云计算与虚拟化实验室教学方案

建议书

目录

1 引言 (3)

1.1.1 建设目标 (3)

1.1.2 客户效益分析 (3)

2 就业优势 (4)

3 云计算与虚拟化实验室建设方案 (5)

3.1 云计算与虚拟化实验室建设方案 (5)

3.1.1 网络布局 (5)

3.1.2 方案优势 (6)

3.1.3 系统功能模块 (7)

3.2 课程设计方案 (17)

3.2.1 人才培养 (17)

3.2.2 课程大纲概览 (17)

3.2.3 详细课程大纲 (28)

3.2.4 交付成果 (28)

3.3 供学生实验的商业案例 (29)

3.3.1 具体的案例 (29)

3.3.2 在实验中掌握的技能 (29)

3.3.3 促进学生的就业 (29)

3.4 项目资源分配及需要校方配合事项 (29)

3.5 Hadoop 集群配置 (31)

3.6 Linux搭建VPN服务器 (32)

3.7 Oracle VM解决方案简介 (32)1.1.1 建设目标

1、示范性的教学和科研一流平台，可供10~20个青年教师（或研究生、高年级本科生）开展云计

算与虚拟化的课题研究和实训，并能演示云计算与虚拟化的相关内容。

2、该平台可模拟云计算具有分布式数据存储和并行计算等技术特点的运行环境。

3、可扩充性，留有以后扩充的余地。

1.1.2 客户效益分析

1.1.

2.1 促进学生的就业

目前的形势， IT从“T"（技术）向I（信息）转化，大数据已经越来越成为热点，性的改变我们的生活，无论是原有的软件巨头和新兴的互联网公司，都投入巨资在这一块做研究和产品。掌握这些技能，绝对是炙手可热的人才。

1.1.

2.2 提供强大的计算能力助力科研

计算系统提供强大的计算能力，有效利用多台服务器的计算能力，青年教师（或研究生、高年级本科生）的课题可以更快计算出结果。

计算系统至少能提供提供以下计算能力：

当前云计算和虚拟化在互联网、通信、金融、电力等各个行业得到广泛的应用。如，互联网公司百度、新浪、、google、阿里巴巴等等都在用这些技术。从需求、设计、编码、测试、维护等个环节的岗位均需要这方面的人才。掌握上述技能的应届毕业生的待遇比同水平的毕业生往往要高，而且更容易得到就业机会。

参考华为2013年云计算应届生薪酬：本科生8000，硕士生10000。互联网公司会更高，阿里巴巴开出30万年薪给高级的云计算开发工程师。

2012年IDC发布了一项云计算相关的研究报告，结果表明到2015年云计算将在全球范围内创造

接近1400万个新工作岗位。IDC研究预测，云计算激发的IT创新所带来的新收入将在2015年达到1.1万亿美元，加之云计算带来的效率提升，将大幅推动机构的再投资并增加工作岗位。

IDC的这份报告特意提到，“云计算带来的这一影响在中国和印度表现尤为突出，作为金砖四国的成员，中国和印度正以惊人的速度采用公有IT云服务，约占全球此类服务的12%（IT支出的25%）。”

中国和印度会受到云计算很大的推动。让∙菲力浦∙古德华（微软公司全球国际业务总裁）指出，“中国和印度还有两个推动云相关就业的因素：其一，基础设施建设将刺激私有IT云服务的投资，其二，与发达地区相比，新兴市场的IT云服务支出面临的传统阻力较小。”3 云计算与虚拟化实验室建设方案3.1 云计算与虚拟化实验室建设方案

3.1.1 网络布局

网络逻辑图：

1、教师和学生可以通过 Internet 访问实验室的计算资源。

2、老师和学生可以通过局域网（内网）登陆到虚拟机中，在虚拟机中可以访问实验室中计算资源和

医院应用系统，可以利用计算资源（计算服务器）开展云计算和分布式计算的课题研究。

3、Oracle VM 基于 5台物理PC 和 1台 PC SERVER 的资源，虚拟出 20个终端，供学生和教师登陆

使用。

4、计算系统是使用3台PC-SERVER 搭建的 Hadoop云计算集群，供进行云计算课题和实验操作时

使用。

1台 PC-SERVER 为主节点（Master），放开 Internet 的访问权限。老师和学生可以通过 Internet 访问Master 节点，使用计算系统的资源。

