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1、云计算课程的教学设计与实验安排Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望2教学设计教学对象教学内容实验内容课时安排3教学设计教学对象教学内容实验内容课时安排云计算课程教学对象本科生（面向全校学员开放的公共选修课，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研究生前沿论文研读（不占用课内学时）讨论交流（占用课内学时）在职轮训具备一定工作经验和专业知识背景的部队技术干部，通过短期培训，使其进行知识更新。5教学设计教学对象教学内容实验内容课时安排云计算课程教学内容云计算
2、基础概念与理论知识什么是云计算、云计算的分类与特点、云计算的竞争优势以及云计算的发展现状和趋势等；典型云计算解决方案了解不同解决方案的特点、异同和应用场景，理解云计算架构中实现可靠性、可伸缩性的方法，掌握云计算的并行计算思维，了解云计算对于大数据处理的重要意义；云计算技术应用实践基于现实问题（如海量数据存储、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，进一步加深对云计算技术的理解。7教学设计教学对象教学内容实验内容课时安排云计算课程实验内容贯彻“学以致用”的思想，以知识验证、知识综合、创新设计为原则，设计课程实践内容。主要包括Linux基本操作实践基于虚拟机搭建Hadoop云计
3、算运行环境云存储系统搭建与应用实践基于MapReduce的海量数据处理技术应用实践9教学设计教学对象教学内容实验内容课时安排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涉及较少。课程为20学时，其中实验课程占10学时。面向研究生注重系统架构、技术原理和实现细节分析，提高学员的动手实践能力，培养其并行思维。研究生云计算课程为40学时，其中理论课时28学时（含2学时前沿论文研读讨论），实验课时12学时。面向轮训学员在课程知识体系上，轮训学员掌握的知识比本科学员深入，同时移除了研究生学员的前沿论文研读部分，使其将重点聚焦到云计算的概念、体系架构
4、、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学时，其中理论课时12学时，实验课时18学时。序号知识分类课程内容知识点学员分类本科生研究生轮训学员1云计算的概念与现状云计算的概念1.1 云计算概念的起源1.2 云计算的特征1.3 云计算的分类1.4 云计算的体系结构*云计算的发展现状1.5 Google、Amazon、微软等国际知名公司云计算发展现状1.6 中移动、阿里巴巴和盛大等国内公司云计算发展现状1.7 云计算与物联网、3G和移动互联网等新技术的关联1.8 云计算的优势（成本优势、规模优势）*2云计算的关键技术海量数据存储技术2.1 云计算海量数据存储需求分析2.2 Go
5、ogle分布式文件系统GFS2.3 Amazon的基础存储架构Dynamo和简单存储服务S32.4 Windows Azure存储服务 2.5 开源系统Hadoop的云存储系统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的分布式数据处理模型MapReduce2.7 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的分布式结构表BigTable2.11 Google的结构化数据管理技术Megastore2.12 Amazon的简单数据库服务SimpleDB2.13 Amazon的
6、关系数据库RDS2.14 微软云关系数据库SQL Azure*虚拟化技术2.15 Amazon的弹性计算云EC22.16 VMWare的云战略架构2.17 VMWare的云管理平台vCenter2.18 VMWare的网络和存储虚拟化技术*序号知识分类课程内容知识点学员分类本科生研究生轮训学员2云计算的关键技术其他关键技术2.19 Google的分布式锁服务Chubby2.20 Google应用程序引擎AppEngine2.21 Google大规模分布式系统的监控基础架构Dapper2.22 Amazon的简单队列服务SQS2.23 Windows Azure AppFabric2.24 Ha
7、doop的协调器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Hadoop3.2 Amazon云计算开源实现Eucalyptus3.3 Cassandra3.4 Hive3.5 VoltDB*开源云计算系统Hadoop应用实践3.6 基于VMWare虚拟机的Hadoop集群运行环境搭建3.7 HDFS存储环境搭建与可用性实践3.8 基于MapReduce的大数据排序编程实践3.9 基于MapReduce的圆周率计算实践*4云计算的研究热点与发展趋势云计算的研究热点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
