云计算导论：概念架构与应用（微课版）（第2版）-教案 第1-4章 云计算的基本概念-PaaS服务模式

高职本科云计算导论课程教案一、课程基本信息项目内容课程名称云计算导论课程代码待定学分/学时4学分/64学时授课对象高职本科计算机相关专业学生课程性质专业基础课教材《云计算导论：概念架构与应用（微课版）（第2版）》，武志学、刘遄编著，人民邮电出版社教学资源1.教材：同上述指定教材

2.实验环境：OpenStack、CloudFoundry等云计算平台

3.参考资料：云计算领域学术论文、技术博客（如阿里云开发者社区、腾讯云技术博客）、在线课程（Coursera《CloudComputingSpecialization》、网易云课堂《云计算技术入门》）二、课程目标（一）知识目标1.理解云计算的基本概念（定义、核心内涵）、发展历程（从网格计算、效用计算到现代云计算的演进）及基本特征（按需自助服务、广泛网络访问、资源池化、快速弹性伸缩、可计量服务）。2.掌握云计算三种服务模式（IaaS、PaaS、SaaS）的定义、核心功能、适用场景及各自特点，能清晰区分三者边界。3.了解云计算四种部署模式（公有云、私有云、混合云、社区云）的架构、优势、劣势及典型应用场景。4.熟悉云计算的关键技术（虚拟化、分布式存储、高速网络、容器化等）、多样化应用场景（政务、金融、医疗、教育等）及完整产业链结构（上游硬件与基础软件、中游云服务提供商、下游用户）。（二）能力目标1.能够结合实际业务需求（如企业规模、数据安全性要求、预算成本等），准确选择适配的云计算服务模式和部署模式，并阐述选择依据。2.能够独立完成基本云计算平台（OpenStack、CloudFoundry）的部署与基础使用操作，解决部署过程中的常见问题（如环境配置错误、服务启动失败等）。3.能够基于云计算平台（如CloudFoundry）进行简单应用（如Web应用）的开发、部署与调试，实现应用的基本功能与扩展（如水平扩展、纵向扩展）。（三）素质目标1.通过实践操作和项目任务，培养实践能力和创新思维，提升运用云计算知识解决实际工程问题的能力。2.通过小组讨论、团队实践等活动，增强团队协作意识，提升沟通表达、分工协作及问题协商解决能力。3.树立技术迭代意识，激发对云计算领域新技术、新趋势（如Serverless、CaaS）的探索兴趣。三、教学安排第1章云计算的基本概念（8学时）1.教学目标•知识目标：清晰阐述云计算的思想起源（网格计算、效用计算等前身技术）与发展关键节点；准确界定云计算定义，熟练掌握五大基本特征；透彻理解三种服务模式和四种部署模式的核心内涵；了解云计算在不同领域的应用场景及对传统IT架构的变革；明晰云计算产业链各环节的角色与作用。•能力目标：能够举例分析不同服务模式和部署模式在实际场景中的应用；能够梳理云计算产业链中典型企业的业务布局。•素质目标：通过小组讨论，培养主动思考和团队交流能力；激发对云计算技术发展的兴趣。2.教学重难点•重点：云计算的基本特征、三种服务模式（IaaS、PaaS、SaaS）、四种部署模式（公有云、私有云、混合云、社区云）。•难点：区分三种服务模式的边界与适用场景；理解混合云部署模式的架构逻辑与优势。3.教学方法讲授法、案例分析法、小组讨论法、多媒体演示法4.教学过程（8学时）环节时长内容导入（理论）30分钟播放云计算应用场景视频（如阿里云支撑双11交易、政务云提升办事效率、在线教育云课堂），提问“日常生活中我们用到了哪些云计算服务？（如微信小程序、在线文档）”，引发学生兴趣，引出本章主题。云计算的思想起源与发展历程（理论）90分钟1.讲解云计算的前身技术：

