第4章 云计算技术

ADDINCNKISM.UserStyle教案首页课序第次学时周次第教学周教学题目云计算技术教学目标知识云计算技术概述，包括云计算技术、云计算技术发展历程；分布式存储技术，包括GFS、Swift、Ceph、Lustre；云计算网络，包括数据中心网络、软件定义网络、租户网络管理；云计算完全，包括云安全风险、云计算安全技术；云操作系统，包括基本概念、管理平台、资源调度、实例；云开发，包括云开发和传统开发的区别、一站式后端Serverless服务和应用场景；云计算运维。能力了解云计算的分布式存储技术、云计算安全技术、云操作系统，云计算运维等相关知识。理解数据中心网络拓扑、软件定义网络基础架构和OpenDaylight管理云网络基本架构。熟悉常见的分布式存储技术以及各自的特点，常用资源调度策略及算法解决云计算资源调度。情感云计算技术为科学技术发展的促进作用。教学重点分布式云存储、软件定义网络、云计算安全教学难点分布式云存储、软件定义网络、云计算安全教学方法手段采用课堂互动讲解+研讨分析，线下提供学习资源多媒体+课后作业教学组织方式1.讲解2.互动3.练习4.课后作业5.预习课后反思（课后手写）教学环节课程引入新课讲解课堂讨论每课小结布置作业时间分配(以分钟计算)575532教学设计【教学进程安排】课程引入：1.总计回顾上节课内容2.提问云计算的关键技术有哪些，如何实现？一、云计算技术概述1.云计算技术的发展阶段2.云计算是将计算、存储、网络以及虚拟化等技术进行结合的技术方案，是产品技术和商业模式创新相结合形成的数字基础设施。其关键技术包括虚拟化技术、分布式存储技术、云计算网络技术、云计算安全技术、云操作系统、云开发、云运维等。二、分布式存储技术分布式存储技术是一种数据存储技术，它通过网络使用企业中的每台技术机上的磁盘空间，并将分散的存储资源构成一个虚拟的存储设备，数据分散地存储在企业的各个角落。存储根据其类型，可分为块存储、对象存储和文件存储。在主流的分布式存储技术中，GFS和HDFS属于文件存储，Swift属于对象存储，而Ceph因可支持块存储、对象存储和文件存储，故称为统一存储。1.GFS主要架构：一个GFS集群一般由一个master、多个chunkserver和多个client组成。功能模块：GFS数据写入流程2.SwiftSwift的主要架构：Swift的数据模型：Swift的一致性设计：采用Quorum仲裁协议。3CephCeph根据场景可分为对象存储、块设备存储和文件存储。Ceph的主要架构：Ceph的功能模块：包括client（客户端）、MON（监控服务）、MDS（元数据服务）、OSD（存储服务）Ceph的资源划分：采用CRUSH算法，在大规模集群下实现数据的快速、准确存放，同时能够在硬件故障或扩展硬件设备时做到尽可能小的数据迁移。Ceph的数据写入：4.LustreLustre的主要架构：5.主流分布式存储技术的比较三、云计算网络1.数据中心网络2.软件定义网络SDN体系架构：SDN体系架构由下到上（或由南到北）可分为3个层次；数据平面、控制平面和应用平面。OpenFlow：是基于流（Flow）的概念来匹配转发规则基于OpenFlow的SDN：基于OpenFlow的SDN基本架构包括应用层、控制器层、基础设施层及这3层之间的SDN北向接口、SDN南向接口。OpenDaylight：是一款使用Java开发的控制器，提供一套基于SDN开发的模块化、可扩展、可升级、支持多协议的控制器框架，推动SDN技术的创新实施和透明化。开放网络操作系统：ONOS（OpenNetworkOperatingSystem，开放网络操作系统）是专门面向服务提供商和企业骨干网的开源SDN操作系统，是由开放网络实验室打造的一款商用控制器。ONOS旨在满足服务提供商和企业骨干网高可用性、可横向扩展及高性能的网络需求。ONOS具有的核心功能主要包含北向接口抽象层/API、分布式核心平台、南向接口抽象层/API、软件模块化。具体将在下文做详细分析。P4：是一种用于与协议无关的包处理器编程的高级语言，它与OpenFlow等SDN控制协议协同工作，解决了OpenFlow编程能力不足的问题。3.租户网络管理：网络即服务、OpenStackNeutron、基于组的策略四、云计算安全云计算安全或云安全指一系列用于保护云计算数据、应用和相关结构的策略、技术和控制的集合，属于计算机安全、网络安全的子领域，或者更广泛地说属于信息安全的子领域。1.云计算安全云服务因其总体架构、网络部署、运维服务具有相似性，面临具有共性的安全风险，以下从基础设施、网络部署、云上应用、运维服务4个方面。2.云计算安全技术云计算安全审计、标识与鉴别技术、访问控制技术、数据加密与隐私保护、数据安全隔离技术、多租户技术、网络隔离技术、云灾备五、云操作系统1.基本概念云操作系统又称云OS、云计算操作系统、云计算中心操作系统，是以云计算、云存储技术作为支撑的操作系统，是云计算后台数据中心的整体管理运营系统。2.云操作系统管理平台功能集群管理、应用管理、交付中心、运维管理3.云操作系统资源调度云资源调度主要分为3层：应用程序资源调度，虚拟资源（如虚拟机）到物理资源调度，物理资源调度和落地。4.云操作系统实例VMwarevsphere、浪潮云海、曙光cloudview、华为云操作系统、阿里云飞天分布式操作系统六、云开发云开发是云端一体化的后端云服务，采用Serverless架构，免去了移动应用构建中烦琐的服务器搭建和运维。同时云开发提供的静态托管、命令行工具（CLI）、FlutterSDK等功能降低了应用开发的门槛。使用云开发可以构建完整的小程序/小游戏、H5、Web、移动App等应用。七、云计算运维在云中快速部署和管理应用程序，同时可以自动处理容量预配置、负载均衡、弹性伸缩和应用程序状况监控。五、总结：六、作业：1）分布式文件存储系统GFS的主要架构？2）SDN的基本概念？3