《云计算(第三版)》第1章_大数据与云计算

云计算与大数据技术教案全套第1-8章云计算和大数据基础- 综合实践搭云计算与大数据技术教案全套第1-8章云计算和大数据基础- 综合实践搭建第1章云计算概述云计算是一种通过互联网提供计算资源和服务的方式。

它将计算能力、存储空间和应用程序提供给用户，使其能够根据需求动态分配和管理这些资源。

可通过远程服务器进行实时数据同步和协作处理，以实现数据存储和共享等功能。

云计算在大数据领域扮演重要角色，其高效的计算能力和灵活的服务模式能够满足大规模数据处理的需求。

在教学实践中，我们可以通过搭建云计算平台来进行相关实验和案例的学习。

第2章大数据技术概述大数据是指数据量大、种类多、处理速度快的数据集合。

大数据技术是指对这些大规模数据进行收集、存储、处理、分析和应用的一系列技术手段和方法。

这些技术包括数据挖掘、机器学习、分布式存储和计算等。

在教学实践中，我们可以通过搭建大数据技术平台来进行实验和演示。

这样的平台可以提供数据采集、数据存储、数据处理和数据分析等功能，帮助学生深入理解和应用大数据技术。

第3章云计算平台搭建搭建云计算平台是实现云计算教学的基础。

教师可以选择适合的云计算平台，如OpenStack、VMware和Amazon EC2等。

首先，需要选择合适的硬件设备，如服务器、存储设备和网络设备。

其次，需要安装和配置云计算软件，搭建虚拟化环境和云管理平台。

最后，需要测试和优化平台性能，确保其稳定和可靠。

在教学实践中，教师可以通过搭建云计算平台，让学生观察和理解云计算的基本原理和工作方式。

学生可以通过登陆平台，进行云计算相关实验和案例的操作和实践。

第4章大数据技术平台搭建搭建大数据技术平台是实现大数据教学的关键。

教师可以选择适合的大数据技术平台，如Hadoop、Spark和Hive等。

首先，需要选择合适的硬件设备，如服务器和存储设备。

其次，需要安装和配置大数据软件，搭建分布式存储和计算环境。

最后，需要测试和优化平台性能，确保其高效和可靠。

第一章云计算与大数据基础1.在信息产业的发展历程中。

硬件驱动力，网络驱动力，作为两个重要的内在动力在不同的时期起着重要的作用6．MapReduce思想来源LISP语言7。

按照资源封装层次，云计算分为 Iaas paas saas三种8。

教材P2 1。

1.210。

教材P8 1。

2。

211. 教材P10 1.2.3第二章云计算与大数据相关技术1。

一致性hash算法原理:哈希算法是一种从稀疏值到紧密值范围的映射方法，在存储和计算定位时可以被看做是一种路由算法。

通过这种路与哦算法文件块能被唯一的定位到一个节点的位置.传统的hash算法容错性和扩展性都不好，无法有效的适应面向数据系统节点的动态变化。

意思就是当集群需要增加节点，传统的hash算法不容易检测到新增加的节点,此为扩展性不好，而一致性hash算法增加一个节点只会影响增加的这个节点到前一个节点之间的数据.容错性就是如果不幸一个机器C宕机了，那么机器B和C之间的数据都会被D执行，那么受影响的数据只是机器B和C之间的数据。

当然,容错性和扩展性对于节点数较多的集群是比较有意义的，对于节点较少的集群似乎这两个特性并没有什么诱惑力。

一致性hash的实际目的就是解决节点频繁变化时的任务分配问题,一致性hash将整个hash值空间组织成一个虚拟圆环，我们这里假设某hash函数H值空间为0~（2^32—1），即32位无符号整形。

下面简述一下一致性hash的原理：这是一致性hash的整个值空间0～（2^32-1）下一步将各个服务器使用Hash进行一个哈希，具体可以选择服务器的ip或主机名作为关键字进行哈希,这样每台机器就能确定其在哈希环上的位置，假设使用四台机器进行hash：将数据key使用相同的函数Hash计算出哈希值，并确定此数据在环上的位置，从此位置沿环顺时针“行走”，第一台遇到的服务器就是其应该定位到的服务器。

例如我们有Object A、Object B、Object C、Object D四个数据对象,经过哈希计算后，在环空间上的位置如下：根据一致性哈希算法，数据A会被定为到Node A上，B被定为到Node B上，C被定为到Node C上，D被定为到Node D上下面我们看看当集群机器比较少的情况例如系统中只有两台服务器，其环分布如下，此时必然造成大量数据集中到Node A上，而只有极少量会定位到Node B上。