-网格计算：分布式资源共享，解决大规模科学计算问题（如气象预测、基因测序）；

-效用计算：按使用付费的计算模式，类似“电力资源”按需购买；

-集群计算：多台计算机协同工作，提升计算能力（如企业服务器集群）。

2.梳理云计算发展关键节点：

-2006年：亚马逊推出S3（对象存储服务）和EC2（弹性计算服务），标志着云计算商业化起步；

-2008年：谷歌发布“GoogleAppEngine”，推出PaaS服务；

-2010年后：国内阿里云、腾讯云等厂商崛起，云计算向各行业渗透；

-结合时间轴展示，标注各阶段核心事件与技术突破。云计算的定义与基本特征（理论+案例）120分钟1.定义讲解：

-引用NIST（美国国家标准与技术研究院）对云计算的权威定义，对比教材定义，强调“通过网络按需获取可配置计算资源池”的核心；

-分析定义中的关键要素：网络访问、按需配置、资源池化、服务化交付。

2.五大基本特征解析（结合案例）：

-按需自助服务：用户通过云平台自主申请云服务器，无需人工审核（如阿里云ECS自助开通）；

-广泛网络访问：通过手机、电脑、平板等设备访问云端Office文档（如腾讯文档多端同步）；

-资源池化：云服务商将服务器、存储等资源整合，为多个用户动态分配（如AWS全球资源池调度）；

-快速弹性伸缩：电商平台促销期间自动增加服务器，结束后释放资源（如京东618云资源弹性调度）；

-可计量服务：用户根据实际使用量付费（如按云服务器运行时长、存储容量计费）。云计算的服务模式与部署模式（理论+对比）120分钟1.服务模式（结合实例与对比）：

-IaaS（基础设施即服务）：

定义：提供服务器、存储、网络等基础设施资源，用户自主配置操作系统、软件；

实例：亚马逊EC2、阿里云ECS；

特点：灵活性高，用户需承担底层运维。

-PaaS（平台即服务）：

定义：提供应用开发、运行平台（操作系统、数据库、中间件），用户专注于代码开发；

实例：谷歌AppEngine、CloudFoundry；

特点：降低开发门槛，无需关注底层基础设施。

-SaaS（软件即服务）：

定义：提供现成软件应用，用户通过网络直接使用，无需安装维护；

实例：腾讯企业微信、MicrosoftOfficeOnline；

特点：开箱即用，按订阅付费。

-对比表格：从“用户管理层级”“灵活性”“成本”“典型用户”维度对比三者。

2.部署模式（结合场景）：

-公有云：面向公众开放，由服务商维护（如阿里云），适合中小企业、个人用户（成本低）；

-私有云：为单个组织搭建，仅限内部使用（如大型企业自建私有云），适合对数据安全要求高的场景；

-混合云：结合公有云与私有云，核心数据存私有云，非核心业务用公有云（如银行核心系统+公有云营销系统）；

-社区云：为特定行业/群体搭建（如医疗行业云、高校联盟云），满足行业共性需求。云计算的使用场景与变革（理论+案例）60分钟1.典型应用场景：

-政务：电子政务平台实现数据共享（如“粤省事”一站式政务服务）；

-金融：银行核心系统迁移至云，支撑海量交易（如网商银行云架构）；

-医疗：医疗影像云存储与AI辅助诊断（如阿里健康云）；

-教育：在线教育平台支持直播授课、资源共享（如学习通云服务）。

2.变革影响：

-对IT架构：从“重资产”（自建机房）到“轻资产”（按需租用云资源）；

-对企业：降低IT投入成本，提升业务敏捷性；

-对个人：便捷使用各类软件服务，打破设备限制。云计算产业链结构（理论+图示）30分钟1.产业链分层（结合代表企业）：

-上游：硬件（服务器、存储设备厂商，如华为、戴尔）、基础软件（操作系统、数据库厂商，如微软、甲骨文）；

-中游：云服务提供商（IaaS/PaaS/SaaS服务商，如阿里云、腾讯云、AWS）；

-下游：各行业用户（企业、政府、个人）、云解决方案集成商（为用户提供定制化部署服务）。

2.展示产业链结构图，标注各环节核心角色与业务关联。小组讨论（实践）60分钟1.任务：4-5人一组，讨论“云计算在日常生活/专业领域的应用案例”，每组至少梳理3个案例，分析案例对应的服务模式、部署模式及带来的价值。

2.过程：教师巡视指导，解答学生对服务模式/部署模式的混淆问题；

3.成果展示：每组推选1名代表发言（5分钟/组），教师点评案例分析的准确性。课堂总结与答疑30分钟1.总结本章核心：云计算定义与特征、服务模式、部署模式、应用场景、产业链；

2.答疑：针对学生提出的“混合云如何实现数据互通”“SaaS服务的数据安全保障”等问题进行解答。5.课后作业1.撰写一篇500字短文，结合自身使用过的云计算应用（如微信小程序、在线文档），分析其采用的服务模式、部署模式及优势。2.绘制云计算产业链结构图，标注各环节的3家代表性企业及核心产品/服务。第2章云计算平台体验（12学时）1.教学目标•知识目标：了解OpenStack、CloudFoundry平台的核心功能与架构；掌握IaaS、PaaS、SaaS平台的基本使用流程；理解应用扩展（水平/纵向）的概念与区别。•能力目标：能够独立完成OpenStack平台的基础部署，熟练进行云主机创建、镜像管理、安全组配置及卷挂载；能够在CloudFoundry平台部署简单应用，实现日志查看、数据库连接及应用扩展；能够熟练使用MicrosoftOfficeOnline完成文档编辑与共享。•素质目标：培养实践操作中的问题解决能力；通过平台操作，增强对云计算服务模式的直观认知。2.教学重难点•重点：OpenStack云主机管理操作；CloudFoundry应用部署与扩展；MicrosoftOfficeOnline使用。•难点：OpenStack平台安装部署中的环境配置问题；CloudFoundry应用扩展的参数设置与效果验证。3.教学方法演示法、实践操作法、问题引导法、个别指导法4.教学过程（12学时）（1）IaaS体验（4学时）环节时长内容OpenStack平台介绍（理论+演示）60分钟1.平台概述：