3台PC-SERVER 为均部署数据节点。

所有的PC Server 组成一个千兆局域网，以保障并行计算和分布式存储进的数据传输。

5、管理员可以访问管理服务器（Manage Center ），该服务器部署在主节点上，对云计算集群进行管

理。部署Oracle VM的管理端，可以对局域网中的所有虚拟终端（共20个）进行管理。

物理拓扑图：

1、1台PC Server 和 5台PC机组均接入同一个高性能宽带数据交换器（交换器），虚拟出20台虚

拟终端。

2、计算系统由3台PC-SERVER 组成，接入同一个高性能宽带数据交换器（交换器）组入一个局域网

中。其中有一台服务器作为主节点（Master）节点。

3.1.2 方案优势

3.1.2.1 基于云计算搭建计算中心

云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，这将是计算机一个新时代的来临。云计算通过新兴的方法在集中数据存储、海量数据分析、软件即服务、开发便捷性等方面显著提升，在金融、互联网、医疗、教育、游戏、社交等方面广泛应用。

云计算是继个人计算变革、互联网变革后的第三次IT浪潮。它将带来生活、生产方式和商业模式的根本转变。

它以一种基于网络的计算服务供给方式，跨越异构、动态流转的资源池为基础提供给客户可自治的服务，实现资源的按需分配、按量计费。云计算导致资源规模化、集中化，促进IT产业的进一步分工，让IT系统的建设和运维统一集中到云计算运营商处，普通用户都更加关注于自己的业务，从而提高了信息化建设的效率和弹性，促进社会和国家生产生活的集约化水平。

云计算主要包含两个层次的含义：一是从被服务的客户端看：在云计算环境下，用户无需自建基础系统，可以更加专注于自己的业务。用户可按需获取网络上的资源，并按使用量付费。如同打开电灯用电，打开水龙头用水一样，而无需考虑是电从哪里来，水是哪家水厂的。二是从云计算后台看：云计算实现资源的集中化、规模化。能够实现对各类异构软硬件基础资源的兼容，如电网支持水电厂、火电厂、风电厂、核电厂等异构电厂并网；还能够实现资源的动态流转，如西电东送，西气东输、南水北调等。支持异构资源和实现资源的动态流转，可以更好的利用资源，降低基础资源供应商的成本。

3.1.2.2 云计算与就业

2012年IDC发布了一项云计算相关的研究报告，结果表明到2015年云计算将在全球范围内创造接近1400万个新工作岗位。IDC研究预测，云计算激发的IT创新所带来的新收入将在2015年达到1.1万亿美元，加之云计算带来的效率提升，将大幅推动机构的再投资并增加工作岗位。

IDC的这份报告特意提到，“云计算带来的这一影响在中国和印度表现尤为突出，作为金砖四国的成员，中国和印度正以惊人的速度采用公有IT云服务，约占全球此类服务的12%（IT支出的25%）。”

中国和印度会受到云计算很大的推动。让∙菲力浦∙古德华（微软公司全球国际业务总裁）指出，“中国和印度还有两个推动云相关就业的因素：其一，基础设施建设将刺激私有IT云服务的投资，其二，与发达地区相比，新兴市场的IT云服务支出面临的传统阻力较小。”

参考华为2013年云计算应届生薪酬：本科生8000，硕士生10000。互联网公司会更高。猎头给阿里巴巴云计算设计和开发工程师开出的年薪都在30万以上，云计算产品高级测试工程师年薪也不低于这个标准。

3.1.3 系统功能模块

3.1.3.3 云计算系统

简介

模拟高性能计算集群（HPC Cluster）。使用 3台PC Server 搭建 Oracle Hadoop 集群。其中1台服务器为主结节，同时部署Master Node 和 DataNode 。另外2台服务器部署 Data Node 。

从而充利用这3台服务器的强大计算资源，组成强大的计算中心，资源汇总如下：

每个节点均配备常用的云计算实验案例所需要的组件。本计算系统足够支持20名以上青年教师（或研究生、高年级本科生）开展云计算实验及相关课题研究，并能演示云计算的相关内容。

硬件配置

✓服务器配置

服务器型号： X3650M3 共3台

✓高性能宽带数据交换器配置

每一个计算节点通过接口与高性能宽带数据交换器相连接，宽带交换机的型号与配置如下：型号：华为S5700-24TP-SI(AC)

✓软件部署

操作系统：Oracle Enterprise Linux 5 组网高性能宽带数据交换器与外界的以太网数据交换器相连接。外部用户的高性能计算通过该计算机集群的主计算节点连接。