《云计算》教材云计算随着科技的不断发展，云计算作为一种新兴的计算模式，逐渐走进了人们的生活。

本教材将详细介绍云计算的基本概念、关键技术以及应用领域，并探讨其在未来的发展前景。

一、云计算的概念及特点云计算是一种基于互联网的计算方式，它通过将计算资源集中部署在数据中心，为用户提供服务。

与传统的计算模式相比，云计算具有以下几个主要特点。

1.1 弹性扩展云计算提供了弹性扩展的能力，即根据用户需求动态调整计算资源的分配，从而满足不同规模和负载的计算需求。

这种灵活性使得用户能够根据实际情况进行资源的使用与释放，极大提高了计算效率。

1.2 资源共享云计算采用资源共享的方式，多个用户可以共享同一组计算资源，从而降低了计算成本。

用户通过云服务提供商租用所需资源，无需购买和维护昂贵的硬件设备，大大降低了使用成本。

1.3 高可靠性云计算采用分布式架构，分布在多个数据中心的计算节点互相备份，即使部分节点出现故障，也不会影响整体的运行。

这种高可靠性保证了用户服务的连续性和稳定性。

二、云计算的关键技术为了实现云计算的特点和功能，需要依赖一系列关键技术的支持。

本节将介绍云计算的几个关键技术。

2.1 虚拟化技术虚拟化技术是实现云计算的基础，它将物理资源（如服务器、存储设备等）抽象为逻辑资源，为不同的用户提供虚拟化的计算环境。

通过虚拟化技术，可以实现资源的灵活配置和利用，提高资源的利用率。

2.2 分布式存储分布式存储是云计算中的一个重要技术，它将数据分布在多个节点上进行存储和管理，提高了存储的可扩展性和可靠性。

同时，分布式存储还支持对数据的快速访问和备份，保证了数据的安全性和可用性。

2.3 虚拟网络技术虚拟网络技术是云计算中的另一个关键技术，它通过对物理网络进行抽象和隔离，为用户提供独立的网络环境。

虚拟网络技术可以根据用户需求进行网络拓扑的创建和管理，方便用户进行网络配置和管理。

三、云计算的应用领域云计算作为一种灵活和高效的计算模式，已经在各个领域得到了广泛的应用。

《云计算》教材《云计算》教材第一章云计算概述1.1 云计算的定义1.2 云计算的发展历程1.3 云计算的特点1.4 云计算的分类1.4.1 公有云1.4.2 私有云1.4.3 混合云1.4.4 社交云1.5 云计算的应用领域第二章云计算架构2.1 云计算的基本架构2.2 云计算的关键技术2.2.1 虚拟化技术2.2.2 分布式计算技术2.2.3 大数据技术2.3 云计算的核心组件2.3.1 虚拟机管理器2.3.2 资源池2.3.3 服务编排和自动化管理2.4 云计算的安全性和可靠性第三章云计算服务模型3.1 基础设施即服务（IaaS）3.1.1 IaaS的定义3.1.2 IaaS的特点和优势3.1.3 IaaS的实现技术3.1.4 IaaS的应用案例3.2 平台即服务（PaaS）3.2.1 PaaS的定义3.2.2 PaaS的特点和优势3.2.3 PaaS的实现技术3.2.4 PaaS的应用案例3.3 软件即服务（SaaS）3.3.1 SaaS的定义3.3.2 SaaS的特点和优势3.3.3 SaaS的实现技术3.3.4 SaaS的应用案例第四章云计算的优势和挑战4.1 云计算的优势4.1.1 灵活性和可伸缩性4.1.2 资源池共享4.1.3 成本效益4.2 云计算的挑战4.2.1 安全和隐私问题4.2.2 管理和监控问题4.2.3 依赖供应商问题第五章云计算的法律和合规性5.1 云计算的法律法规5.2 云计算的隐私保护5.3 云计算数据的合规性要求5.4 云计算的合同和服务级别协议附件：附件1：云计算架构图附件2：云计算应用案例法律名词及注释：1、个人信息保护法：是指保护和管理个人信息，促进网络信息安全和高效运行的法律。