-定义：开源云计算管理平台，用于构建和管理IaaS云环境，支持多租户、弹性伸缩；

-核心组件：Nova（计算服务，管理虚拟机生命周期）、Glance（镜像服务，管理虚拟机镜像）、Cinder（块存储服务，提供持久化存储卷）、Neutron（网络服务，管理虚拟网络）。

2.部署演示（教师操作）：

-环境准备：基于CentOS7系统，配置网络（静态IP、关闭防火墙）、安装依赖包（Python、MySQL）；

-部署工具：使用DevStack快速部署脚本，修改配置文件（设置管理员密码、IP地址）；

-服务验证：执行部署脚本后，通过“openstackservicelist”命令查看核心组件是否正常启动。OpenStack基础操作演示（演示+讲解）60分钟1.云主机创建与管理：

-登录OpenStackDashboard（Web控制台），进入“项目-计算-实例”，点击“启动实例”；

-配置参数：实例名称、镜像（选择CentOS7镜像）、flavor（资源规格，如2vCPU、4GB内存）、网络（选择公有网络）、密钥对（用于SSH登录）；

-启动实例：等待实例状态变为“活跃”，查看实例IP地址。

2.镜像管理：

-上传镜像：进入“项目-计算-镜像”，上传本地WindowsServer镜像，设置镜像格式（QCOW2）；

-编辑镜像：修改镜像名称、描述，设置“公共”属性（允许其他租户使用）。

3.安全组配置：

-进入“项目-网络-安全组”，创建自定义安全组“Web-SG”；

-添加规则：开放80端口（HTTP服务）、22端口（SSH服务），允许外部访问。

4.卷挂载：

-进入“项目-块存储-卷”，创建10GB卷“data-vol”；

-挂载卷：将卷附加到目标云主机，登录云主机通过“fdisk-l”查看挂载结果，格式化并挂载到“/data”目录。学生实践（实践+指导）120分钟1.任务：

-基于教师提供的虚拟机模板（已配置基础环境），使用DevStack部署OpenStack基础环境；

-创建1台云主机（名称“student-xxx”，2vCPU、4GB内存、20GB磁盘，选择公有网络）；

-配置安全组，开放22（SSH）、80（HTTP）、3389（远程桌面）端口；

-创建并挂载10GB块存储卷，在卷中创建“test.txt”文件（写入个人学号与姓名）；

-通过SSH工具（如Xshell）连接云主机，安装Apache服务，确保通过浏览器访问云主机IP能看到默认页面。

2.指导：教师巡视，针对“部署失败（依赖包缺失）”“云主机无法连接（安全组规则未配置）”“卷挂载失败（未格式化）”等问题进行一对一指导，记录常见问题并集中讲解。（2）PaaS体验（4学时）环节时长内容CloudFoundry平台介绍（理论+演示）30分钟1.平台概述：

-定义：开源PaaS平台，支持多种编程语言（Java、Python、Node.js等）和框架，提供应用托管、自动伸缩、日志管理等功能；

-核心优势：快速部署（代码提交后分钟级上线）、多环境兼容（开发/测试/生产环境一致）、降低运维成本。

2.客户端安装演示：

-Windows系统：通过命令行“chocoinstallcf-cli”安装CFCLI（CloudFoundry命令行工具）；

-macOS系统：通过“brewinstallcloudfoundry/tap/cf-cli@8”安装；

-验证安装：执行“cf--version”查看版本信息；

-平台连接：执行“cfapihttps://api.run.pivotal.io”（连接公共CF平台），“cflogin”输入账号密码完成登录。CloudFoundry应用操作演示（演示+讲解）60分钟1.应用部署：

-准备应用：使用PythonFlask编写简单“HelloWorld”应用，包含“app.py”（核心代码）和“requirements.txt”（依赖包列表）；