8、 云计算应用技术研究4.5 云安全技术研究*云计算的发展趋势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。13实验安排云计算实验需要达到的目标云计算实验应包含的内容已开展的实验方案简介正在进行的一些新的尝试14实验安排云计算实验需要达到的目标云计算实验应包含的内容已开展的实验方案简介正在进行的一些新的尝试15云计算实验需要达到的目标理解云计算的基本工作模式多个计算、存储结点“绑”在一起通过虚拟化提高利用率面向服务的基本体系结构理解云系统的特征大量结点一起适合处理
9、大任务或大量任务通过软件松散的耦合系统要素16云计算实验需要达到的目标巩固以前学过的知识并能加以综合运用云计算本身就是综合众多传统技术的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的理解提高动手能力实验过程中必然遇到诸多问题，而且现象迥异要求学生能够在理解理论知识的基础上，积极思考、细致分析、不断尝试17实验安排云计算实验需要达到的目标云计算实验应包含的内容已开展的实验方案简介正在进行的一些新的尝试18云计算实验应包含的内容云计算的两大使能技术虚拟化面向服务的体系结构云计算本身的特点通过软件把能力划分或整合，充分利用资源19云计算实验应包含的
10、内容Linux操作系统环境的熟悉几乎所有开源云计算平台都基于Linux系统，在没有Linux系统的环境里搭建云计算系统是难以想象的大多学生对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”的服务能力20云计算实验应包含的内容虚拟机隔离：用户角度是一台完全独立的计算机系统共享：可向进程一样共享CPU资源、共享统一的存储资源、在虚拟网络实体网络间共享网络资源高度可配置：用户需要的资源可方便的配置和更改，资源不足时可进行在线的虚拟机迁移虚拟网络灵活高效连接虚拟机的保证虚拟网络与实体网络共同构建通信环境21实验安排云计算实验需要达到的目标云计算实验应包含的内
11、容已开展的实验方案简介正在进行的一些新的尝试22已开展的实验方案简介Linux基本操作（2学时）实验在VMWare下进行安装ArchLinux系统，能够从比较基本的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的实验基于本次实验所构建的系统进行复制虚拟机磁盘文件并开启多台虚拟机，直观理解虚拟化概念23已开展的实验方案简介简单云存储系统：MooseFS文件系统的搭建（4学时）最简单的集群系统理解如何“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储服务器客户端24已开展的实验方案简介全分布式的Hadoop搭建（10学时）分组进行（5-6人/组）HDF
12、S（Hadoop文件系统）Master（主结点）Chunkserver（存储节点）Zookeeper（分布式锁管理器）Paxos算法选举LeaderHBase（Hadoop下NOSQL数据库）NOSQL的工作特点存储仍在HDFS25已开展的实验方案简介全分布式的Hadoop搭建（10学时）进行单词计数(Wordcount)应用的实验进行单机C语言程序的单词计数实验比较小数据（几兆字节）、大数据（几百兆字节或更大）用两种方式计算的效果差异理解Hadoop是成熟、完备的分布式处理框架的概念有余力的同学可仿照例程自行设计分布式处理程序26实验安排云计算实验需要达到的目标云计算实验应包含的内容已开展的
13、实验方案简介正在进行的一些新的尝试27正在进行的一些新的尝试原有实验条件的限制许多机器对硬件虚拟化支持不足（即“半虚拟化”技术）与传统实验环境冲突（实验室多门课程公用）拟开展的新的实验方案虚拟化实验虚拟网络实验28正在进行的一些新的尝试虚拟化实验新的实验室条件：新的对虚拟化支持较好的服务器8Coresx8CPUs128GRAM100TB集中存储一台主机足以支持至少50人同时实验通过虚拟化嵌套可做出虚拟机创建、删除、迁移等实验学生可开设更多虚拟机虚拟机资源可共享OpenStack简介OpenStack的重要构成部分：Nova-计算服务Swift-存储服务Glance-镜像服务Keystone-认证服务Horizon-UI服务实验一：OpenStack的安装与部署实验二：OpenStack镜像管理创建创建Linux镜像镜像创建创建Windows镜像镜像（一）安装操作系统（一）安装操作系统（二）上传（二）上传Windows镜像镜像实验三：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https:/
