云计算基础架构与实践教案.docx

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云计算基础架构与实践教案

云计算基础架构与实践教案

教案课课程程名名称云计算基础架构与实践课课程程代代码系（（部））教研室（（实验室））授授课课教教师职称年月

1课程名称云计算基础架构与实践总计：

56学时课程类别专业课课程代码讲授：

2200学时实验：

3366学时上机：

学时其他：

学时授课教师学分授课对象教材和主要参考资料徐文义《云计算基础架构与实践》人民邮电出版社20__.2课程简介云计算基础架构与实践是计算机网络技术相关专业的一门专业基础课程，系统介绍云计算基础架构与实践的相关内容，共划分为5个项目，“项目一：

云计算的认知与体验”主要介绍了云计算的概念与发展趋势、云计算的架构内涵与关键技术、云计算基础架构等内容，“项目二：

云计算存储架构部署”主要介绍了共享存储模型、磁盘存储阵列、存储网络、共享文件系统等内容，“项目三：

云计算网络架构部署”主要介绍了网络总体架构、接入层网络、主机网络虚拟化、网络流量平面等内容，“项目四：

桌面云设计与部暑”主要介绍了云接入技术、桌面云和VMwareView桌面云等内容，“项目五：

私有云设计与部署”主要介绍了私有云和CloudStack私有云平台。

同时，针对每个项目内容设计了多个实训任务，通过练习和操作实践，帮助学习者巩固所学的内容。

通过本课程的学习，使学生能够在已有的计算机基础知识的基础上，对云计算基础架构有一个系统的、全面的了解，掌握架构一个私有云所必需的基本理论、基本知识和基本技能，从而能成功架构一个企业的私用云。

教学难点重点1．云计算的基本概念、特点、系统架构、分类、关键技术、资架构、服务支付、云计算运维流程建设；

2．DAS存储技术、NAS存储技术、SAN存储技术；

3．VMwarevSphere总体架构、虚拟储存域网络技术（VSAN），SDN的相关知识；

4．云接入的定义、优点，桌面云的定义、优缺点、基本架构、VMwareView体系结构与规划原则；

5．私有云的定义、优点、逻辑架构和核心技术，CloudStack各组件功能，企业如何建设私有云平台、私有云安全性解决方案。

2教案一：

云计算的认知与体验授课

题目：

项目一云计算的认知与体验授课方式（请打√）理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排8教学大纲要求：

掌握云计算的基本概念、系统架构、分类，了解云计算的发展趋势、关键技术、资架构、服务支付等相关知识。

教学目标：

11．知识目标

（1）掌握云计算的基本概念、系统架构、分类，了解云计算的发展趋势；

（2）了解云计算的关键技术、资架构、服务支付等；

（3）了解云计算给IT服务管理带来的影响和变更。

22．能力目标

（1）能解释导致成功接受云计算的典型步骤，并说明它对组织的意义；

（2）能从节、开流的角度衡量分析^p云计算框架的优劣；

（3）能熟练使用XX、Google等搜索系统；

（4）能熟练使用Viso绘图软件绘制云计算架构图；

（5）能熟练安装与使用VM虚拟机软件。

教学重点及难点：

重点：

云计算的基本概念、特点、系统架构、分类、关键技术、资架构、服务支付难点：

云计算架构的关键技术、云计算运维流程建设作业、讨论题、思考题：

详见课本“1.7习题”部分。

课后总结分析^p：

教学内容备注主要教学内容（提纲）：

一、理论教学内容1.4.1云计算的基础概述1．云计算的特点目前，云计算没有统一的定义。

云计算的定义主要包括如下几种。

（1）维基百科对云计算定义为：

云计算将IT相关的能力以服务的方式提供给用户，允许用户在不了解提供服务的技术、没有相关知识以及设备操作能力的情况下，通过Inter获取需要的服务。

（2）中国云计算网将云计算定义为：

云计算是分布式计算（DistributedComputing）、并行计算（ParallelComputing）和网格计算（GridComputing）的发展，或者说是这些科学概念的商业实现（云计算发展历程见图1-1所示）。

（3）在综合多个云计算的定义之后，我们给“云”下了如下定义。

云是一个包含大量可用虚拟资（例如硬件、开发平台以及I/O服务）的

3资池。

这些虚拟资可以根据不同的负载动态地重新配置，以达到更优化的资利用率。

这种资池通常由基础设施提供商按照服务等级协议（ServiceLevelAgreement，SLA）采用用时付费（Pay2Per2Use，PPU）的模式开发管理。

综上，“云计算”是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。

正如云计算概念指出，云计算一方面是虚拟化技术（Virtualization）、效用计算（UtilityComputing）、_aaS（包括IaaS、PaaS、SaaS等）等技术混合演进并跃升的结果；另一方面是并行计算（ParallelComputing）、分布式计算（DistributedComputing）和网格计算（GridComputing）的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。

2．云计算的特点1）超大规模；2）虚拟化；3）高可靠性；4）通用性；5）高可扩展性；6）按需服务；7）极其廉价；8）安全；9）方便。

1.4.2云计算的分类从服务方式角度来划分的话，云计算大体上来说可分为三种：

为公众提供开放的计算、存储等服务的“公有云”，如XX的搜索和各种邮箱服务等；部署在防火墙内，为某个特定组织提供相应服务的“私有云”；以及将以上两种服务方式进行结合的“混合云”。

从技术的角度来讲，云计算可分为四层：

HAAS（硬件即服务）、IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务），并有逐步向_aaS发展的态势。