-编写配置文件：创建“manifest.yml”，配置应用名称（“hello-cf”）、内存（512M）、实例数（1）；

-部署应用：在应用目录执行“cfpush”，查看部署日志（显示“started”表示成功）；

-访问验证：通过日志中的应用URL（如“hello-cf.cfapps.io”），在浏览器查看“HelloWorld”页面。

2.日志查看：

-实时日志：执行“cflogshello-cf”查看应用运行日志，模拟访问应用，观察日志中“GET/”请求记录；

-历史日志：执行“cflogshello-cf--recent”查看近期日志。

3.数据库连接：

-查看服务市场：执行“cfmarketplace”查看平台提供的服务（如“p-mysql”（MySQL数据库））；

-创建服务实例：执行“cfcreate-servicep-mysql100mbmy-mysql”创建MySQL服务实例；

-绑定服务：执行“cfbind-servicehello-cfmy-mysql”将数据库绑定到应用；

-重启应用：执行“cfrestagehello-cf”使绑定生效，修改应用代码实现数据读写（如存储用户留言）。

4.应用扩展：

-水平扩展：执行“cfscalehello-cf-i3”将实例数增加到3个，执行“cfapphello-cf”查看实例状态（3个“running”实例）；

-纵向扩展：执行“cfscalehello-cf-m1G-k2G”将单个实例内存调整为1GB、磁盘调整为2GB，查看应用资源使用变化。学生实践（实践+指导）150分钟1.任务：

-安装CloudFoundry客户端，连接到教师搭建的私有CF平台（提供API地址、测试账号）；

-下载教师提供的JavaWeb应用（或自行编写简单应用，如SpringBoot“学生信息查询”应用）；

-编写“manifest.yml”文件，配置应用名称、内存（1G）、服务绑定（绑定MySQL服务）；

-执行“cfpush”部署应用，通过应用URL验证功能（如查询学生信息）；

-执行“cflogs应用名”查看运行日志，截取包含“应用启动成功”的日志片段；

-分别进行水平扩展（实例数2个）和纵向扩展（内存512M→1G），执行“cfapp应用名”查看扩展结果。

2.指导：教师重点指导“manifest.yml配置错误（如服务名称不匹配）”“应用依赖缺失（需完善requirements.txt/pom.xml）”“服务绑定失败（需先创建服务实例）”等问题，帮助学生排查应用运行错误。（3）SaaS体验（4学时）环节时长内容SaaS模式与MicrosoftOfficeOnline介绍（理论）30分钟1.SaaS模式回顾：

-核心特点：按需订阅、多设备访问、服务商维护、无需本地安装；

-对比传统软件：传统Office需购买安装包，OfficeOnline通过浏览器使用，按年订阅（或免费基础版）。

2.MicrosoftOfficeOnline概述：

-功能模块：包含Word（文档编辑）、Excel（表格处理）、PowerPoint（演示文稿）、OneNote（笔记）；

-优势：实时协作（多人同时编辑同一文档）、云端存储（自动保存到OneDrive）、跨平台（电脑/手机/平板均可访问）；

-适用场景：临时办公、团队协作、轻量化文档处理。MicrosoftOfficeOnline操作演示（演示+讲解）30分钟1.注册与登录：

-通过微软官网（）注册账号（支持邮箱注册），登录后进入OfficeOnline首页；

-界面介绍：左侧导航栏（最近文档、OneDrive存储）、中间功能区（新建文档、模板选择）。

2.文档编辑与格式设置：

-新建Word文档：点击“新建-空白文档”，输入文档标题“云计算服务模式对比”；

-格式设置：设置标题为“微软雅黑、二号、加粗、居中”，正文为“宋体、小四”，添加项目符号（对比IaaS、PaaS、SaaS）；

-插入元素：插入表格（3列4行，对比三种服务模式的“用户管理层级”“成本”“典型产品”），插入云计算相关图片（从本地上传）。

3.文档保存与共享：

-自动保存：文档实时保存到OneDrive，顶部显示“已保存”状态；

-手动保存：点击“文件-另存为”，修改文档名称，选择保存位置（OneDrive个人文件夹）；

-共享文档：点击右上角“共享”，生成共享链接，设置权限（“可编辑”“仅查看”“可评论”），通过邮件或微信发送给同学。

4.多设备同步：

-在电脑端编辑文档后，通过手机端登录OfficeOnlineAPP，查看文档是否实时同步；

-在手机端修改文档内容（如添加一行文字），电脑端刷新后查看同步结果。学生实践（实践+对比）90分钟1.任务1：文档编辑与共享

-使用OfficeOnline创建Word文档“云计算平台体验报告”，内容包含：

1.本次IaaS（OpenStack）、PaaS（CloudFoundry）平台体验的核心操作步骤（各3-5步）；

2.插入1张OpenStack云主机管理界面截图、1张CloudFoundry应用部署成功截图；

3.设置文档格式（标题加粗居中、正文分点列出）；

-保存文档到OneDrive，生成“可评论”权限的共享链接，发送给3名小组同学，邀请同学添加评论。

2.任务2：对比分析

-使用OfficeOnlineExcel创建表格，对比OfficeOnline与本地Office（如Office2021）在“安装方式”“存储位置”“协作能力”“功能完整性”“使用成本”5个维度的差异；

