云计算技术

课程编码：081201M05007H 英文名称：Cloud Computing Technology 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业普及课 主讲教师：赵晓芳等

云计算已经成为IT架构变革的主流趋势，本门课程要求学生掌握（1）云计算的基本概念、体系结构与相关理论；（2）云计算系统的使用、基于云计算的系统设计与开发；（3）云计算系统的核心组件和工作原理；（4）云计算系统的关键技术原理。在掌握基础知识的同时，希望学生通过上机实验编程，使用真实系统，培养实际动手能力，从而更加深刻地理解课堂内容。本门课程将为学生在云计算及相关方向从事科学研究、应用开发、系统规划、程序优化等打下坚实的基础。
注：实践作业需要占用学生课后时间，约需36小时。

计算机组成原理、计算机系统结构、操作系统、计算机网络

第一章 云计算概述 6学时
第1节 云计算定义与内涵
第2节 云计算特点与分类
第3节 云计算与大型机网格计算
第4节 云计算的关键技术
第5节 云计算的发展现状
第6节 主流商业云平台介绍
第二章 虚拟化技术 9学时
第1节 虚拟化技术导入（虚拟化的概念、架构分类与实现方法、Qemu/KVM开源虚拟化技术介绍）
第2节 虚拟化技术导入（虚拟化的概念、架构分类与实现方法、Qemu/KVM开源虚拟化技术介绍）
第3节 虚拟化技术:CPU虚拟化（临界指令问题、CPU虚拟化实现方式）
第4节 虚拟化技术:CPU虚拟化（CPU虚拟化实现方式、KVM VCPU工作原理、CPU的工作模式、X86架构处理器虚拟化“漏洞”）
第5节 虚拟化技术:CPU虚拟化（CPU虚拟化实现方式、KVM VCPU工作原理、CPU的工作模式、X86架构处理器虚拟化“漏洞”）
第6节 虚拟化技术:内存虚拟化（操作系统分页机制、地址映射方式）
第7节 虚拟化技术:内存虚拟化（地址映射方式、内存分配、基于内容的页面共享技术）
第8节 虚拟化技术:I/O虚拟化（I/O基础知识、I/O虚拟化实现方式）
第9节 虚拟化技术:I/O虚拟化（虚拟硬盘、网卡虚拟化、虚拟交换机）
第三章 容器技术 6学时
第1节 容器技术导入、Linux资源隔离技术
第2节 docker、docker存储、docker网络
第3节 容器管理系统
第4节 容器管理系统（docker swarm）
第5节 容器管理系统（mesos）
第6节 容器管理系统（k8s）
第四章 云存储技术 9学时
第1节 存储系统基础与分类
第2节 云计算的存储需求与分布式存储系统
第3节 分布式存储系统基本概念与架构
第4节 数据切片与放置，数据读写流程
第5节 数据可靠性与一致性保证
第6节 Ceph基础与架构
第7节 Ceph关键组件与技术
第8节 Ceph CRUSH算法
第9节 分布式存储技术展望
第五章 云计算操作系统 3学时
第1节 基本概念、开源Cloud OS
第2节 OpenStack系统解析
第3节 OpenStack系统解析
第六章 实验课 3学时
第1节 虚拟化技术/容器技术/云操作系统
第2节 虚拟化技术/容器技术/云操作系统
第3节 虚拟化技术/容器技术/云操作系统
第七章 云计算技术前沿讲座 3学时
第1节 云计算和云计算工程
第2节 云计算技术发展趋势与云原生
第3节 我国云计算重大举措和产业生态
第八章 期末考试 1学时
第1节 考试

赵晓芳，博士，正高级工程师，博士生导师，研究方向为计算机系统结构、信息安全、信息系统，是中科院计算所计算机应用研究中心主任，1988年本科毕业于西安电子科技大学计算机系，1994年于清华大学取得工学硕士学位，1999年于中科院计算所取得博士学位。曾主持或参与主持了多项863重大项目、信息产业部（工信部）重点工程建设项目、中科院知识创新工程重点项目、国家计算机网络与信息安全管理中心重点工程项目以及国家242信息安全研究计划课题，荣获全军科技进步二等奖一项、中科院科技进步二等奖一项、中科院杰出科技成就奖一项。担任国家发改委、工信部以及云计算相关主要行业协会、组织的专家组成员，牵头制定了多项国家级、行业以及地方的云计算发展规划和工程建设方案。担任国科大计算机与控制学院岗位教授，培养博士、硕士研究生以及本科生60余人。

唐宏伟，博士，高级工程师，研究方向为云计算、虚拟化、操作系统、并行计算，是中科院计算所计算机应用研究中心云计算课题组负责人，带领团队研发的中科天倪云计算操作系统已在国家计算机网络应急协调处理中心、天津市公安局、上海超算中心、沈阳市纪委等多个重点行业用户得到应用。作为负责人或主要完成人参加了国家重点研发计划、863重大专项、中科院知识创新工程重点项目、242信息安全课题等多项纵向课题，近5年来以第一作者发表学术论文7篇，其中SCI索引2篇，申请发明专利9项，获得软件著作权4项。于南开大学计算机专业获得学士学位，于中科院计算所获得硕士学位，于中科院深圳先进技术研究院获得博士学位（在职）。曾为国家计算机网络应急协调处理中心及各省分中心、西藏网信办、沈阳市纪委监委、阿尔山市教育委员会等多个政府部门干部培训班讲授云计算课程，曾受邀为北方工业大学计算机学院研究生讲授云计算技术讲座。

蒋德钧，博士，副研究员，硕士生导师，主要研究方向包括存储系统、操作系统和分布式系统等，于北京航空航天大学获得学士学位，清华大学获得硕士学士，荷兰阿姆斯特丹Vrije Universiteit获得计算机科学博士学位，先后在ATC, PACT，ICS，ICCD，WWW，TACO，JCST等国际一流会议与期刊上发表论文10余篇，论文总引用200余次，曾获WWW’08 Best Student Paper，先后担任TOS，TACO，CCGrid，NPC，CF，ICS等国际会议或期刊的程序委员会委员或审稿人。目前在国科大担任岗位教师，教授本科生三年级的操作系统理论课和实验课。