课程概述

云计算是继1980年代大型计算机到客户端-服务器的大转变之后信息技术领域又一次巨变。从技术上看,大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据的特色在于对海量数据的挖掘, 但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库、云存储和虚拟化技术。“云计算技术与应用”课程在介绍云计算历史、发展及趋势的基础上，重点介绍云计算关键技术、基础架构及各种主流解决方案。课程主要内容包括：云计算概述、云计算关键技术、云服务体系、云计算主流解决方案（Google云计算、Amazon云计算、IBM云计算等）、开源云计算与大数据处理平台（OpenStack、Hadoop等）。由于云计算是近年来计算机科学技术中的研究和应用热点，技术平台更新快，因此本课程会紧密跟踪主流云计算技术及发展，拓宽学生知识面。

证书要求

本课程为考试课，考试采取“闭卷”的方式进行。主要考查云计算的基础知识、典型云计算技术体系、关键云计算技术和算法基本概念、基本理论和基本知识，测评学生的理解、判断、分析、综合等能力。

在课程评价方面，以平时考勤，实验报告、作业等作为考察学生平时学习成果的主要依据，结合期末考试综合评定学生成绩。

 总成绩=平时成绩+期末考试成绩


说明：

本课程成绩中平时成绩由以下几部分组成：

1）考勤

2）作业

3）实验报告 

4）完成课后单元测验题情况。本课程单元测验题型主要由单选、多选等客观题题型组成，具体时间会在课程公告中提醒大家。




预备知识

学习本课程前应具备以下几个方面的预备知识：

 l） 先修计算机网络，理解计算机组成原理的基本知识；

2） 先修操作系统原理具备基础的操作系统知识，掌握基本Linux操作命令；

3） 理解计算机网络的基本原理；

4） 掌握基础的Java编程语言。


授课大纲

第一章 大数据与云计算

[教学目的]

       通过本章教学，是学生明确云计算的性质、基本内容，掌握关于云计算的基础知识，了解本门课程的教学要求和学习方法。

 

[教学要求]

了解云计算发展现状，理解云计算的实现机制。

 

[重点难点]

重点：分布式计算和云计算技术的基本概念。

难点：云计算技术的内涵。

 

[教学内容]

第一节 大数据时代

第二节 云计算――大数据的计算

第三节 云计算发展现状

第四节 云计算实现机制

第五节 云计算压倒性的成本优势

 

第二章 Google云计算原理与应用

[教学目的]

       通过本章教学，使学生明确Google云计算体系的基本内容，了解Google云计算体系的结构和组成部分。

 

[教学要求]

了解Google云计算的基本思想和基础成分。

 

[重点难点]

重点：Google云计算基本概念

难点：Google文件系统GFS，分布式数据处理MapReduce，分布式锁服务Chubby，分布式结构化数据表Bigtable。

 

[教学内容]

第一节 Google文件系统GFS

第二节 分布式数据处理MapReduce

第三节 分布式锁服务Chubby

第四节 分布式结构化数据表Bigtable

第五节 分布式存储系统Megastore

第六节 大规模分布式系统的监控基础架构Dapper

第七节 海量数据的交互式分析工具Dremel

第八节 内存大数据分析系统PowerDrill

第九节 Google应用程序引擎

 

第三章 Amazon云计算AWS

[教学目的]

       通过本章教学，使学生了解Amazon云计算体系。

 

[教学要求]

了解Amazon云计算系统的基本组成部分。

 

[重点难点]

重点：基础存储架构Dynamo。

难点：弹性计算云EC2，简单存储服务S3，非关系型数据库服务SimpleDB和DynamoDB，关系数据库服务RDS。

 

[教学内容]

第一节 基础存储架构Dynamo

第二节 弹性计算云EC2

第三节 简单存储服务S3

第四节 非关系型数据库服务SimpleDB和DynamoDB

第五节 关系数据库服务RDS

第六节 简单队列服务SQS

第七节 内容推送服务CloudFront

第八节 其他Amazon云计算服务

第九节 AWS应用实例

 

第四章 微软云计算Windows Azure

[教学目的]

       通过本章教学，使学生了解微软云计算系统。

 

[教学要求]

       了解微软云计算系统Windows Azure的基本组成。

 

[重点难点]

重点：微软云操作系统Windows Azure体系、组成成分和特点。

难点：微软云关系数据库SQL Azure，Windows Azure AppFabric，Windows Azure Marketplace，应用Windows Azure服务平台。

 

[教学内容]

第一节 微软云计算平台

第二节 微软云操作系统Windows Azure

第三节 微软云关系数据库SQL Azure

第四节 Windows Azure AppFabric

第五节 Windows Azure Marketplace

第六节 Windows Azure服务平台

 

第五章 Hadoop 2．0：主流开源云架构

[教学目的]

       通过本章教学，使学生了解Hadoop 2.0的基本思想和实现机制

 

[教学要求]

了解Hadoop 2.0的基本结构和设计思想。

 

[重点难点]

重点：Hadoop 2．0简述，Hadoop 2．0体系架构，MapReduce工作原理，HDFS相关概念

难点：Hadoop 2．0部署，Hadoop 2．0访问接口，Hadoop 2．0编程接口。MapReduce工作机制和apReduce作业的执行流程及开发技术

 

[教学内容]

第一节 引例

第二节 Hadoop 2．0简述

第三节 Hadoop 2．0部署

第四节 Hadoop 2．0体系架构

第五节 Hadoop 2．0访问接口

第六节 Hadoop 2．0编程接口

 

第六章 Hadoop 2．0大家族

[教学目的]

       通过本章教学，使学生了解Hadoop家族的组成部分。

 

