實驗