外部用户的高性能计算通过该计算机集群的主计算节点连接。在主节点的服务器上配置 LINUX VPN服务器。外部用户（学生或教师）通过 softEntherNet 软件与计算机集群的主计算节点连接。 VPN 服务器配置身份验证功能，对所有接入均会有认证。

知识点和技能

●了解云计算技术背景。包括云计算的起源、应用与发展现状、云计算架构与典型技术方案等

等。

●理解云计算的基本概念，基本原理和基本技术。

●理解Google云计算的基本原理。

●理解存储基本概念。

●了解云存储的背景。

●理解云存储的技术原理。

●了解云存储产品与系统、存储技术的趋势。

●理解四类存储技术，包括块存储、分布式存储、分布式对象存储、分布式表存储。

●了解Hadoop的产生背景。

●掌握Hadoop的云计算体系架构。

●理解HDFS、Mapreduce、HBase、ZooKeeper、Pig、Hive等各组件的功能。

●掌握 Hadoop环境搭建、HDFS的使用。

●了解MapReduce产生背景。

●理解MapReduce原理及算法。

●掌握MapReduce的操作与开发

●了解HBase产生背景。

●理解HBase数据模型、体系结构、特点与接口。

●掌握Hbase的操作与开发。

就业优势和薪酬参考

学生掌握Hadoop 的开发、运维等相关的实践技能，成为炙手可热的云计算人才。参考薪酬：本科8000，硕士10000。

●理解四类存储技术，包括块存储、分布式存储、分布式对象存储、分布式表存储。

●掌握Hadoop的云计算体系架构。

●理解HDFS、Mapreduce、HBase、ZooKeeper、Pig、Hive等各组件的功能。

●掌握 Hadoop环境搭建、HDFS的使用。

●理解MapReduce原理及算法。

●掌握MapReduce的操作与开发

●理解HBase数据模型、体系结构、特点与接口。

●掌握Hbase的操作与开发。

3.1.3.4 网络服务系统

将其中一台负载较低的 PC SERVER 作为网络服务器，配置 Web服务器、文本服务器和管理服务器等，也应包含云计算服务器。

硬件配置

✓服务器配置

知识点和技能

Web服务器配置

文本服务器配置

管理服务器配置

云计算服务器配置

就业优势和薪酬参考

学生具备各种服务器的搭建和维护经验，求职时更具备优势。参考薪酬：本科 5000，硕士7000。

3.1.3.5 外部用户系统

简介

总规模为20个用户终端，基于PC 机的虚拟化方案，对1台PC SERVER 和 5 台 PC台式电脑组成10 ~ 20 台虚拟PC。

本20台虚拟机，支持20名以上青年教师（或研究生、高年级本科生）同时登陆和使用。可以根据学校的需要进行快速部署，包括各种操作系统，实验的应用软件（如C/C++/JAVA 的开发环境）。 硬件配置

✓物理PC 的配置：

✓PC SERVER 服务器配置

高性能宽带数据交换器配置宽带交换机的型号与配置如下：型号：华为S5700-24TP-SI(AC)

软件部署

在管理服务器中部署 Oracle VM Manager ，对所有虚拟机进行管理。

所有物理PC 和 PC-SERVER 均部署 Oracle VM Server。

组网

5 台物理PC 和 1台PC server 通过交换机有线接入到高性能宽带数据交换器相连接，组成实验室的局网与可以直接访问数据库服务器，应用服务器，计算服务器。每个用户终端均可通过本系统内的局域网利用平台上的各种资源。

每个虚拟机配置的局域网IP ，从而达到 20 台虚拟机互联互通。每台虚拟机，可通过操作系统自带的网络服务管理程序和联结。

知识点和技能

了解虚拟化技术产生背景。

理解虚拟化技术的基本概念。

了解服务器虚拟化技术及产品。

了解虚拟化管理平台的介绍。

了解虚拟化解决方案。

掌握虚拟化的云计算环境的搭建。

就业优势和薪酬参考

虚拟化和分布式都是业界的热点技术，VMWare的高福利更是IT工程师艳羡的公司。学生具备虚拟化的实施经验，求职更有优势，而且虚拟化的人才相对更紧缺，就业率更高。参考薪酬：本科7000，硕士9000。