-基于对比结果，撰写200字分析：“针对学生群体，哪种Office使用方式更合适？为什么？”。

3.交流分享：学生展示自己的文档与对比表格，分享使用OfficeOnline的感受，讨论其在团队作业协作中的优势与不足。课堂总结与作业布置30分钟1.总结：梳理IaaS（OpenStack）、PaaS（CloudFoundry）、SaaS（OfficeOnline）平台的核心操作与服务特点，强调三种服务模式的差异与适用场景。

2.作业：撰写实验报告，包含三个平台体验的详细步骤、遇到的问题及解决方法，对比分析三种平台在使用流程、功能定位上的差异（字数不少于800字）。第3章IaaS服务模式（10学时）1.教学目标•知识目标：掌握IaaS服务模式的定义、核心功能（用户管理、资源管理、数据管理、安全管理、任务管理）；理解IaaS整体架构（基础设施层、管理层、服务层）及核心技术（虚拟化、分布式存储、高速网络）；了解OpenStack核心项目（Nova、Glance、Cinder等）的功能与协同逻辑；知晓超融合架构的定义与优势。•能力目标：能够熟练配置与管理OpenStack中的用户（创建、授权、角色分配）和资源（计算、存储、网络资源调度）；能够模拟超融合架构的部署（基于虚拟化软件），并实现简单应用的部署与访问。•素质目标：培养对IaaS架构与技术的系统认知能力；提升在复杂平台中进行资源规划与管理的实践素养。2.教学重难点•重点：IaaS核心功能与整体架构；OpenStack核心项目操作；超融合架构优势。•难点：IaaS核心技术（如虚拟化技术的实现原理）；OpenStack资源调度策略配置；超融合架构模拟部署中的资源整合。3.教学方法讲授法、案例分析法、实践操作法、小组协作法4.教学过程（10学时）环节时长内容IaaS服务模式概述与核心功能（理论+案例）90分钟1.概述：

-定义：IaaS为用户提供可配置的基础设施资源（服务器、存储、网络），用户自主管理操作系统、middleware、应用，服务商负责基础设施运维；

-与传统IDC对比：传统IDC需用户自行采购硬件、搭建机房，IaaS按需租用、弹性伸缩，降低初期投入。

2.核心功能（结合实例）：

-用户管理：

功能：用户账号创建、密码重置、角色分配（管理员/普通用户）、权限控制；

实例：企业管理员为开发团队分配“云主机创建”权限，为财务团队分配“资源账单查看”权限。

-资源管理：

功能：计算资源（CPU、内存）调度、存储资源（块存储、文件存储）分配、网络资源（IP、子网、路由）配置；

实例：根据业务负载，自动将闲置服务器的CPU资源调度给高负载应用；为数据库服务器分配高性能SSD存储卷。

-数据管理：

功能：数据备份（定时备份云主机数据）、恢复（从备份点恢复数据）、迁移（云主机跨物理机迁移，不中断服务）；

实例：电商平台每晚自动备份交易数据，故障时从2小时前的备份点恢复数据；将云主机从“华东节点”迁移到“华北节点”，服务不中断。

-安全管理：

功能：防火墙配置、安全组规则设置、数据加密（存储/传输加密）、漏洞扫描；

实例：通过安全组限制仅公司办公IP可访问数据库端口；对存储的用户敏感数据进行AES-256加密。

-任务管理：

功能：任务调度（定时执行资源扩容/缩容）、任务监控（查看执行状态）、告警（任务失败通知）；

实例：设置每周一凌晨3点执行云主机系统补丁更新任务；当备份任务失败时，通过邮件通知管理员。IaaS整体架构与核心技术（理论+图示）120分钟1.整体架构（三层）：

