云计算程教学设计与实验安排名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

“云计算”课程教学设计与试验安排

解放军理工大学胥光芒(xu_guanghui@126.com)第1页教学设计教学对象教学内容试验内容课时安排第2页23教学设计教学对象教学内容试验内容课时安排第3页云计算课程教学对象本科生（面向全校学员开放公共选修课，限定100人）计算机科学技术专业软件工程信息与通信相关专业硕士前沿论文研读（不占用课内课时）讨论交流（占用课内课时）在职轮训具备一定工作经验和专业知识背景部队技术干部，经过短期培训，使其进行知识更新。第4页5教学设计教学对象教学内容试验内容课时安排第5页云计算课程教学内容云计算基础概念与理论知识什么是云计算、云计算分类与特点、云计算竞争优势以及云计算发展现实状况和趋势等；经典云计算处理方案了解不一样处理方案特点、异同和应用场景，了解云计算架构中实现可靠性、可伸缩性方法，掌握云计算并行计算思维，了解云计算对于大数据处理主要意义；云计算技术应用实践基于现实问题（如海量数据存放、大数据排序处理、计算π值等问题），经过开源云计算系统应用实践，深入加深对云计算技术了解。第6页7教学设计教学对象教学内容试验内容课时安排第7页云计算课程试验内容落实“学以致用”思想，以知识验证、知识综合、创新设计为标准，设计课程实践内容。主要包含Linux基本操作实践基于虚拟机搭建Hadoop云计算运行环境云存放系统搭建与应用实践基于MapReduce海量数据处理技术应用实践第8页9教学设计教学对象教学内容试验内容课时安排第9页云计算课程课时安排面向本科生强调云计算基础知识普及教育和云计算基础应用实践，对于专业性较强或前沿知识包括较少。课程为20课时，其中试验课程占10课时。面向硕士重视系统架构、技术原理和实现细节分析，提升学员动手实践能力，培养其并行思维。硕士云计算课程为40课时，其中理论课时28课时（含2课时前沿论文研读讨论），试验课时12课时。面向轮训学员在课程知识体系上，轮训学员掌握知识比本科学员深入，同时移除了硕士学员前沿论文研读部分，使其将重点聚焦到云计算概念、体系架构、技术原理和应用场景中。在课时设置上，轮训学员云计算课程为30课时，其中理论课时12课时，试验课时18课时。第10页序号知识分类课程内容知识点学员分类本科生硕士轮训学员1云计算概念与现实状况云计算概念1.1云计算概念起源1.2云计算特征1.3云计算分类1.4云计算体系结构***○********云计算发展现实状况1.5Google、Amazon、微软等国际著名企业云计算发展现实状况1.6中移动、阿里巴巴和盛大等国内企业云计算发展现实状况1.7云计算与物联网、3G和移动互联网等新技术关联1.8云计算优势（成本优势、规模优势）**○○*********2云计算关键技术海量数据存放技术2.1云计算海量数据存放需求分析2.2Google分布式文件系统GFS2.3Amazon基础存放架构Dynamo和简单存放服务S32.4WindowsAzure存放服务2.5开源系统Hadoop云存放系统HDFS*********************海量数据处理技术2.5海量数据处理技术需求分析2.6Google分布式数据处理模型MapReduce2.7WindowsAzure计算服务2.8MapReduce编程技术**○○**********海量数据管理技术2.9数据管理技术基础2.10Google分布式结构表BigTable2.11Google结构化数据管理技术Megastore2.12Amazon简单数据库服务SimpleDB2.13Amazon关系数据库RDS2.14微软云关系数据库SQLAzure**○*○○*************○*○*虚拟化技术2.15Amazon弹性计算云EC22.16VMWare云战略架构2.17VMWare云管理平台vCenter2.18VMWare网络和存放虚拟化技术**○○**********○*第11页序号知识分类课程内容知识点学员分类本科生硕士轮训学员2云计算关键技术其它关键技术2.19Google分布式锁服务Chubby2.20Google应用程序引擎AppEngine2.21Google大规模分布式系统监控基础架构Dapper2.22Amazon简单队列服务SQS2.23WindowsAzureAppFabric2.24Hadoop协调器ZooKeeper○*○○○○**********○*○*3开源云计算系统及应用实践开源云计算系统3.1Google云计算开源实现Hadoop3.2Amazon云计算开源实现Eucalyptus3.3Cassandra3.4Hive3.5VoltDB**○○○********○○○开源云计算系统Hadoop应用实践3.6基于VMWare虚拟机Hadoop集群运行环境搭建3.7HDFS存放环境搭建与可用性实践3.8基于MapReduce大数据排序编程实践3.9基于MapReduce圆周率计算实践**○○***********4云计算研究热点与发展趋势云计算研究热点4.1云计算体系结构研究4.2云计算关键技术研究4.3云计算支撑平台研究4.4云计算应用技术研究4.5云安全技术研究○○○○○**********云计算发展趋势4.6经典云计算学术论文研读4.7最新云计算前沿论文研读与交流○○****○○【注】在学员分类下，*表示该知识点为该类学员了解内容，**为该类学员重点掌握内容，○表示该知识点不需要该类学员掌握。