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《云计算基础》课程教案(下).doc
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"课程名称"云计算基础 " "教学内容"第六章 云计算数据中心 "授课时数"4 " "(项目) " " " " "教学日期" "教学地点" " "及课节 " " " " "教学目标"了解数据中心的发展历程 " " "理解云计算数据中心的功能与定位 " " "理解云计算数据中心的组成架构 " " "了解云计算数据中心的设计、规划和建设主要内容 " "实训项目"在阿里公有云虚拟数据中心VDC上创建虚拟私有云(虚拟专用网络VPC) " "教学重点"云计算数据中心特点 " " "云数据中心规划建设内容 " "教学难点"云数据中心规划与建设方案 " "教学设计 " "教学环节"时长 "教学过程及内容设计 "教学方法 " " "(分钟 " " " " ") " " " "导入 "15 " 项目(知识)导入:云上故事--神秘的洞穴 "讲解 " " " "距贵阳市区一个小时车程远的贵安新区,有着绵延的"讨论 " " " "山。没有人会注意到两座毫不起眼的山体,除非有人"互动 " " " "告诉你,它们之间的山洞中存放着腾讯最重要、最宝" " " " "贵的数据。腾讯未来要把最重要的数据,像宝藏一样"
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《云计算基础》课程教案(下)
1
课程名称
云计算基础
教学内容
(项目)
第六章 云计算数据中心
授课时数
4
教学日期
及课节
教学地点
教学目标
了解数据中心的发展历程
理解云计算数据中心的功能与定位
理解云计算数据中心的组成架构
了解云计算数据中心的设计、规划和建设主要内容
实训项目
在阿里公有云虚拟数据中心 VDC 上创建虚拟私有云(虚拟专用网络 VPC)
教学重点
云计算数据中心特点
云数据中心规划建设内容
教学难点
云数据中心规划与建设方案
教学设计
教学环节
时长
(分钟)
教学过程及内容设计
教学方法
导入
15
项目(知识)导入:云上故事--神秘的洞穴
距贵阳市区一个小时车程远的贵安新区,有着绵延的山。
没有人会注意到两座毫不起眼的山体,除非有人告诉你,它们
之间的山洞中存放着腾讯最重要、最宝贵的数据。腾讯未来要
把最重要的数据,像宝藏一样安全地存放在贵州这片不起眼的
山洞之中。
使用智能手机的人大概都使用过腾讯微信红包,该业务的使用
量和产生的数据量十分惊人,特别是每年的除夕之夜,微信用
户共收发超过几百亿个红包,如此大的数据信息流量是如何实
时存储、处理的?这离不开背后支持腾讯各项互联网业务分布
在国内外的庞大的数据中心。
数据中心是干吗的?简单来说,数据中心就是信息集中处理、
存储、交换的物理空间。数据中心的数量是衡量科技公司提供
云计算服务能力的重要指标之一。云计算已经成为各行各业的
“水电煤”,成为“互联网+”的基础设施,而数据中心则是云
服务背后的刚性保障。
近年来,随着云计算市场的飞速发展,建设大数据中心成为各
大云厂商争先布局的重点。根据 IDC 预测,到 2020 年中国企
业用户对云计算数据中心的投资将超过传统数据中心的规模。
未来工作负载将不断从传统数据中心向云数据中心过度,到
2020 年全球有 92%的工作负载将在云数据中心内处理。
讲解
讨论
互动
教学组织
与实施
45*2
本单元内容概括讲解:
云计算数据中心是云计算核心资产最集中的地方,也是云
系统运行和资源调度的管理中心。随着人类社会正逐步迈向智
能时代,新技术、新业务层出不穷,这使得企业的 ICT 基础设
学教做合一
《云计算基础》课程教案(下)
2
施不断面临升级、扩容乃至重构的压力。同时,随着大数据(Big
Data)、人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术的广泛应用,
例如人脸识别、机器学习等,又带来了对图形处理器 GPU
(Graphics Processing Unit,GPU)、现场可编程门阵列(Field
-Programmable Gate Array,FPGA)等异构计算资源的庞大
需求。同时 ICT 设备数量的快速增长,给数据中心带来了节能
减排的压力。因此,不论是私有云还是公有云,建设一个高性
能、智能、节能的云数据中心,是构建云计算服务系统的重中
之重。
本单元将从数据中心的发展历程、数据中心的建设内容等
方面,阐述云数据中心架构、组成和功能,对设计、规划和建
设云数据中心,提出科学合理的建设方案,并通过一个真实的
云计算数据中心招标方案,了解云数据中心的软硬件规划与配
置。
知识点讲解:
知识点 1. 云数据中心及其子系统
云数据中心是一种基于云计算架构的计算、存储及网络资
源松耦合,虚拟化各种 IT 设备,是模块化、自动化、可管理度
更高、具备较高绿色节能程度的新型数据中心。
知识点 2:云数据中心总体架构
云数据中心架构分为服务和管理两大部分。在服务方面,
主要以提供用户基于云的各种服务为主,与前面章节中阐述的
云计算服务层次架构相同,即:基础设施即服务(IaaS)、平台
即服务(PaaS)、软件即服务(SaaS)。在管理方面,主要以云的
管理层为主,它的功能是确保整个云数据中心能够安全、稳定
地运行。
知识点 3:云数据中心的新技术