2、数据隐私：是指个人或组织拥有的、与个人身份相关的、非公开的信息。

3、服务级别协议：是一份协议，规定了云服务提供商与客户之间的服务质量承诺和责任。

云计算与大数据第一章揭秘云计算在当今数字化的时代，“云计算”这个词已经频繁地出现在我们的生活中。

但对于大多数人来说，云计算可能仍然是一个有些神秘和难以理解的概念。

那么，究竟什么是云计算呢？让我们一起来揭开它的神秘面纱。

云计算，简单来说，就是一种基于互联网的计算方式。

它将计算任务分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中。

这就好像我们不再需要在自己家里建一个发电站来供电，而是直接从大型的电力网络中获取电能一样。

云计算为我们提供了强大的计算能力、海量的存储空间和丰富的软件服务，而我们只需要通过网络连接就能随时随地使用这些资源。

想象一下，过去我们如果要处理大量的数据或者运行复杂的软件，就需要购买昂贵的硬件设备，还要不断地进行升级和维护。

这不仅需要投入大量的资金，还需要专业的技术人员来管理。

但是有了云计算，这一切都变得简单了。

我们不再需要自己拥有这些硬件设备，只需要向云计算服务提供商支付一定的费用，就可以根据自己的需求灵活地获取计算资源。

云计算的服务模式主要有三种：IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和 SaaS（软件即服务）。

IaaS 就像是为你提供了一个空房子，里面什么都没有，但是有基本的水电和墙壁地板。

你可以在这个基础上自己布置、装修，安装你需要的设备。

在云计算中，IaaS 为用户提供了服务器、存储和网络等基础设施服务。

用户可以根据自己的需求自由地配置和管理这些资源，就像在自己的房子里自由布置一样。

PaaS 则更像是一个已经装修好的房间，里面有基本的家具和设施。

你只需要把自己的东西搬进去，然后按照自己的需求进行一些调整就可以使用了。

在云计算中，PaaS 为用户提供了一个平台，用户可以在这个平台上开发、运行和管理自己的应用程序，而无需担心底层的基础设施。

SaaS 则是直接为你提供了一个可以拎包入住的房间，里面所有的东西都已经准备好了，你只需要使用就可以了。

在云计算中，SaaS 为用户提供了各种现成的应用软件，如电子邮件、办公软件、客户关系管理系统等。

一、大数据与云计算1.云计算是并行计算、分布式计算和网格计算的发展。

2云计算服务类型: 将基础设施作为服务laas、将平台作为服务paas 、将软件作为服务saas 。

3.云计算体系结构分为四层: 物理资源层、资源池层, 管理中间件层, SOA（service-oriented-architecture, 面向服务的体系结构）构建层。

4.云计算有更低的硬件和网络成本、更低的管理成本和电力成本, 也有更高的资源利用率。

5.云计算特点: 超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可伸缩性、按需服务、极其廉价二、Google云计算原理和应用Google云计算技术包括: Google文件系统GFS、分布式计算编程模型MapReduce 、分布式锁Chubby、分布式结构化数据表BigTable 、分布式存储系统Megastore 、分布式监控系统Dapper 、海量的交互式分析工具D remel , 以及内存大数据分析系统powerdrill。

2.GFS是一个大型的分布式文件系统Google File System3.GFS将文件按照固定大小进行分块, 默认是64MB, 每一块称为一个chunk, 每一个chunk都有一个索引号。

4.GFS特点: 采用中心服务器模式、不缓存数据、在用户态下实现、只提供专用接口5.master容错, Master上保存了GFS文件系统的三种元数据Name Space, 文件系统目录结构、Chunk与文件名的映射表、 Chunk副本的位置信息(默认有三个副本)6.chunk server容错：GFS中的每一个文件被划分成多个Chunk, Chunk的默认大小是64MB, 每个Chunk又划分为若干Block（64KB）, 每个Block对应一个32bit的校验和, 保证数据正确。

7.系统管理技术: 大规模集群安装技术、故障检测技术、节点动态加入技术节能技术8.mapreduce模型: Map函数--对一部分原始数据进行指定的操作。

教学大纲《云计算与大数据分析》《云计算与大数据分析》教学大纲开课学期：春季学期开课单位：计算机科学与技术学院课程中文名称：云计算与大数据分析课程英文名称：IntroductiontoModernSytemEngineering主讲教师：刘志明教授总学时：32，其中：理论24学时实验：8学时学分：2学分课程性质：非学位课考核方式：考查先修课程：操作系统、数据库原理、面向对象程序设计一、课程教学目的（说明本课程与专业培养目标、研究方向、培养要求）与要求（限300字）：云计算和大数据正在引发全球范围内深刻的技术和商业变革,已经成为IT行业主流技术。

