《虚拟化技术》课程教学大纲.docx

《虚拟化技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：12168课程名称：虚拟化技术英文名称：Virtualization Technology课程类型：专业课程要求：选修学时/学分：48/3（讲课学时：32 实验学时：16）先修课程：计算机组成与结构、计算机操作系统、计算机网络后续课程：大数据项目综合实践适用专业：数据科学与大数据技术二、课程描述《虚拟化技术》是数据科学与大数据技术专业的选修课，旨在引导学生理解和掌握支持云计算发展中 IT 资源的逻辑抽象和统一表示的关键技术通过对虚拟化原理、云计算与虚拟化的关系的深刻理解，掌握实际虚拟化架构下不同类产品，如 Hypver-V、VMWare、Docker、等虚拟化系统的安装、配置、使用和监控以及应用程序在虚拟化系统上的部署通过课程学习使学生能够应用虚拟化技术的基本理论针对实际工程需求进行分析虚拟化技术应用场景、选择合适虚拟化产品、设计虚拟化技术架构，并能够进行 虚拟化系统的配置、构建不同产品的虚拟化环境，最终能够实现虚拟化系统的部署、管 理及搭建一个私有云平台三、课程教学目标1. 能够正确阐述虚拟化技术的原理及描述云计算下的虚拟术需求，能够对于企业云计算中的不同虚拟化场景需求进行分析并设计相应解决方案。

支持毕业能力要求 3）2. 熟悉常用的虚拟化系统 Hypver-V、VMWare、Docker 等系统的安装、配置，并且具备将企业云计算的相关应用程序在相应虚拟化系统部署和管理的能力支持毕业能力要求 3、5）3. 能够依据企业的需求运用虚拟化技术完成不同虚拟化系统或，能够构建完整的私有云系统支持毕业能力要求 5）四、 教学内容、安支撑排及与教学目标的对应关系单教学内容单元教学目标学教学对应课6元时方式程教学目标1一、云计算与虚拟化1.1 云计算的含义、核心思想、(1) 了解云计算的基本概念、思想、云计算模式；(2)明确虚拟化2讲授1特点、云计算模式等的含义，能够举例说明虚拟化的1.2 虚拟化的基本概念1.3 云计算和虚拟化的关系1.4 云计算中的虚拟化需求对象；(3)能够清晰表述云计算和虚拟化的关系；(4)理解云计算中的虚拟化需求，能够表述其需求2二、虚拟化原理2.1 硬件虚拟化2.2 软件虚拟化2.3 半虚拟化2.4 全虚拟化(1)了解硬件虚拟化的原因、理解硬件虚拟化据优势，能够举例说明哪些硬件需要虚拟化和软件虚拟化； (2)了解软件虚拟化的原因、理解硬件虚拟化据优势采用2讲授1的技术，能够举例说明哪些工具可实现软件虚拟化；(3)了解半虚拟化和和全虚拟化的应用场景、虚拟化环境的构成，能够区分二者之间的差别。

3三、虚拟化实现技术架构3.1 处理器虚拟化3.2 内存虚拟化3.3 I/O虚拟化3.4 网络虚拟化3.5 主流虚拟化方案(1)能够阐述几种虚拟化实现的 基本结构和并能够举例说明其各自的操作模式；(2)能够说明内存虚拟化和I/O虚拟化与处理器虚拟化之间的依赖关系；(3)了解目前流行的几种虚拟化方案2讲授14四、虚拟化系统4.1 VMware 虚拟化系统4.2 VMware Workstation4.3 VMware vSphere4.4 VMware vCenter Server的应(1) 了解VMware的背景，能够说明数据中心虚拟化、桌面虚拟化、应用虚拟化和虚拟化的企业级应用 等 方 面 的 原 理 ； (2) 了 解VMware Workstation的桌面虚拟6讲授自学1、2用化系统要求、功能，能够进行其4.5 虚拟机实时迁移主要功能机组件的安装和配置；(3)了解VMware vSphere 的虚拟化平台与物理体系结构的差异，掌握能够系统要求、功能，能够进行其安装及配置；(4)能够安装VMware vCenter Server ，并实现对 其 配 置 及 管 理 ； (5) 了 解VMotion的作用、优点及迁移实现原理和工作机制，能够配置VMotion的主机、使用 VMotion迁移虚拟机等。

