Учебно-методическое пособие по курсу Облачная архитектура инфокоммуникационных систем

2

План УМД на 2015/16 уч.г.

Учебно-методическое пособие

по курсу

Облачная архитектура инфокоммуникационных систем

Составитель Д.В.Гадасин, к.т.н., доцент

Издание утверждено на заседании кафедры. Протокол № 5 от 02.02.2015г.

Рецензент В.А.Докучаев, д.т.н., профессор

3

1.Общие замечания

1.1.Цели и задачи дисциплины

Целью преподавания дисциплины ОАИКС в системе подготовки по направлению 230400 является теоретическая и практическая подготовка, которая должна сформировать у слушателей необходимый объем теоретических и практических знаний о технологии облачных вычислений, умений и навыков практической реализации выгод облачных технологий в современном бизнесе, изучение инструментальных средств данной технологии, а также получение основных знаний, применяемых при разработке приложений для основных существующих облачных платформ. В результате изучения дисциплины студенты должны:

-рассмотреть основные характеристики облачных технологий;

-понять основные отличия от решений на основе серверных технологий; преимущества и риски, связанные с использованием облачных вычислений, а также предпосылки по переходу в облачные инфраструктуры и по использованию облачных сервисов;

-познакомиться с существующими решениями на основе облачных технологий, а также с основными поставщиками облачных платформ. Рассмотреть структуру этих сервисов: компоненты и способы взаимодействия этих компонентов, преимущества и недостатки этих платформ;

-изучить лучшие практики по уменьшению основных рисков, связанных

сприменением облачных вычислений, лицензированием и сертификацией облачных сервисов, соответствие юридическим правилам и нормам, действующим на территории РФ.

Для данной дисциплины обеспечивающими являются следующие предметы: основы сетевых технологий, операционные системы, базы данных, архитектура ЭВМ, языки программирования, структурированные кабельные системы, технология программирования, проектирование информационных систем, информационная безопасность и защита информации, корпоративные информационные системы.

Для изучения дисциплины предусмотрены следующие виды учебных занятий: лекции, лабораторные работы, самостоятельная работа студентов (контрольная работа), консультации.

Учебно-методическое пособие отражает содержание разделов программы курса, основные понятия, контрольные вопросы для подготовки к зачету, задание для выполнения контрольной работы. По курсу выполняется комплекс практикумов, самостоятельная контрольная работа, сдается зачет.

4

1.2. Содержание лекционного курса

Тема 1. История основных типов высокопроизводительных вычислений, тенденции развития современных инфраструктурных решений.

Знакомство с основными этапами развития вычислительной техники. Основные этапы развития аппаратного и программного обеспечения. Анализ современных тенденций развития аппаратного обеспечения, приведших к появлению технологий облачных вычислений. Базовые сведения о появлении, развитии и использовании технологий облачных вычислений.

Основные современные тенденции развития аппаратного обеспечения, основные требования к инфраструктуре. Рассматриваются современные тенденции развития инфраструктурных решений, которые привели к появлению концепции облачных вычислений.

Рост производительности компьютеров. Появление многопроцессорных и многоядерных вычислительных систем, развитие блейд-систем. Появление систем и сетей хранения данных. Консолидация инфраструктуры.

Тема 2. Виртуализация. Сервисы. Основные направления развития.

Основные типы виртуализации. Обзор программных продуктов крупнейших компаний виртуализации. Виртуальная машина. Виртуализация серверов. Виртуализация приложений. Виртуализация представлений (рабочих мест). Разновидности архитектуры гипервизора.

Тема 3. Введение в понятия облачных вычислений.

Обзор парадигмы облачных вычислений. Архитектура облачных систем. Модели развёртывания облаков: частное облако, публичное облако, гибридное облако.

Основные модели предоставления услуг облачных вычислений: SaaS (Software as a Service - ПО-как-услуга), PaaS (Platform as a Service – Платформа- как-услуга), IaaS (Infrastructure as a Service – Инфраструктура-как-услуга), XaaS (X as a Service – Все-как-услуга).

Различия между облачными и кластерными (распределенными, или - Grid-технологиями) вычислениями.

Тема 4. Достоинства и недостатки облачных вычислений.

Основные преимущества и недостатки моделей облачных вычислений и предлагаемых на их основе решений. Экономика облачных вычислений.

Тема 5. Обзор существующих сервисов. Обзор существующих платформ.

Обзор решений ведущих вендоров – Microsoft, Amazon, Google. Примеры облачных сервисов Microsoft. Примеры облачных сервисов Google. Разработка и тестирование приложений на платформе Amazon Elastic Computing Cloud.

5

Разработка облачных систем на платформе MapReduce. Разработка облачных систем на платформе Apache Hadoop.

Тема 6. Технологии облачных вычислений.

