《云计算技术与应用》教学大纲

《云计算技术与应用》教学大纲课程编号：13180515英文名称：CloudComputingTechnology&Application学分：3学时：总学时64学时，其中理论32学时，实践32学时先修课程：程序设计课程类别：专业拓展课程授课对象：计算机科学与技术专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第5学期一、课程描述和目标《云计算技术与应用》是就计算机科学与技术和软件工程专业中一门综合性很强的基础课程，主要内容包括云计算的定义和背景、云计算的关键技术（如分布式计算、虚拟化技术、分布式海量数据存储技术、云管理平台技术、并行编程技术和数据管理技术）、云交付模型（如软件即服务、平台即服务、基础设施即服务和容器即服务）、云部署模式（如公有云、私有云和混合云）、云计算机制（如云计算设施机制、云管理机制和特殊云机制）、虚拟化相关知识、分布式文件系统、分布式存储系统、数据处理与并行编程、云安全、云计算应用等。本课程拟达到的课程目标:通过本课程的学习，学生的计算思维能明显提升，能够通过编写程序研究与计算机相关的复杂工程问题。具体的课程目标如下：课程目标1：从云计算的基本概念入手，由浅入深学习云计算的各种相关知识，。课程目标2：学会云计算的相关关键技术和云部署模式，以及云计算机制。课程目标3：通过实践学习AWS、阿里云、腾讯云华为云、Hardoop平台搭建与数据分析和容器云的操作与应用，以梳理知识脉络和要点的方式，让学生掌握云计算的相关思想。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点4-2：能够根据计算机相关领域的复杂工程问题的研究对象及其特征，制定研究方法和技术路线，设计实验方案。课程目标1H指标点5-2：能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专业模拟软件，对计算机软硬件系统在设计与实施等过程中的复杂工程问题进行分析、计算与设计。课程目标2M指标点5-3：能够针对具体系统模块，开发或选用满足特定需求的现代工具，模拟、预测计算机软硬件系统在设计与实施等过程中的专业问题，并能够分析其局限性。课程目标3M三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1云计算概论与云计算基础1. 了解云计算的定义和它的历史背景2.了解学好云计算的方式方法3.了解分布式计算和云计算的关键技术，云计算的关键技术包括虚拟化技术、分布式海量数据存储技术、云管理平台技术、并行编程技术和数据管理技术、数据管理技术4.掌握四种云交付模型，分别是软件即服务、平台即服务、基础设施即服务，并掌握前三种基本模型之间的区别5.掌握三种云部署模式，分别是公有云、私有云和混合云6.了解云计算的优势和典型的云应用7.了解典型的云应用8.了解云计算与大数据的关系树立学好专业知识、助力中国梦的信念；获取仰望星空、探索创新的精神动力4讲授演示练习课程目标1课程目标22云计算机制1. 掌握云基础设施机制、云管理机制和特殊云机制2. 掌握每一种机制的概念、特点和作用树立学好专业知识、助力中国梦的信念；获取仰望星空、探索创新的精神动力4讲授演示练习课程目标1课程目标23虚拟化1. 了解虚拟化技术2. 了解虚拟化技术的分类3. 掌握系统虚拟化、虚拟化与云计算4. 了解相关开源技术以及虚拟化未来的发展趋势5.了解虚拟化的发展历史以及虚拟化带来的好处树立学好专业知识、助力中国梦的信念；获取仰望星空、探索创新的精神动力4讲授演示练习课程目标24云安全1. 了解云计算中产生的安全问题，掌握云安全以及云安全相关术语2. 掌握目前常见的云安全威胁3. 掌握实现云安全的防护策略4. 掌握四个典型的云安全应用以及要实现云应用需要解决的问题树立学好专业知识、助力中国梦的信念；获取仰望星空、探索创新的精神动力4讲授演示练习课程目标25分布式文件系统1. 了解分布式文件系统的概念2. 掌握分布式文件系统的基本架构，包含服务器、数据分布以及服务器间的协议3. 重点掌握两种分布式文件系统，分别是GFS和HDFS，包括它们的基本概念、架构设计、实现流程以及特点分析4. 了解分布式应用协调器ZooKeeper5. 了解云存储的基本概念、分类、结构模型以及典型应用树立学好专业知识、助力中国梦的信念；获取仰望星空、探索创新的精神动力4讲授演示练习课程目标26数据处理与并行编程1. 了解云计算中的数据处理和并行编程的相关概念，掌握数据密集型计算2. 掌握分布式数据处理3. 掌握并行编程模型MapReduce和Hadoop树立学好专业知识、助力中国梦的信念；获取仰望星空、探索创新的精神动力4讲授演示练习课程目标27分布式存储系统1. 了解分布式存储系统的概念2. 掌握NoSQL数据库概念3. 掌握分布式存储系统Bigtable概念4. 掌握分布式存储系统Hbase和多元数据的管理与应用的相关概念树立学好专业知识、助力中国梦的信念；获取仰望星空、探索创新的精神动力4讲授演示练习课程目标28云计算的应用1. 了解常见的云计算应用2. 了解谷歌的云计算平台和应用3. 了解亚马逊的弹性计算云4. 了解IBM的蓝云计算平台5.了解清华大学透明计算平台6.了解阿里云和MicrosoftAzure树立学好专业知识、助力中国梦的信念；获取仰望星空、探索创新的精神动力4讲授演示练习课程目标3合计32序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1Hadoop安装与使用在虚拟机Ubuntu上安装Hadoop单机模式和集群;编写一个用Hadoop处理数据的程序。8验证课程目标1课程目标22分布式存储系统的安装与使用配置安装NoSQL，简单编程;配置安装HBase,简单编程。8验证课程目标2课程目标33了解HDFS、MapReduce和Spark编程利用HDFS、MapReduce和Spark编程，运行Benchmark实验数据集测试。8验证课程目标2课程目标34了解CloudSim编程掌握云计算仿真平台软件的安装、配置和使用8综合课程目标3合计=SUM(ABOVE)32四、课程教学方法理论教学：主要采用课堂讲授、程序演示、小组讨论等方式。实验教学：项目讲解、学生自主实验、个别辅导、程序分析等方式。五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容主要由平时作业、章节测试、实验、期末考核组成，均按百分制计分，其中期末考核成绩占50%、平时作业成绩占10%、课堂表现成绩占10%、实验成绩占30%。2.课程目标达成考核与评价序号考核方式课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）合计1平时作业433102课堂表现433103实验5205304期末考试30101050课程目标对应分值433621100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。能够利用理论知识识别、分析领域相关专业问题。按时完成，70%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握较到位。能够较好利用理论知识识别、分析领域相关专业问题。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握基本到位。利用理论知识对领域相关专业问题有一定的识别、分析。不交和补交，50%以下的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。不能利用理论知识对领域相关专业问题进行识别、分析。2.课堂表现评价标准出勤，迟到1次扣0.5分，无故旷课1次扣1分；上课玩手机1次扣1分，扰乱课堂秩序1次扣1分；参与课堂讨论加1分。3.实验评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分实验独立正确完成实验内容，方法具有一定的创新性，认真撰写实验报告和实验心得和总结。独立正确完成实验，方法没有太多创新，提交实验报告和总结。完成实验，结果基本正确，实验报告和总结比较随意。实验没有完成，或结果不正确，没有提交实验报告和实验总结。4.期末闭卷考核与评价标准根据期末考试及评分标准评分（百分制）。六、教材与参考书（一）推荐教材1．吕云翔，柏燕峥，许鸿智