-基础设施层（物理资源层）：由服务器、存储设备、网络设备等硬件组成，通过虚拟化技术抽象为虚拟资源；

-管理层：核心层，负责资源调度、用户管理、安全管理、监控运维，包含调度引擎、管理控制台、API接口；

-服务层：通过Web界面、API等方式向用户提供服务（云主机、存储卷、虚拟网络）；

-展示架构图，标注各层核心组件及数据流向（如用户请求→服务层→管理层→基础设施层）。

2.核心技术（结合原理与演示）：

-虚拟化技术：

定义：将物理资源抽象为多个虚拟资源，供多个用户共享，实现资源高效利用；

主流技术：KVM（基于Linux内核的开源虚拟化技术）、VMwarevSphere（商业虚拟化软件）、Xen（开源虚拟化技术）；

原理演示：在Linux系统中安装KVM，创建一台虚拟机（分配1vCPU、2GB内存），安装CentOS系统，展示“一台物理机运行多台虚拟机”的效果。

-分布式存储技术：

定义：将数据分散存储在多个节点（服务器），通过冗余实现高可用，通过并行读写提升性能；

核心特点：高可用（节点故障不丢失数据）、可扩展（新增节点扩展容量）、容错（数据多副本存储）；

实例：Ceph分布式存储系统，将数据分成多个块，每个块存储3个副本，分布在不同节点。

-高速网络技术：

SDN（软件定义网络）：通过软件编程管理网络，实现网络资源灵活调度，无需修改物理网络配置；

VxLAN（虚拟扩展局域网）：解决传统VLAN网段数量限制（最多4096个），支持大规模虚拟网络部署；

实例：通过SDN为新业务部门快速创建独立虚拟网络，隔离不同部门流量。OpenStack核心项目与操作实践（理论+实践）150分钟1.核心项目简介（功能与协同）：

-Nova：计算服务，负责虚拟机的创建、启动、停止、迁移等生命周期管理；

-Glance：镜像服务，提供虚拟机镜像的上传、存储、查询与管理（如CentOS、Windows镜像）；

-Cinder：块存储服务，为虚拟机提供持久化块存储卷（类似硬盘，虚拟机删除后卷数据不丢失）；

-Neutron：网络服务，管理虚拟网络（子网、路由、防火墙、负载均衡）；

-Keystone：身份认证与授权服务，管理用户、角色、权限，实现多租户隔离；

-协同流程：用户通过Keystone认证→Nova请求Glance提供镜像→Nova创建虚拟机→Neutron为虚拟机分配网络→Cinder为虚拟机挂载存储卷。

2.操作实践任务：

-任务1：用户与权限管理（基于Keystone）

1.创建用户组：执行“openstackgroupcreatedev-group”创建“开发组”；

2.创建用户：执行“openstackusercreate--password123456user1”创建用户user1，同理创建user2、user3；

3.添加用户到组：执行“openstackgroupadduserdev-groupuser1user2user3”；

4.分配角色：执行“openstackroleadd--groupdev-group--projectdemomember”为开发组分配“member”角色（允许创建云主机、管理卷）；

5.权限验证：使用user1登录OpenStackDashboard，尝试创建云主机（成功）、删除网络（失败，无权限）。

-任务2：资源调度配置（基于Nova）

1.配置CPU调度策略：编辑Nova配置文件“/etc/nova/nova.conf”，设置“scheduler_default_filters=CPUFilter”（基于CPU利用率调度），当物理机CPU利用率超过80%，不再分配新虚拟机；

2.重启Nova服务：“systemctlrestartopenstack-nova-scheduler”；

3.创建高负载虚拟机：创建2台虚拟机（每台4vCPU、8GB内存），执行“openstackservershow虚拟机名”查看虚拟机所在物理节点，验证“虚拟机分配到CPU利用率低的节点”。

-任务3：数据备份与恢复（基于Cinder）

1.创建备份策略：执行“openstackvolumebackuppolicycreatedaily-backup--schedule‘02***’”创建“每日凌晨2点备份”策略；

2.绑定策略到卷：执行“openstackvolumebackuppolicyassociatedaily-backupvol-01”（vol-01为目标卷）；

3.手动备份：执行“openstackvolumebackupcreatevol-01--namevol-01-backup”；

4.数据恢复：删除卷中“test.txt”文件，执行“openstackvolumebackuprestorevol-01-backupvol-01”，验证文件是否恢复。超融合架构简介与模拟部署（理论+实践）60分钟1.超融合架构（HCI）：

-定义：将计算（服务器CPU、内存）、存储（服务器本地硬盘）、网络（服务器网卡）资源整合到一台标准x86服务器，多台服务器通过网络组成集群，实现资源池化管理；

-与传统架构对比：传统架构中计算、存储、网络设备独立，需单独采购与维护；超融合架构简化部署，降低硬件与运维成本；

-优势：简化管理（统一平台管理所有资源）、弹性扩展（新增服务器扩展集群资源）、高可用（节点故障自动切换）、低成本（使用标准x86服务器，无需专用存储设备）；

-实例：VMwarevSAN、深信服超融合、Nutanix。

2.模拟部署实践（基于ProxmoxVE）：

-环境：使用VMwareWorkstation创建3台虚拟机（每台配置2vCPU、4GB内存、50GB磁盘，模拟3台超融合节点）；

-步骤：

1.安装ProxmoxVE：在3台虚拟机上安装ProxmoxVE（开源超融合软件）；

2.创建集群：登录第一台节点，创建集群“hci-cluster”，将另外2台节点加入集群；

3.配置共享存储：利用3台节点的本地磁盘创建分布式存储池（Ceph存储）；

4.部署应用：在集群中创建1台虚拟机（作为Web服务器），安装Apache服务，通过浏览器访问虚拟机IP，验证服务正常；

5.高可用测试：关闭其中一台节点虚拟机（模拟节点故障），查看Web服务是否仍可访问（集群自动将虚拟机迁移到其他节点）。课堂总结与作业布置30分钟1.总结：梳理IaaS核心功能（用户/资源/数据/安全/任务管理）、三层架构、核心技术（虚拟化/分布式存储/SDN）、OpenStack操作、超融合架构优势。

