《云计算基础》教案

1云计算概念和价值1.1教学目的和要求本章介绍云计算的相关概念。1.2重点与难点重点：云计算的商业模式和部署模式；难点：云计算的关键特征。1.3教学设计1.3.1引入通过例举互联网上常见的云产品（云存储、云阅读、云输入法、云操作系统……），对比传统产品，引出云计算何时出现、在什么情况下出现、有哪些特征，然后给出云计算的概念，讲解云计算的发展历程。1.3.2讲解1.对于云计算的概念认识，要从技术和商业两方面来看，把握住云计算的关键特征，可以通过对互联网上所提供的服务应用来判断其是否属于云计算的范畴。云计算概念：云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机和其他设备。云计算依赖资源的共享以达成规模经济，它的运营模式和电厂很相似。2.云计算的产生是发展的必然，要看到技术与需求相互的推动作用，以及商业模式转变使得人们对云计算的认可；3.云计算的部署模式和商业模式都是基于需求来划分的，部署模式主要是考虑不同的安全性、成本、便利性，商业模式主要考虑用户业务方面的需求；云计算部署模式：私有云计算、公有云计算、混合云计算a)私有云计算：一般由一个组织来使用，同时由这个组织来运营。华为数据中心属于这种模式，华为自己是运营者，也是它的使用者，也就是说使用者和运营者是一体，这就是私有云。b)公有云计算：就如共用的交换机一样，电信运营商去运营这个交换机，但是它的用户可能是普通的大众，这就是公有云。云的使用者是广大互联网用户，是面向公众的。c)混合云计算：它强调基础设施是由二种或更多的云来组成的，但对外呈现的是一个完整的实体。企业正常运营时，把重要数据保存在自己的私有云里面（比如：财务数据），把不重要的信息放到公有云里，两种云组合形成一个整体，就是混合云。比如说电子商务网站，平时业务量比较稳定，自己购买服务器搭建私有云运营，但到了圣诞节促销的时候，业务量非常大，就从运营商的公有云租用服务器，来分担节日的高负荷；但是可以统一的调度这些资源，这样就构成了一个混合云。d)混合云，既包含私有云又包含公有云。从客户的角度来说，有时候，重要的数据可以放在私有云，而相对不重要的数据放在公有云，两种云组成一个整体，这种就是混合云。从云供应商的角度来看，自己业务的运营，可以使用私有云，提供给用户使用的部分是公有云，他的运营模式也是混合云。e)IaaS（Infrastructureasaservice）：基础设施即服务，指的是把基础设施以服务形式提供给最终用户使用。包括计算、存储、网络和其它的计算资源，用户能够部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。例如：虚拟机出租、网盘等。f)PaaS（Platformasaservice）：平台即服务，指的是把二次开发的平台以服务形式提供给最终用户使用，客户不需要管理或控制底层的云计算基础设施，但能控制部署的应用程序开发平台。例如：微软的VisualStudio开发平台。g)SaaS（Softwareasaservice）：软件即服务，提供给消费者的服务是运行在云计算基础设施上的应用程序。例如：企业办公系统。4.云计算的价值要从它自身的特点来分析，结合用户不同的需求，能给云计算参与的各方带来哪些方面的好处（成本、灵活、安全、便利、高效……）。5.云计算当前的应用情况，通过华为云计算解决方案产品介绍，使学员对云计算整体上有比较形象的认识。1.3.3总结云计算是在传统技术和商业模式下发展而来的，关键在于认识到基于哪些传统技术和商业模式又产生了哪些新的概念，以及这些新的概念产生的必要性。1.4作业与思考题1.云计算的部署模式和商业模式分别有哪几种？2.云计算能够给企业IT系统带来哪些价值？1.5主要参考资料《云计算工程》2虚拟化技术基础2.1教学目的和要求本章通过对华为云计算解决方案的讲解，使学员能描述什么是虚拟化技术，虚拟化技术包含哪些方面。2.2重点与难点重点：掌握虚拟化技术的概念，特点；难点：掌握计算虚拟化，存储虚拟化，网络虚拟化。