云计算通过分布式操作系统、虚拟化、并行计算、弹性计算、效用计算等关键技术，为大数据提供了基础物理平台，大数据是落地的云，技术涵盖了从数据的海量存储、处理到应用多方面的技术，包括数据采集、海量数据存储、非关系型数据管理、数据挖掘、数据可视化以及智能分析技术如模式识别、自然语言理解、应用知识库等。

本课程为计算机、软件工程硕士生开设的一门专业选修课程，主要学习云计算和大数据处理的相关原理和技术，结合核、医应用，与实际工程应用相结合，构建相应的云计算和大数据分析与应用平台。

本课程采取研讨式教学模式，教师主讲技术体系和结构原理，技术细节分为理论、实践、应用等专题，由学生自主选择专题进行自主钻研，阅读文献，搭建软件平台并实际运行，上台讲解，提交论文和实验报告，充分培养学生的自主学习和科研能力。

二、课程内容简介（限200字）：（1）云计算与大数据概况了解云计算的特点及技术分类；了解大数据概念；了解大数据的产生、应用和作用；了解大数据与云计算、物联网之间的关系（2）云计算关键技术--虚拟化技术了解服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化的基本概念；熟悉常用的VMware虚拟机软件；了解OpenStack开源虚拟化平台（3）云架构及主流云服务和仿真平台掌握云服务的类型；了解常用的云服务平台Google、Amazon、WindowAzure、云计算仿真器CloudSim （4）Hadoop2.0主流开源云架构理解Hadoop的功能与作用；了解Hadoop的应用现状和发展趋势；掌握Hadoop项目及其结构；掌握Hadoop的体系结构；掌握分布式文件系统HDFS的体系结构；掌握分布式数据处理MapReduce、掌握分布式结构数据表Hbae；相关组件（Zookeeper、Yarn等）（5）大数据处理的关键技术了解数据采集、数据存储与管理、数据分析与挖掘、数据可视化的流程；掌握非关系型数据库NoSQL （MongoDB）、云储存、数据仓库Hive、实时流框架Storm等；了解内存计算框架Spark等（7）学生所选专题理论专题1（普适计算、并行计算、服务计算、社会计算、流计算…）；理论专题2（云计算核心算法Pa某o算法、DHT算法、Goip协议…）；实践专题1（分布式操作系统Yarn、分布式文件系统HDFS、云数据库MongoDB、MapReduce、Hbae、CloudSim…）；实践专题2（Hadoop组件ZooKeeper、Pig、Hive、Oozie、Flume、Mahout…）；实践专题3（OpenStack计算服务Nova、对象存储服务Swift、镜像服务Glance）三、教学进度章节内容云计算与大数据分析概况云计算关键技术--虚拟化技术云架构及主流云服务平台大数据处理的关键技术大数据分析挖掘与可视化学生所选理论专题1（普适计算、并行计算、服务计算、社会计算、流计算…）；学生所选理论专题2（云计算核心算法Pa某o算法、DHT算法、Goip协议…）；学生所选实践专题1（分布式操作系统Yarn、分布式文件系统HDFS、云数据库MongoDB、MapReduce、Hbae、CloudSim…）；学生所选实践专题2（Hadoop组件ZooKeeper、Pig、Hive、Oozie、Flume、Mahout…）授课或实验授课或实验教师刘志明刘志明刘志明刘志明刘志明学时安排授课授课授课授课授课2（学时）2（学时）3（学时）2（学时）3（学时）授课刘志明2（学时）授课刘志明2（学时）授课刘志明2（学时）授课刘志明2（学时）2（1）《云计算（第三版）》刘鹏主编，电子工业出版社，2022.8（2）《大数据搜索与挖掘》张华平著，科学出版社，2022.52、主要参考书：（1）云计算与大数据技术.王鹏等编著.人民邮电出版社.2022.5月（2）VMware虚拟化与云计算应用案例详解.王春海编著.中国铁道出版社.2022.11（3）深入云计算：Hadoop源代码分析.张鑫著.中国铁道出版社.2022.6（4）大数据思维与决策.[美]伊恩·艾瑞斯(IanAyre)著.人民邮电出版社.2022.10（5）R与Hadoop大数据分析实战.（印）普贾帕提（VignehPrajapati）著，李明等译.机械工业出版社.2022.11（6）Hadoop大数据分析与挖掘实战.张良均樊哲李成华刘丽君等.机械工业出版社.2022.123、主要参考网站：3课程负责人：刘志明主管院长：学院盖章：2022年1月20日注：本表一式二份，由编制教师填写，并报送学院研究生教学秘书处，由教学秘书汇总电子版和纸质版各一份交研究生处培养办公室备案。