2.作业：

-绘制IaaS三层架构图，标注各层包含的核心组件（如基础设施层包含服务器、虚拟化软件）及关键技术；

-撰写OpenStack资源管理实验报告，详细描述用户权限配置、资源调度、数据备份与恢复的操作步骤、命令、结果；

-调研某企业IaaS应用案例（如“某互联网公司使用阿里云ECS部署Web服务”），分析其采用IaaS的原因、资源配置方案（CPU/内存/存储）及带来的效益（字数不少于600字）。第4章PaaS服务模式（10学时）1.教学目标•知识目标：理解PaaS服务模式的定义、驱动力（降低开发成本、提升效率、简化运维等）；掌握PaaS核心系统（开发环境、运行环境、管理监控系统）与功能角色（开发者、平台管理员、运维人员）；熟悉CloudFoundry平台的架构与高级操作；了解Hadoop大数据处理框架的核心组件（HDFS、MapReduce、YARN）与基本原理；掌握PaaS平台应用开发与部署的完整流程。•能力目标：能够基于CloudFoundry平台开发并部署简单Web应用（包含前端页面与后端接口）；能够配置Hadoop基础环境，完成简单数据处理任务（如数据统计、筛选）；能够独立完成从“需求分析”到“应用上线”的PaaS平台应用开发部署全流程。•素质目标：培养基于PaaS平台的应用开发思维；提升在团队中完成复杂开发任务的协作能力与问题解决能力。2.教学重难点•重点：PaaS核心系统与功能角色；CloudFoundry应用开发部署；Hadoop基础环境配置与数据处理；PaaS应用开发部署流程。•难点：CloudFoundry平台中应用与服务（如数据库、缓存）的深度集成；Hadoop分布式环境配置与MapReduce程序编写；PaaS应用开发中的需求转化与技术选型。3.教学方法讲授法、项目驱动法、实践操作法、案例演示法4.教学过程（10学时）环节时长内容PaaS服务模式概述与驱动力（理论+案例）60分钟1.概述：

-定义：PaaS为开发者提供应用开发、运行、测试的全生命周期平台，包含开发工具、中间件、数据库、运行环境，开发者无需关注底层基础设施（服务器、网络、存储）；

-与IaaS/SaaS对比：PaaS介于IaaS（基础设施）与SaaS（成品软件）之间，聚焦“应用开发过程”，为开发者提供平台支持。

2.驱动力（结合案例）：

-降低开发成本：开发者无需采购开发工具（如IDE）、服务器，按使用付费；实例：初创公司使用PaaS平台开发APP，节省初期IT投入50%以上。

-提升开发效率：提供现成的开发框架、API接口、服务（如数据库、消息队列），减少重复开发；实例：通过PaaS平台提供的“用户认证API”，1天内完成用户登录功能开发（传统开发需1周）。

-简化运维：平台负责服务器维护、系统升级、故障修复、弹性伸缩；实例：电商APP在促销期间，PaaS平台自动扩展应用实例数，开发者无需手动操作。

-促进协作开发：支持多人同时开发、版本控制（Git）、代码评审，提升团队协作效率；实例：团队成员通过PaaS平台的代码仓库协同开发，实时同步代码修改，减少冲突。PaaS核心系统与功能角色（理论+图示）90分钟1.核心系统（四层架构）：

-开发环境层：

功能：提供应用开发所需工具与环境，包括IDE（集成开发环境，如Cloud9）、代码仓库（Git）、构建工具（Maven、Gradle）、测试工具（JUnit、Selenium）；

作用：支持开发者完成代码编写、编译、测试。

-运行环境层：

功能：为应用提供运行支撑，包括操作系统（Linux/Windows）、Web服务器（Tomcat、Nginx）、应用服务器（JBoss）、中间件（消息队列RabbitMQ、缓存Redis）；