[教学要求]

了解Hadoop家族的组成部分

 

[重点难点]

重点：Hadoop 2．0大家族，HBase系统开发技术，Hive系统开发技术

难点：HDFS的基本操作技术，HBase编程开发技术，Hive数据存储和数据操作技术。

 

[教学内容]

第一节 Hadoop 2．0大家族概述

第二节 ZooKeeper

第三节 Hbase

第四节 Pig

第五节 Hive

第六节 Oozie

第七节 Flume

第八节 Mahout

第九节 小结

 

第七章 虚拟化技术

[教学目的]

       通过本章教学，使学生了解虚拟化技术的设计思想和实现机制

 

[教学要求]

       了解虚拟化技术的实现机制

 

[重点难点]

重点：虚拟化技术，虚拟化动态基础架构技术。

难点：服务器虚拟化，存储虚拟化，网络虚拟化，桌面虚拟化。

 

[教学内容]

第一节 虚拟化技术简介

第二节 服务器虚拟化

第三节 存储虚拟化

第四节 网络虚拟化

第五节 桌面虚拟化

 

第八章 OpenStack开源虚拟化平台

[教学目的]

       通过本章教学，使学生了解OpenStack开源虚拟化平台的基本架构

 

[教学要求]

了解OpenStack开源虚拟化平台的基本架构

 

[重点难点]

重点：OpenStack背景，计算服务Nova；    

难点：对象存储服务Swift，镜像服务Glance

 

[教学内容]

第一节 OpenStack背景介绍

第二节 计算服务Nova

第三节 对象存储服务Swift

第四节 镜像服务Glance

 

第九章 云计算数据中心

[教学目的]

       通过本章教学，使学生了解云计算数据中心的特征和重要技术

 

[教学要求]

了解云计算数据中心的特征和重要技术

 

[重点难点]

重点：云数据中心的特征，云数据中心网络部署，绿色节能技术   

难点：自动化管理和容灾备份

 

[教学内容]

第一节 云数据中心的特征

第二节云数据中心网络部署

第三节 绿色节能技术

第四节 自动化管理

第五节 容灾备份

 

第十章 云计算核心算法

[教学目的]

       通过本章教学，使学生了解云计算中的核心算法

 

[教学要求]

了解云计算核心算法

 

[重点难点]

重点：Paxos算法  ，DHT算法，Gossip协议

难点：Paxos算法，DHT算法，Gossip协议等的应用；

 

[教学内容]

第一节 Paxos算法

第二节 DHT算法

第三节 Gossip协议

 

第十一章 中国云计算技术

[教学目的]

通过本章教学，使学生了解云计算技术在中国的发展状况

 

[教学要求]

了解国内云计算发展概况

 

[重点难点]

重点：国内云计算发展概况，国产云存储技术，国产大数据库技术，云视频监控技术；

难点：阿里巴巴阿里云服务的运用。

 

[教学内容]

第一节 国内云计算发展概况

第二节 国产云存储技术

第三节 国产大数据库技术

第四节 云视频监控技术

第五节 阿里巴巴阿里云服务

第六节 云创存储万物云服务

 

第十二章 总结与展望

[教学目的]

       通过本章教学，使学生了解当前主流商业云计算解决方案和开源云计算系统，了解云计算未来的发展方向

 

[教学要求]

了解当前主流商业云计算解决方案和开源云计算系统，了解云计算未来的发展方向

 

[重点难点]

重点：主流商业云计算解决方案、主流开源云计算系统

难点：各主流云计算解决方案及开源云计算系统的原理

 

[教学内容]

第一节 主流商业云计算解决方案比较

第二节 主流开源云计算系统比较

第三节 云计算的历史坐标与发展方向


学时分配

章节

内        容

学时

第一章

绪论

1

第二章

Google云计算原理与应用

1

第三章

Amazon云计算AWS

1

第四章

微软云计算Windows Azure

1

第五章

Hadoop   2．0：主流开源云架构

3

第六章

Hadoop   2．0大家族

2

第七章

虚拟化技术

2

第八章

OpenStack开源虚拟化平台

1

第九章

云计算数据中心

1

第十章

云计算核心算法

1

第十一章

中国云计算技术

1

第十二章

总结与展望

1

总学时

 

16


参考资料

1、参考教材

使用教材：《云计算（第三版）》，刘鹏主编，电子工业出版社，2015年

参考书：《云计算部署实战》，肖睿主编，水利水电出版社，2017年08月；《云计算和大数据技术实战》，李俊杰，石慧，等著，人民邮电出版社，2015年；《分布式系统及云计算概论（第2版）》，陆嘉恒等编著，清华大学出版社，2013年


2、网络资源

l  河海课堂在线链接：https://ktzxmooc.hhu.edu.cn/course/638996.html

l  厦门大学大数据课程公共服务平台 https://dblab.xmu.edu.cn

l  中国云计算 https://www.chinacloud.cn

l  CSDN云计算频道 https://cloud.csdn.net/

l  IBM developer works云计算频道 https://www.ibm.com/developerworks/cn/cloud/index.html

l  OpenStack社区 https://www.openstack.org/

l  OpenStack中文社区 https://www.openstack.org/

l  Docker社区 https://www.docker.com/

l  Docker中文社区 https://www.docker.org.cn/index.html

l  Hadoop社区 https://hadoop.apache.org/

l  CSDN Hadoop社区 https://hadoop.csdn.net/

l  Spark社区 https://spark.apache.org/

 

3、参考文献

l  Google论文中文版：

- 《Bigtable：一个分布式的结构化数据存储系统》

- 《The Google File System》

- 《Google MapReduce》