云计算与大数据第一章揭秘云计算在当今数字化的时代，云计算已经成为了一个热门的话题，它正在改变着我们的生活和工作方式。

那么，究竟什么是云计算呢？让我们一起来揭开它神秘的面纱。

云计算，简单来说，就是一种通过互联网提供计算服务的模式。

想象一下，过去我们要使用计算机软件或者存储数据，都需要在自己的电脑上安装程序和存储设备。

但有了云计算，这一切都变得不一样了。

我们不再需要在本地拥有强大的硬件设施，而是可以像使用水电一样，按需从云端获取计算资源。

云计算的核心特点之一是弹性。

这意味着我们可以根据实际需求，灵活地增加或减少所使用的计算资源。

比如，一家电商企业在购物节期间，访问量会大幅增加，这时就可以迅速扩展服务器的容量来应对；而在平时访问量较小时，又可以收缩资源，节省成本。

这种弹性使得企业能够更好地应对业务的波动，提高资源的利用率。

另一个重要特点是按需自助服务。

用户可以根据自己的需求，自主选择所需的服务，无需经过繁琐的审批流程。

就好像你在手机上下载一个应用，只需要轻点几下屏幕，就能获得想要的功能。

云计算还具有广泛的接入性。

只要有网络连接，无论是通过电脑、手机还是平板，我们都能够随时随地访问云端的服务和数据。

这为我们的工作和生活带来了极大的便利，不再受到时间和空间的限制。

云计算的服务模式主要有三种：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。

IaaS 就像是提供了一个毛坯房，用户可以自己搭建和配置所需的环境。

比如，用户可以租用云服务提供商的服务器、存储和网络等基础设施，然后自己安装操作系统和应用程序。

PaaS 则像是提供了一个精装修的房间，里面已经配备了一些基础的设施和平台。

开发人员可以在这个平台上进行应用程序的开发和部署，无需担心底层的基础设施维护。

SaaS 就更加直接了，它就像是一个已经布置好的酒店房间，用户可以直接入住使用。

比如常见的在线办公软件、电子邮件服务等，用户只需要登录账号就能使用，无需进行安装和维护。

《云计算与大数据》课程教学大纲课程类别:专业基础课第五学期 先修课程：操作系统、数据库原理、面向对象程序设计 教学方式：理论讲授加实验 考核方式：考试使用教材及主要参考书: 建议使用教材：陶皖主编，《云计算与大数据》西安电子科技大学岀版社2017. 1推荐参考资料：（1）《云计算（第三版）》刘鹏主编，电子工业出 版社，2015.8（2）《大数据搜索与挖掘》张华平著，科学出版社，2014. 5（3）《云计算与大数据技术》王鹏等编著・人民邮电岀版社・2014. 5月一、 课程的性质和任务云计算和大数据正在引发全球范围内深刻的技术和商业变革，已经成为IT 行 业主流技术。

云计算通过分布式操作系统、虚拟化、并行计算、弹性计算、效用计 算等关键技术，为大数据提供了基础物理平台，大数据是落地的云，技术涵盖了从 数据的海量存储、处理到应用多方面的技术，包括数据采集、海量数据存储、非关 系型数据管理、数据挖掘、数据可视化以及智能分析技术如模式识别、自然语言理 解、应用知识库等。

本课程为物联网工程专业开设的一门专业基础课，主要学习云 计算和大数据处理的相关原理和技术，结合核、医应用，与实际工程应用相结合， 构建相应的云计算和大数据分析与应用平台。

二、 教学基本要求本课程采取研讨式教学模式，教师主讲技术体系和结构原理，技术细节分为理 论、实践、应用等专题，由学生自主选择专题进行自主钻研，阅读文献，搭建软件 平台并开课单位:计算机科学与技术教研室 总学时:48讲授学时：40实验学时：8 学分：2.5开课学期:实际运行，上台讲解，提交论文和实验报告，充分培养学生的自主学习和动手能力。

通过本课程学习，使学生掌握大数据的采集、传输、处理和应用的技术，了解Hadoop分布式系统基础架构，掌握HDFS和MapReduce技术。

了解HEase、Hive、Zookeeper、Avro、Pig 等相关大数据技术，与实际工程应用相结合，构建相应的云计算平台。