(1)网络架构设计
(2)网络融合技术
(3)节能技术
《云计算基础》课程教案(下)
3
(4)虚拟化技术
(5)安全技术
知识点 4:云数据中心的规划与建设
云数据中心的规划与建设主要体现在:通过提供针对数据
中心 IT 规划、架构设计、建设实施全方位的服务,为企业提供
由内到外统一的基础架构平台服务,建设基于 IaaS 云计算平台
的新一代数据中心。 云数据中心将改变模式单一、重复建设、
各自为阵的状态,最终实现一切皆服务,帮助解决传统数据中
心不断上升的基础架构成本、维护成本、资源交付速度慢、系
统建设周期长、业务弹性差及不断上升的能源需求等诸多问题。
通过建设基础架构共享、资源共享、集中管理的 IT 系统,满足
企业业务发展的需要。
知识点 4:云数据中心的规划与建设案例分析
(1)云计算操作系统管理平台:实现基础设施云计算服务
管理,提供包括资源分配和回收、快速部署、项目流程管理、
资源监控和使用统计等高级功能;并提供开发 API 供二次开发和
客户化使用。
(2)计算资源池:由至少 10 台 4 路 X86 芯片的 PC 服务器
构成,可以根据需求动态增加服务器数量。该池可实现对 X86
虚拟化技术的管理,提供多个基于 X86 的 Windows 或 Linux 虚
拟环境。
(3)网络资源池:由 1 台防火墙、2 台核心交换机、6 台
接入交换机构成。
要求针对我院现有网络及网络架构现状,提出两校区网络连接
架构解决方案,既保证现有网络运行良好,也能实现私有云计
算平台的高效运转。
(4)存储资源池:由 2 台磁盘阵列构成,实现存储资源统
一管理、为服务器系统池提供自动化供给的基础设施管理功能。
要求能够与我院现有的存储系统互连,并针对存储系统可能出
现的故障、瓶颈、容灾等问题,提供存储架构解决方案。
(4)安全模块。根据私有云计算平台建设和发展情况,提
供数据安全和信息安全解决方案,以及降低安全策略对资源消
耗的解决方案。
(5)数据(系统)迁移方案。私有云计算平台搭建之后,
要将部分应用系统迁移至新的平台上。要求有完善、可靠的数
据迁移方案以及应急预案。
(6)实施方案。要对网络优化、私有云计算平台搭建、应
用系统迁移等,提供项目具体实施方案。
项目实训
45
项目名称:在阿里公有云虚拟数据中心 VDC 上创建虚拟私
有云(虚拟专用网络 VPC)
企业管理离不开信息化手段,有了云计算服务提供商提供
的软硬件产品,可以不再自己花精力建设、管理和维护这些 ICT
资源。根据企业业务的规模,可以在云服务提供商数据中心中,
以学生为主,
自主完成项
目实训
《云计算基础》课程教案(下)
4
申请一个属于自己应用的虚拟专用网络,即虚拟私有云 VPC,
就像自己建设的数据中心一样,可以在自己的 VPC 上安装和运
行企业信息化系统,既方便快捷,又免除了大量管理和维护的
各种成本。
背景知识:虚拟私有云 VPC(Virtual Private Cloud)即虚拟
专用网络 VPC 为一个安全域,一个 VPC 了对应一类业务或一个
部门。VPC 使用虚拟数据中心 VDC(Virtual Data Center)下的资
源,一个 VPC 属于一个 VDC,一个 VDC 下可以有多个 VPC。VDC
是在数据中心上创建的面向最终组织的 IaaS 资源容器,具有计
算、存储、网络等全面的资源配额。公有云管理员可以定义 VDC
并为 VDC 分配租户,只有该 VDC 的租户才可以管理该 VDC 下的
虚拟机。
VPC 具有以下特性:
✓ 隔离环境:VPC 提供隔离的虚拟机和网络环境,满足不
同部门网络隔离要求。
✓ 业务丰富:每个 VPC 可以提供独立的虚拟防火墙、弹
性 IP、安全组、SuperVLAN、IPSec VPN、NAT 网关等业
务(部分功能可通过 vFW 提供)。
✓ 灵活的组网:支持直联网络、路由网络多种组网模式。
本章小结:
云计算数据中心是云计算工程建设的中心任务,也是云计
算运行与管理的核心,其建设内容不仅包含了 ICT 相关软硬件
设施,也包含了整个中心运行的基础保障设施,如供电、防雷、
温湿度调控、照明、消防、装饰等一些列建设内容。
数据中心建设涉及的内容比较多,国家对数据中心建设制
定 了 相 应 的 设 计 标 准 , 如 《 数 据 中 心 设 计 规 范 》 ( GB
50174-2017 ,2018 年 1 月 1 日生效)、《互联网数据中心
(IDC)工程设计规范》(YD 5193-2014);有建筑及结构规
范方面标准、给排水规范、电气技术规范等近 10 个规范标准。
因此,在进行云计算数据中心建设过程中,必须按照相应的标
准进行规划建设、测试和验收,以保障中心安全可靠运行。
数据中心建设经过四个阶段的发展,目前已经进入到云计
算数据中心建设阶段,其设计架构主要包含云计算机房架构、
云计算网络系统架构、计算主机系统架构、云计算存储系统架
构以及云计算应用平台架构等模块。新一代云计算中心的特点
会体现在智能管理、高可用性、高利用率、灵活扩展、高效节
能等方面。
检查
15
对学生的实训进程进行控制,随时发现问题进行解决和引
导,对学生学习情况进行检查点评,并进行重点内容的讲解。
(1)数据中心与云计算的关系?
(2)云数据中心建设的主要内容?
(3)云数据中心建设规划基本流程和模块 ?
问题驱动
互动与操作,
检查学习目
标达成情况
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