实验1: VMware虚拟化系统实验(1)熟悉系统安装过程；(2)能够安装VMware虚拟化系统，并且正4实验3确配置、使用和监控该虚拟化系统4.6 Hypver-V-系统级虚拟化的核心思想和层次4.7 Hypver-V-系统级虚拟化的实(1) 理解系统级虚拟化的核心思想，能够明确阐述Hypver-V系统级虚拟化的三个层次；(2)能够举6讲授自学1、2现层次例说明基于宿主操作系统和基于4.8 Hypver-V-系统级虚拟化系统-基于宿主操作4.9 Hypver-V-系统级虚拟化系统-基于硬件硬件的系统级虚拟化；(3)了解基于宿主操作的系统及虚拟化产品并可以配置；(4)了解基于硬件的系统及虚拟化产品并可以配置实验2: Hypver-V虚拟化系统实验(1)熟悉系统安装过程；(2)能够安装Hypver-V虚拟化系统，并且正2实验3确配置、使用和监控该虚拟化系统；(3)能够安装Docker虚拟化系统，并且正确配置、使用和监控该虚拟化系统4.10 Docker的概念4.11 Docker与虚拟化的区别4.12 Docker组件4.13 Docker实现轻量级操作系统虚拟化(1) 理解Docker快速实现应用容器的功能；(2)能够说明二者之间的区别； (3)掌握Docker 的三个核心组件； (4)明确Docker系统要求、能够进行Docker企业级应用 、Mesos部署、ELK部署、桌面虚拟、Nagios与Zabbix部署等。

6讲授自学1、2实验3: Docker虚拟化系统实验(1)熟悉系统安装过程；(2)能够安装Docker虚拟化系统，并且正确2实验35.1网络虚拟化技术基础术背景、特征和虚拟化需求；(2)5.2网络虚拟化模型理解网络虚拟化的运营主体模型5.3网络虚拟化组合技术和分层模型及结构模型；(3)能够说明并明确N:1、1：N和N:1:M虚拟化设备组合技术及应用的场景5.4服务器虚拟化(1)理解不同类型网络虚拟化技45.5桌面虚拟化技术术的实现过程；(2)能够举例阐述5.6存储虚拟化实现过程中各部分的部署策略5.7链路虚拟化6六、OpenStack云计算平台6.1OpenStack云平台的部署结构6.2计算服务6.3 网络和地址管理6.4 对象存储服务和块存储6.5 身份6.6 镜像6.7 UI界面6.8 测量6.9 编配(1)了解OpenStack云计算平台部署的结构； (2)理解OpenStack提供云基础设施解决方案的 9个核心项目组件；(3)能够利用上述知识搭建一个私有云计算平台2讲授自学1、2实验4:搭建私有云计算平台(1) 熟悉私有云平台搭建过程；(2) 搭建私有云平台8实验2、3配置、使用和监控该虚拟化系统。

5 五、网络虚拟化(1) 了解网络虚拟化的概念、技2讲授1、2五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）1. 自学（课外 8 学时）(1)学习 linux 系统的基本原理，了解linux 操作系统4 学时） (2)）上机练习linux 常用命令，掌握linux 系统的一般性操作（4 学时）2.课外实验（16）(1) 进一步熟悉 VMware 虚拟化系统，达到熟练安装并且能够正确配置、使用和监控该虚拟化系统4 学时）(2) 进一步熟悉Docker 虚拟化系统，达到熟练安装 Docker 虚拟化系统，并且能够正确配置、使用和监控该虚拟化系统4 学时）3) 进一步熟悉不同的虚拟化技术，构建一个私有云平台，达到设计并熟练安装、正确配置、合理部署系统的目标8 学时）六、教学方法本课程以课堂教学为主，结合作业、自学及课外学习和实验等教学手段和形式完成课程教学任务1. 在课堂教学中，通过讲授、讨论、案例演示、慕课、翻转课堂等教学方法和手段让学生了解虚拟化技术的各部分的原理通过案例分析和实验，搭建不同的虚拟化实现环境及完 整的私有云平台培养学生问题分析、方案设计和大数据环境下现代工具的使用能力。

2. 通过自学提高学生对不同虚拟化技术应用场景的理解3. 通过课外实验内容培养学生的自主学习和分析问题、解决问题的能力4. 大部分单元主要采用CAI 作为教学工具，辅助板书形式七、学习评量学习成绩由平时成绩（含平时作业及测验成绩、实验成绩）和期末考试成绩组成各部分所占比例和评价内容、方法如下：1. 平时成绩（50%）(1) 作业成绩：10%主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度，以答题数量和准确性为评分标准，共 10 分，分 2 次，每次 5 分2) 平时测验：20%主要考核阶段知识点的掌握程度；以答题数量和正确率为评价标准，共 20 分，分 2 次，每次 10 分3) 实验成绩：20%主要考核学生设计和实施方案的能力和程度， 以实验的方案及方案实施的完成程度为评价标准，共 20 分，分 4 次，每次 5 分2. 期末考试成绩（50%）主要考核基本概念及不同应用类型虚拟化实现方法的掌握程度，书面考试形式，题型为选择题、填空题、问答题、综合设计题等，按正确性评分3. 说明(1) 作业、测试和实验中有雷同时，所有雷同回答均不得分2) 可利用指定“八、教学资源”中指定的 MOOC 的合格证书+评价作为课程学习成绩， 参加其他 MOOC 并计划代替学习成绩者须在课前向任课教师提出申请，由课程组教师讨论决定。

八、教学资源1. 教材[1] 虚拟化技术入门实战（第 2 版）．Matthew Portnoy．机械工业出版社，2017．2. 参考书目[1] VMware 虚拟化技术．刘海燕．中国铁道出版社，2017．[2] 网络虚拟化技术完全指南．敖志刚．电子工业出版社，2015．。