作用：保障应用稳定运行，提供高性能支撑。

-管理监控系统：

功能：应用部署、版本管理、资源监控（CPU/内存/磁盘使用率）、日志分析、告警通知、弹性伸缩；

作用：实现应用全生命周期管理，及时发现并解决问题。

-服务市场层：

功能：提供第三方服务（数据库MySQL/PostgreSQL、存储S3、短信服务、支付接口），开发者可一键绑定到应用；

作用：丰富应用功能，减少开发者对接第三方服务的复杂度。

-展示架构图，标注各系统间的交互流程（开发环境编写代码→构建工具打包→运行环境部署→管理监控系统监控）。

2.功能角色（职责与协作）：

-开发者：负责应用需求分析、代码编写、测试、部署，使用PaaS平台的开发工具与服务；核心目标：快速开发高质量应用。

-平台管理员：负责PaaS平台的搭建、配置、维护（如升级平台版本、管理用户权限），保障平台稳定运行；核心目标：提供可靠的开发平台。

-运维人员（平台侧）：负责平台底层基础设施（服务器、网络、存储）的运维，处理硬件故障、网络问题；核心目标：保障基础设施稳定。

-协作案例：开发者提交应用代码→平台管理员配置数据库服务→运维人员保障平台服务器稳定→应用成功部署上线。CloudFoundry平台深入讲解与开发实践（理论+实践）180分钟1.CloudFoundry架构深入（核心组件）：

-CloudController（CC）：API服务器，处理用户请求（如应用部署、服务绑定），维护应用与服务的元数据；

-Diego：容器调度引擎，负责应用实例的调度（分配到空闲节点）、启动、停止、健康检查；

-Garden：容器运行时，为每个应用实例提供隔离的容器环境（资源限制、网络隔离）；

-UAA（UserAccountandAuthentication）：用户认证与授权服务，管理用户账号、令牌，实现安全访问；

-应用部署流程：开发者执行“cfpush”→CC接收请求→CC通知Diego调度容器→Garden创建容器→容器中下载应用代码与依赖→启动应用。

2.开发实践任务：“学生成绩管理系统”Web应用开发与部署

-需求：实现“添加成绩”“查询成绩”“修改成绩”“删除成绩”功能，数据存储在MySQL数据库，支持多用户同时访问。

-技术选型：后端（SpringBoot）、前端（Vue.js）、数据库（MySQL）、部署平台（CloudFoundry）。

-开发与部署步骤：

1.本地开发环境准备：

-后端：使用IntelliJIDEA创建SpringBoot项目，引入“SpringWeb”“SpringDataJPA”“MySQLDriver”依赖；

-编写代码：实体类（Student、Score）、DAO层（ScoreRepository接口）、Service层（ScoreService，实现增删改查逻辑）、Controller层（ScoreController，提供API接口：/add、/query、/update、/delete）；

-前端：使用VueCLI创建项目，开发页面（成绩添加页、查询页），通过Axios调用后端API。

2.本地测试：

-启动本地MySQL数据库，创建“score_db”数据库；

-配置SpringBoot项目的数据库连接（perties）；

-运行后端项目与前端项目，测试各功能（如添加“张三，数学85分”，查询是否显示）。

3.CloudFoundry部署：

-绑定数据库服务：执行“cfcreate-servicep-mysql100mbscore-mysql”创建MySQL服务实例；

-编写manifest.yml：配置应用名称（score-system）、内存（1G）、服务绑定（score-mysql）、端口（8080）；

-打包应用：后端项目打包为JAR文件（mvnpackage），前端项目打包为静态文件（npmrunbuild），合并为部署包；

-部署应用：执行“cfpush”，等待部署完成（显示“started”）；

-验证功能：通过应用URL访问系统，测试增删改查功能，确认数据存储到MySQL服务。

4.问题排查：

-查看日志：执行“cflogsscore-system--recent”，排查“数据库连接失败”（检查服务绑定是否正确）、“API接口404”（检查Controller注解是否正确）等问题。Hadoop大数据处理框架简介与实践（理论+实践）90分钟1.Hadoop框架介绍（核心组件与原理）：

-定义：开源分布式大数据处理框架，适用于PB级海量数据的存储与计算，核心是“分而治之”思想。

-核心组件：

-HDFS（分布式文件系统）：

功能：存储海量数据，将大文件分割为多个块（默认128MB），存储在不同DataNode节点，NameNode管理元数据（文件与块的映射）；

特点：高容错（数据多副本，默认3个）、适合批处理、不适合随机读写。

-MapReduce（分布式计算模型）：

功能：实现海量数据并行计算，分为Map（映射）和Reduce（归约）两个阶段；

流程：Map阶段拆分任务（将数据拆分为键值对<key,value>）→Shuffle阶段排序与分组→Reduce阶段汇总计算（合并相同key的value）。

-YARN（资源调度与作业管理）：

功能：为MapReduce等计算任务分配资源（CPU、内存），管理任务执行流程；

组件：ResourceManager（集群资源管理）、NodeManager（节点资源管理）、ApplicationMaster（单个任务的资源申请与调度）。

-应用场景：日志分析（分析用户访问日志，统计热门页面）、数据挖掘（用户行为分析）、大规模数据备份。

2.实践任务：简单数据统计（词频统计）

-环境：使用Docker快速部署Hadoop伪分布式环境（单节点模拟分布式集群）。

-任务：统计文