理解虚拟化技术的基本概念。

掌握虚拟化的云计算环境的搭建。

3.2 课程设计方案

3.2.1 人才培养

实验室将秉承“博观约取，厚积薄发”的宗旨，贯彻“开放，合作，竞争”的方针，营造团队合作精神，积极进取，努力创新，将实验室打造为一支目标明确，富有干劲，能很好适应国际计算机新技术发展的科研队伍。

3.2.1.6 老师技术培养

通过以下措施，确保学校老师未来能够承接相关技术：

老师全程和工程师一起参与需求、设计、研发、施工、测试和运维

完善的设计和施工图纸和说明文档

完备的课程资源和技能培训

我们将提供长达一年的培训和咨询。

3.2.1.7 学生的培养

将实验室作为学生工程实践的实验室，为未来的学生培养起到相应的作用。

学生全程参与需求、设计、研发、施工、测试和运维等环节的实践。

配备完善的技术手册和参考文档。

配备具可操作性强的实验手册。

实验的案例全部来自于商业的真实案例，学生的技能完全能与市场接轨。

3.2.2 课程大纲概览云计算与虚拟化实验室方案建议书

18 / 24

云计算与虚拟化实验室方案建议书

19 / 243.2.3 详细课程大纲

课程与案例组织形

式样本（云计算-课程3.2.4 交付成果

3.3 供学生实验的商业案例

3.3.1 具体的案例

电信清单系统的分布式计算和统计

3.3.2 在实验中掌握的技能

学生在上述的实验案例中，可以掌握传统数据库的应用，大数据的理解和应用，云计算的原理和实现，虚拟化。

3.3.3 促进学生的就业

目前的形势， IT从“T"（技术）向I（信息）转化，大数据已经越来越成为热点，性的改变我们的生活，无论是原有的软件巨头和新兴的互联网公司，都投入巨资在这一块做研究和产品。掌握这些技能，绝对是炙手可热的人才。

当前云计算和虚拟化在互联网、通信、金融、电力等各个行业得到广泛的应用。如，互联网公司百度、新浪、、google、阿里巴巴等等都在用这些技术。从需求、设计、编码、测试、维护等个环节的岗位均需要这方面的人才。掌握上述技能的应届毕业生的待遇比同水平的毕业生往往要高，而且更容易得到就业机会。

3.4 项目资源分配及需要校方配合事项

建议项目安排1 名老师和 2 名学生配合实验室的建设工作，具体的工作安排见下表：

预计两个月完成实验室的搭建，一个半月完成课程设计，一年的课程培训和咨询服务。

1)需求调研和方案设计 50个工作人日

2)平台搭建和应用对接114个工作人日

3)课程开发175个工作人日4)课程培训和咨询110个工作人日

云计算与虚拟化实验室项目实施周期预估

注：我们将提供1年的培训和咨询服务。可以开展4期培训，每个季度开一期，强化学习效果。 其他：

建议校方安排1~2名学生，保障基础设施能正常运作，包括以下日常配合工作： 1、 实验室进出的相关事宜。

如需要工作证，校方接口人协助办理。

实施人员进入实验室负责开门，实施人员下班时负责锁门。 2、 实验室基础设施保障。

协助联系校方的电工，根据要求，进行弱电的部署。

协助开通网络， 实施人员将实验室交换接入Internet 。申请相关的账号，配置调试。

3.5 Hadoop 集群配置

Hadoop集群配置手

册.doc

linux搭建服务

器.doc

3.7 Oracle VM解决方案简介

Oracle VM主要用于服务器虚拟化，基于开源的虚拟化技术Xen，虚拟机系统支持Windows、Linux和Oracle Solaris。另外Oracle VM提供了一个易于管理的、集成的、基于Web浏览器的管理控制台，用户的通过Web图形界面，轻松创建和管理虚拟服务器池。使用Oracle VM创建的每个虚拟机都拥有自身的虚拟CPU、网络接口、存储和操作系统，并且相互隔离。

Oracle VM特点Oracle VM主要分成Oracle VM Server和Oracle VM Manager两部分。

Oracle VM Server：包含一个Oracle定制优化过的Xen Hypervisor，可以进行裸机安装，内嵌Oracle VM的客户端用来连接Oracle VM Manager，进行虚拟机的创建、维护以及进行高级操作。Oracle VM Server相当于一个精简版的Linux系统，用户可以直接登录到Oracle VM Server后台进行操作。

Oracle VM Manager：是一个基于Web的管理控制台，由Oracle提供，界面类似OEM，用户直接登录Oracle VM Manager对Oracle VM平台进行控制