云计算程教学设计与实验安排公开课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,“云计算”课程教学设计与试验安排,解放军理工大学,胥光辉,(xu_guanghui126.),第1页,2,教学设计,教学对象,教学内容,试验内容,课时安排,第2页,3,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,信息与通信有关专业,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,具有一定工作经验和专业知识背景部队技术干部，通过短期培训，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,理解不一样样处理方案特点、异同和应用场景，理解云计算架构中实现可靠性、可伸缩性措施，掌握云计算并行计算思维，理解云计算对于大数据处理重要意义；,云计算技术应用实践,基于现实问题（如海量数据寄存、大数据排序处理、计算值等问题），通过开源云计算系统应用实践，深入加深对云计算技术理解。,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,贯彻“学以致用”思想，以知识验证、知识综合、创新设计为原则，设计课程实践内容。重要包括,Linux基本操作实践,基于虚拟机搭建Hadoop云计算运行环境,云寄存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，提高学员动手实践能力，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，同步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,1.5 Google、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,2.2 Google分布式文件系统GFS,2.3 Amazon基础存放架构Dynamo和简单存放服务S3,2.4 Windows Azure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,2.6 Google分布式数据处理模型MapReduce,2.7 Windows Azure计算服务,2.8 MapReduce编程技术,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,海量数据管理技术,2.9 数据管理技术基础,2.10 Google分布式结构表BigTable,2.11 Google结构化数据管理技术Megastore,2.12 Amazon简单数据库服务SimpleDB,2.13 Amazon关系数据库RDS,2.14 微软云关系数据库SQL Azure,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,虚拟化技术2.15 Amazon弹性计算云EC2,2.16 VMWare云战略架构,2.17 VMWare云管理平台vCenter,2.18 VMWare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,2.19 Google分布式锁服务Chubby,2.20 Google应用程序引擎AppEngine,2.21 Google大规模分布式系统监控基础架构Dapper,2.22 Amazon简单队列服务SQS,2.23 Windows Azure AppFabric,2.24 Hadoop协调器ZooKeeper,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,3,开源云计算系统及应用实践,开源云计算系统,3.1 Google,云计算开源实现,Hadoop,3.2 Amazon,云计算开源实现,Eucalyptus,3.3 Cassandra,3.4 Hive,3.5 VoltDB,*,*,*,*,*,*,*,*,*,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,3.7 HDFS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，*表达该知识点为该类学员理解内容，*为该类学员重点掌握内容，表达该知识点不需要该类学员掌握。,第12页,13,试验安排,云计算试验需要抵达目旳,云计算试验应包括内容,已开展试验方案简介,正在进行某些新尝试,第13页,14,试验安排,云计算试验需要抵达目旳,云计算试验应包括内容,已开展试验方案简介,正在进行某些新尝试,第14页,15,云计算试验需要抵达目旳,理解云计算基本工作模式,多种计算、寄存结点“绑”在一起,通过虚拟化提高运用率,面向服务基本体系构造,理解云系统特性,大量结点一起,适合处理大任务或大量任务,通过软件松散耦合系统要素,第15页,16,云计算试验需要抵达目旳,巩固此前学过知识并能加以综合运用,云计算自身就是综合众多老式技术新型计算模式,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、计算机系统构造等方面知识理解,提高动手能力,试验过程中必然碰到诸多问题，并且现象迥异,规定学生可以在理解理论知识基础上，积极思索、细致分析、不停尝试,第16页,17,试验安排,云计算试验需要抵达目旳,云计算试验应包括内容,已开展试验方案简介,正在进行某些新尝试,第17页,18,云计算试验应包括内容,云计算两大使能技术,虚拟化,面向服务体系构造,云计算自身特点,通过软件把能力划分或整合，充足运用资源,第18页,19,云计算试验应包括内容,Linux操作系统环境熟悉,几乎所有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，虚拟成一种整体，对外统一提供“超级”服务能力,第19页,20,云计算试验应包括内容,虚拟机,隔离：顾客角度是一台完全独立计算机系统,共享：可向进程同样共享CPU资源、共享统一寄存资源、在虚拟网络实体网络间共享网络资源,高度可配置：顾客需要资源可以便配置和更改，资源局限性时可进行在线虚拟机迁移,虚拟网络,灵活高效连接虚拟机保证,虚拟网络与实体网络共同构建通信环境,第20页,21,试验安排,云计算试验需要抵达目旳,云计算试验应包括内容,已开展试验方案简介,正在进行某些新尝试,第21页,22,已开展试验方案简介,Linux基本操作（2课时）,试验在VMWare下进行,安装ArchLinux系统，可以从比较基本概念去理解操作系统,熟悉基本Linux工作方式，掌握基本操作命令,背面试验基于本次试验所构建系统进行,复制虚拟机磁盘文献并启动多台虚拟机，直观理解虚拟化概念,第22页,23,已开展试验方案简介,简朴云寄存系统：MooseFS文献系统搭建（4课时）,最简朴集群系统,理解怎样“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,数据寄存服务器,客户端,第23页,24,已开展试验方案简介,全分布式Hadoop搭建（10课时）,分组进行（5-6人/组）,HDFS（Hadoop文献系统）,Master（主结点）,Chunkserver（寄存节点）,Zookeeper（分布式锁管理器）,Paxos算法选举Leader,HBase（Hadoop下NOSQL数据库）,NOSQL工作特点,寄存仍在HDFS,第24页,25,已开展试验方案简介,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,理解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,26,试验安排,云计算试验需要抵达目旳,云计算试验应包括内容,已开展试验方案简介,正在进行某些新尝试,第26页,27,正在进行某些新尝试,原有试验条件限制,许多机器对硬件虚拟化支持局限性（即“半虚拟化”技术）,与老式试验环境冲突（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,28,正在进行某些新尝试,虚拟化试验,新试验室条件：新对虚拟化支持很好服务器,8 Cores x 8CPUs,128G RAM,100TB集中寄存,一台主机足以支持至少50人同步试验,通过虚拟化嵌套,可做出虚拟机创立、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,OpenStack简介,OpenStack重要构成部分：,Nova-计算服务,Swift-寄存服务,Glance-镜像服务,Keystone-认证服务,Horizon-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,创立Linux镜像,创立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,可以在OpenStack管理平台中对KVM进行重启，删除，暂停/恢复，VNC操作,s:/github./lightcloud/kvm2openstack,1.通过libvirt将KVM数据采集后寄存到novadb中,2 修改KVM主机名,可以通过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，由于没有共享寄存只能做块迁移，同步OpenStack也支持共享迁移，共享迁移只能在有共享寄存状况下才被使用。,执行迁移动动作:,首先会去检查目旳物理服务器与否有足够内存，虚拟CPU，磁盘，磁盘大小必须不小于目前所要迁移虚拟机磁盘大小,同步文献到目旳物理服务器 rsync-rS/var/./vmdir nova9x:/var/./vmdir,检查目旳物理服务器与否已经存在backingfile，假如存在不一样样时，否则同步,执行迁移 xm migrate xmname destHost-live,删除源物理服务器虚拟机 xm delete vmname,第33页,试验五：OpenStack构建私有云,第34页,35,谢谢！,第35页,