2.3教学设计2.3.1引入云计算的核心关键技术是虚拟化技术，虚拟化技术不是新技术，早在上个世纪就已经出现，主要用于大型机，然后讲虚拟化的特性，进而讲到虚拟化里面包含的计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化。讲解1.什么是虚拟化技术：a)虚拟化技术是一种资源管理技术，它的实现是在系统中加入一个虚拟化层，将下层的资源抽象成另一种形式的资源，提供给上层应用b)虚拟化技术的本质：分区、隔离、封装、相对于硬件独立c)虚拟化的类型：寄居虚拟化、裸虚拟化、操作系统虚拟化2.计算虚拟化技术：a)CPU虚拟化：半虚拟化，全虚拟化，硬件辅助虚拟化。b)内存虚拟化：需要解决的问题：内存都是从物理地址0开始的；内存都是连续的c)IO虚拟化着重介绍前后端驱动模型d)简单介绍Intel硬件虚拟化技术3.存储虚拟化的实现方式a)裸设备+逻辑卷b)存储设备虚拟化c)主机存储虚拟化+文件系统存储的IO是通过Domain0来实现的，所有的存储设备都是通过前后端驱动模型由Domain0管理和配置的。主机内核空间就是Domain0。4.网络虚拟化a)介绍大二层网络的应用场景b)虚拟交换技术：Vswitch就是普通的open-vswitch，数据交换由CPU完成；eswitch是enhancedvswitch.数据交换由网卡完成。VxLAN：一种L2oIP技术，可以使二层数据包跨三层进行传输，实现虚拟机的跨数据中心进行迁移。TRILL和SPB是大二层网络的两种网络协议。SPB不能兼容现有的客户二层网络，但是支持16M个VLAN，TRILL可以兼容客户现有的二层网络，目前只支持4K个VLAN，后续会支持16M个VLAN。5.简单介绍如何在华为虚拟化平台上创建虚拟机。2.3.2总结对虚拟化技术进行总结：虚拟化的定义，虚拟化的本质有哪些，主要应用在什么场景。然后对计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化的工作原理进行总结。作业与思考题1.虚拟化技术能给客户带来什么利益？；2.虚拟化分为哪几方面的虚拟化？他们的原理是什么2.4主要参考资料《云计算工程》3云计算解决方案介绍3.1教学目的和要求掌握华为云计算解决方案FusionSphere、FusionCube和FusionAccess的功能和特性，以及应用场景。3.2重点与难点重点：FusionSphere解决方案包含哪些组件，以及各个组件的功能。理解云计算整体解决方案中的“水平融合”战略。难点：清晰掌握云计算体系结构。3.3教学设计3.3.1引入学习了虚拟化技术之后，学员对虚拟化技术有一定程度上的认识，接下来介绍华为云计算产品是什么样子的，包含哪些组件，他们的功能和特性是什么，应用在什么场景。3.3.2讲解1.华为FusionSphere虚拟化解决方案FusionSphere整体架构a)UltraVR:容灾管理软件，实现系统整体的同城或异地容灾能力b)HyperDP:备份管理模块，实现虚拟机级别的备份管理能力c)FusionCompute:计算虚拟化，实现CPU，内存，磁盘，外设等基本要素的虚拟化，虚拟机由FusionCompute实现d)FusionStorage:存储虚拟化。将通用服务器的本地磁盘整合起来，提供分布式的SERVERSAN能力e)FusionNetwrok:网络虚拟化。实现SDN控制器、虚拟化VXLAN网关、虚拟防火墙，虚拟DHCP服务器，虚拟路由器等功能f)FusionManager:云平台管理。