1.4.3云计算的发展趋势云计算的研究始于Google公司公布其三大关键技术GFS、MapReduce和BigTable以后，各大IT厂商包括、IBM、Amazon等和研究机构都争相对云计算展开了各自的研究，并实现或提供云计算服务、云计算产品与云计算解决方案，云计算技术已经成为了IT界最受关注和发展最快的技术。

总体来说，云计算的资相对集中，主要以数据中心的形式对资虚拟化后提供底层资的使用，并不强调虚拟组织（VirtualOrganization，VO）的概念。

目前，云计算的商业实现与技术平台在业界还没有统一的标准与定义，基于云计算的产品与服务种类繁多，由于关注点不同，其分类标准也不一。

无论哪种分类，通过对云计算的理论和实现产品的分析^p和研究，可以认为云计算是虚拟化（Virtualization）技术、效用计算（UtilityComputing）、软件即服务（SaaS）、平台即服务（PaaS）、基础实施即服务（IaaS）的结合。

这里强调基于IT资的服务，正是云计算的固有特色，它通常以第三方拥有的机制提供这些服务，用户只关心需要的服务，一切计算交由云计算中心进行透明访问处理。

另外，云计算被认为是继分布式计算、并行计算和网格计算等之后计算模式的最新发展，云计算通过将各种互联的计算、存储、数据、应用等资进行有效整合、多层次的虚拟化与抽象，未来用户只需连接网络便可透明使用云计算强大的计算与存储能力。

云计算未来主要有两个发展方向：

一个是构建与应用程序紧密结合的大规模底层基础设施，使得应用能够扩展到很大的规模；另一个是通

4过构建新型的云计算应用程序，在网络上提供更加丰富的用户体验。

第一个发展趋势能够从现有的云计算研究状况中体现出来，详见上一节的分析^p。

而在云计算应用的构造上，很多新型的社会服务型网络，如等，已经体现了这个发展趋势，而在研究上则更加注重如何通过云计算基础平台将多个业务融合起来。

1.4.4云计算的总体架构从云计算的相关定义可知，对用户而言，云计算更多地体现的是它所能提供的服务。

在服务方面，主要以提供用户基于云的各种服务为主，共包含三个层次：

其一是软件即服务（SoftwareasaService，简称SaaS）），这层的作用是将应用主要以基于Web的方式提供给客户；其二是平台即服务（（PlatformasaService，简称PaaS）），这层的作用是将一个应用的开发和部署平台作为服务提供给用户；

其三是基础架构即服务（（InfrastructureasaService，简称IaaS）），这层的作用是将各种底层的计算（比如虚拟机）和存储等资作为服务提供给用户。

从用户角度而言，这三层服务，它们之间关系是独立的，因为它们提供的服务是完全不同的，而且面对的用户也不尽相同。

但从技术角度而言，云服务这三层之间的关系并不是独立的，而是有一定依赖关系的，比如一个SaaS层的产品和服务不仅需要使用到SaaS层本身的技术，而且还依赖PaaS层所提供的开发和部署平台或者直接部署于IaaS层所提供的计算资上。

此外，PaaS层的产品和服务也很有可能构建于IaaS层服务之上。

在管理方面，主要以云管理层为主，它的主要功能是确保整个云计算中心能够安全和稳定的运行，并且能够被有效地管理。

1.4.5云计算架构的关键技术1．虚拟化技术（vmware）虚拟化指的是计算、存储、网络等资的一种逻辑表示，并不拘泥于这些资的实现方式、物理包装和物理位置等限制。

为使人们能够更加充分合理地利用计算资，依据应用需求灵活地构建计算环境，通常可以采用虚拟化（Virtualization）技术对计算资进行动态组织。

从而提高计算资的使用效率，真正实现透明、高效、可定制地按需使用计算资。

这里提及的计算资，主要包括、内存，数据资、存储资以及网络资等，它们是资聚合的基础。

因此在资发现的基础上，动态高效地对这些资进行合理组织形成计算环境也是需要考虑的一个重要议题。

虚拟化技术作为网格计算与云计算的支撑技术，最终为充分利用已有资并及节省成本，必须采用结合虚拟化技术动态实时地聚合与分配网络中的可计算资。

有利于大规模并行计算。

虚拟化技术是云计算实现的关键技术，通过虚拟化可以为应用提供灵活可变、可扩展的服务。

从系统层次结构来看，虚拟机的本质特征在于：

利用下层应用或系统的支持为上层应用或系统提供不同的接口，按照虚拟机所在的中间层位置的不同，可以分为：

硬件抽象层虚拟机、操作系统层虚拟机、应用程序编程接口（licationProgrammingInterface，API）层虚拟机和编程语言层虚拟机四类。

52．分布式海量数据存储分布式文件系统按网络的连接方式划分，可分为：

DAS（DirectAttachedStorage：

直连存储）、NAS（workAttachedStorage：

网络附属存储）和SAN（StorageAreawork：

存储区域网）。

传统的存储方式大都采用DAS方式，各种存储设备通过诸如IDE或SCSI等I/O总线与服务器相连，效率较低。

NAS是一种存储设备，采用的协议包括NFS（SunUNI_）和CIFS（NT/dows）。

SAN是一种利用FibreChannel等互联协议连接起来的可以在服务器和存储系统之间直接传送数据的存储网络系统。

SAN是以网络为中心的存储结构，它是采用独特的技术（如FC）构建的、与原有LAN网络不同的一个专用的存储网络，存储设备和SAN中的应用服务器之间采用的是blockI/O的方式进行数据交换，SAN的价