第12页13试验安排云计算试验需要到达目标云计算试验应包含内容已开展试验方案介绍正在进行一些新尝试第13页试验安排云计算试验需要到达目标云计算试验应包含内容已开展试验方案介绍正在进行一些新尝试第14页14云计算试验需要到达目标了解云计算基本工作模式多个计算、存放结点“绑”在一起经过虚拟化提升利用率面向服务基本体系结构了解云系统特征大量结点一起适合处理大任务或大量任务经过软件涣散耦合系统要素第15页15云计算试验需要到达目标巩固以前学过知识并能加以综合利用云计算本身就是综合众多传统技术新型计算模式加深学生对操作系统、网络、分布式系统、数据库、程序设计语言、计算机系统结构等方面知识了解提升动手能力试验过程中必定碰到很多问题，而且现象迥异要求学生能够在了解理论知识基础上，主动思索、细致分析、不停尝试第16页16试验安排云计算试验需要到达目标云计算试验应包含内容已开展试验方案介绍正在进行一些新尝试第17页17云计算试验应包含内容云计算两大使能技术虚拟化面向服务体系结构云计算本身特点经过软件把能力划分或整合，充分利用资源第18页18云计算试验应包含内容Linux操作系统环境熟悉几乎全部开源云计算平台都基于Linux系统，在没有Linux系统环境里搭建云计算系统是难以想象大多学生对Linux系统并不熟悉集群技术把众多商用服务器联合起来，虚拟成一个整体，对外统一提供“超级”服务能力第19页19云计算试验应包含内容虚拟机隔离：用户角度是一台完全独立计算机系统共享：可向进程一样共享CPU资源、共享统一存放资源、在虚拟网络实体网络间共享网络资源高度可配置：用户需要资源可方便配置和更改，资源不足时可进行在线虚拟机迁移虚拟网络灵活高效连接虚拟机确保虚拟网络与实体网络共同构建通信环境第20页20试验安排云计算试验需要到达目标云计算试验应包含内容已开展试验方案介绍正在进行一些新尝试第21页21已开展试验方案介绍Linux基本操作（2课时）试验在VMWare下进行安装ArchLinux系统，能够从比较基本概念去了解操作系统熟悉基本Linux工作方式，掌握基本操作命令后面试验基于此次试验所构建系统进行复制虚拟机磁盘文件并开启多台虚拟机，直观了解虚拟化概念第22页22已开展试验方案介绍简单云存放系统：MooseFS文件系统搭建（4课时）最简单集群系统了解怎样“绑”在一起提供服务可先独立单机搭建再分组构建分布式环境元数据服务器数据存放服务器客户端第23页23已开展试验方案介绍全分布式Hadoop搭建（10课时）分组进行（5-6人/组）HDFS（Hadoop文件系统）Master（主结点）Chunkserver（存放节点）Zookeeper（分布式锁管理器）Paxos算法选举LeaderHBase（Hadoop下NOSQL数据库）NOSQL工作特点存放仍在HDFS第24页24已开展试验方案介绍全分布式Hadoop搭建（10课时）进行单词计数(Wordcount)应用试验进行单机C语言程序单词计数试验比较小数据（几兆字节）、大数据（几百兆字节或更大）用两种方式计算效果差异了解Hadoop是成熟、完备分布式处理框架概念有余力同学可仿照例程自行设计分布式处理程序第25页25试验安排云计算试验需要到达目标云计算试验应包含内容已开展试验方案介绍正在进行一些新尝试第26页26正在进行一些新尝试原有试验条件限制许多机器对硬件虚拟化支持不足（即“半虚拟化”技术）与传统试验环境冲突（试验室多门课程公用）拟开展新试验方案虚拟化试验虚拟网络试验第27页27正在进行一些新尝试虚拟化试验新试验室条件：新对虚拟化支持很好服务器8Coresx8CPUs128GRAM100TB集中存放一台主机足以支持最少50人同时试验经过虚拟化嵌套可做出虚拟机创建、删除、迁移等试验学生可开设更多虚拟机虚拟机资源可共享第28页28OpenStack介绍OpenStack主要组成部分：Nova

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计算服务Swift

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存放服务Glance

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镜像服务Keystone

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认证服务Horizon

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UI服务第29页试验一：OpenStack安装与布署第30页试验二：OpenStack镜像管理创建Linux镜像创建Windows镜像（一）安装操作系统（二）上传Windows镜像第31页试验三：KVM迁移到OpenStack原有KVM迁移到OpenStack中管理能够在OpenStack管理平台中对KVM进行重启，删除，暂停/恢复，VNC操作/lightcloud/kvm2openstack1.经过libvirt将KVM数据采集后存放到novadb中2修改KVM主机名能够经过dashboard管理KVM修改主机名过程需要重启KVM第32页试验四：OpenStack动态迁移OpenStack使用是块迁移，因为没有共享存放只能做块迁移，同时OpenStack也支持共享迁移，共享迁移只能在有共享存放情况下才被使用。执行迁移动动作:首先会去检验目标物理服务器是否有足够内