为FusonCompute,FusionStorage,FusionNetwork,HyperDP以及服务器、存储、交换机、防火墙等提供统一整合的管理平台g)OpenStack:华为Openstack发行版，对外提供标准的Openstack管理与接口能力2.FusionSphere架构特点高效、安全、融合和开放a)模板化、自动化业务部署b)资源弹性伸缩、SLA资源池c)故障快速检测和自动恢复d)精细化故障预防系统e)端到端的系统安全优化f)基于云操作系统的主机复制容灾g)虚拟化防病毒h)资源统一管理i)多数据中心管理j)混合云管理k)提供开放API接口l)FusionSphere版本介绍试用版标准版高级版铂金版3.FusionCube融合一体机解决方案a)融是指FusionCube提供了计算、存储、网络、虚拟平台、数据库、应用软件等融合能力，实现一站式解决方案b)简是指FusionCube提供了资源完全共享，无缝平滑扩容，一站式应用平台c)优主要是指FusionCube通过提供创新的存储架构（FusionStorage），分布式的软件定义存储，提供高性能存储能力4.FusionAccess桌面云解决方案a)桌面云产生的背景b)华为FusionCloud桌面云解决方案的特点保障用户办公体验保障用户办公体验友好的登录界面完善的GPU支撑方案三种GPU方案，支撑云图形工作站，现在主流的是GPU硬件虚拟化方案GPU共享高性能图形方案：支持带有GPU共享特性的虚拟桌面，拥有OpenGL2.1和DirectX9图形能力，可以运行常见的制图软件与游戏GPU硬件虚拟化：支持带有GPU硬件虚拟化特性的虚拟桌面，拥有OpenGL4.4和DirectX9/10/11图形能力，可以运行复杂的制图软件与游戏GPU直通高性能图形方案：支持带有GPU直通的虚拟桌面，拥有物理显卡的全部功能，可以运行物理显卡支持的全部制图或游戏软件。支持符合最新DirectX、OpenGL规范的3D应用c)公用桌面最佳方案：全内存桌面内存去重压缩和复用技术，桌面VM的系统盘放到内存中，重启还原初始状态全内存VDI存储。突破内存介质专用的实时在线重删技术、在线压缩技术；提供高速IO能力和高速克隆能力，提供超过300IOPS每桌面VM磁盘读写操作，转化为内存操作，批量创建分发等管理效率大幅提升d)全面灵活的E2E安全防护设计e)完善的业务容灾能力f)系列工具，简化管理与故障诊断g)全方位可靠性保障机制h)完善的分支机构部署能力i)桌面云典型应用场景VLAN技术，首先明确为什么需要划分VLAN，有哪些好处；然后是VLAN的划分方法（基于MAC地址、基于端口、基于协议、基于子网）；重点是VLAN的端口类型(Access、Trunk、Hybrid)；理解相同VLAN跨交换机的通信和不同VLAN通过路由进行通信；最后通过FusionSphere中分布式交换机的VLAN配置来加深对VLAN的理解和运用。IPQoS技术，首先明确它的目的是解决哪些问题（丢包、延时、抖动、带宽限制），然后通过什么样的方式来解决（三种服务模型：Best-Effort、IntServ、DiffServ）,这些不同的模型中分别采用了哪些技术来应对哪方面的问题，最后总结下IPQoS的整体流程。集群和堆叠，这里要区分级联、堆叠、集群的区别和联系，级联和堆叠都是物理上的连接，达到扩展的目的，但级联中每个物理设备还是独立管理的，而堆叠则使这些设备在逻辑上成为一个整体，统一管理。集群是软件层面实现的，建立在物理设备级联或堆叠的基础之上。3.3.3总结本章对华为云计算解决方案产品FusionSphere进行了全方位介绍，着重介绍了FusionCube一体机解决方案的三大特点，融简优；FusionAccess解决方案的特性，比如GPU虚拟化，全内存虚拟机，链接克隆虚拟机等一系列特性。3.4作业与思考题1.华为FusionSphere云计算解决方案产品架构是什么样子的？2.FusionCube一体机有什么特点？3.FusionAccess全内存虚拟机应用在什么场景？4.FusionSphere、FusionAccess、FusionCube三者之间的内在联系是什么？3.5主要参考资料《云计算工程》4云计算硬件系统介绍4.1教学目的和要求掌握承载华为云计算平台的硬件有哪些；掌握华为服务器、存储设备、交换设备以及终端TC设备的基础知识。4.2重点与难点重点：掌握E9000服务器的组成架构；OceanStor5600