Разработка Web-приложений для развертывания в облачной среде и переноса в нее существующих приложений. Приемы программирования, навыки системного администрирования приложений, развертываемых в облаке. Построение транзакционных Web-приложений, установка виртуальных серверов для их поддержки. Вопросы безопасности, масштабирования, развертывания, резервного копирования в контексте облачной инфраструктуры. Преимущества облачной инфраструктуры в области масштабирования приложений. Особенности аварийного восстановления в облачной среде.

2.Контрольные вопросы по курсу

1.Сколько поколений компьютеров описывает история?

2.Каковы основные преимущества и недостатки блейд-систем?

3.Что понимается под Грид вычислениями?

4.Назовите основные преимущества облачных вычислений.

5.Назовите основные недостатки облачных вычислений.

6.Назовите основные преимущества виртуализации

7.Укажите основные разновидности виртуализации.

8.Назовите основные платформы виртуализации.

9.Назовите основные преимущества Систем хранения данных. 10.Какие виды облаков существуют?

11.Укажите топологии сетей хранения данных.

12.Что предоставляют поставщики услуг Iaas?

13.Что скрывается под аббревиатурой PaaS?

14.Что скрывается под аббревиатурой SaaS?

15.Отметьте основные преимущества SaaS для клиентов.

16.Основные назначения CaaS.

17.Назовите основные препятствия развитию облачных технологий в России.

18. Основные преимущества использования Windows Azure.

19. Что такое Windows Azure Table?

20. Отметьте базовые операции для таблиц и сущностей Windows Azure

Table.

21. Что является компонентами облака Microsoft?

22. Сколько архитектурных уровней содержит модель SaaS согласно

Microsoft?

23. Назовите компоненты Windows Azure Storage.

24. Что такое Microsoft Live Workspace?

25. Что такое Windows Azure Blob?

26. Что такое Windows Azure Queue?

6

27.Отметьте основные возможности Google Apps.

28.Вопросы безопасности, масштабирования, развертывания, резервного копирования в контексте облачной инфраструктуры.

29.Особенности аварийного восстановления в облачной среде.

3. Контрольное задание и методические указания к нему

Прежде чем приступить к выполнению контрольного задания, ознакомьтесь с порядком выбора варианта и требованиями к оформлению контрольной работы.

3.1. Указания к выбору варианта

Исходные данные для выполнения контрольного задания выбираются в соответствии с предпоследней и последней цифрами номера студенческого билета (если полученный номер 00, то выбирается 30 тема).

3.2. Требования к оформлению

Контрольные работы выполняются в виде РЕФЕРАТА, объемом не менее 15 стр. (12 шрифт, Arial) и должны быть аккуратно оформлены, разборчиво написаны на одной стороне каждого листа. Для замечаний преподавателя на каждой написанной странице оставляются поля шириной 2-3 см. Межстрочный интервал 1,5. Страницы и рисунки должны быть пронумерованы. В конце работы необходимо привести наименование литературных источников, используемых при выполнении работы, с указанием автора, издательства, года издания; поставить подпись студента и дату.

Неправильно оформленные и несоответствующие своему варианту контрольные работы к рецензии не принимаются. Исправленная в соответствии с рецензией и зачтенная контрольная работа предъявляется на зачете. На зачете студент должен защитить свою контрольную работу.

3.3. Темы контрольных работ

1.Облачные хранилища.

2.Облачная синхронизация устройств.

3.Облачный сервис для системы мгновенного обмена сообщения.

4.Облачный сервис для обработки изображений.

5.Облачный сервис для системы удаленного видеонаблюдения.

6.Облачный сервис для вычислений.

7.Онлайн сервис для редактирования изображений.

8.Программное обеспечение для работы с удаленным хранилищем данных.

9.Реализация работы протокола NFS в домашней локальной сети.

10.Облачный сервис для он-лайн игр.

11.Краткий обзор видов современного ПО.

12.Обзор требований к современному ПО.

13.Обзор современных платформ для разработки ПО.

14.Многоярусные архитектуры ПО.

15.Многоклиентские архитектуры ПО.

7

16.Обзор сервисно-ориентированных архитектур ПО.

17.Обзор концепции Software as a Service.

18.Облачные вычисления как пример многоярусной, многоклиентской и сервисно-ориентированной архитектуры.

19.Обзор концепции и реализаций облачных вычислений.

20.Облачная платформа Microsoft Windows Azure.

21.Облачная платформа Microsoft Windows Azure.

22. Использование .NET Web-сервисов для реализации Windows Azure. 23.Обзор архитектуры .NET.

24.Обзор архитектуры Windows Azure.

25.Функционирование Fabric и Fabric Controller в Azure.

26.Реализация ролей в Azure.

27.Архитектура Azure AppFabric.

28.Обзор возможностей обращения к AppFabric средствами Java-технологии

(AppFabric SDK).

29.Анализ производительности работы Windows Azure на основе собственного опыта его использования.

30.Архитектура Azure Storage.

31.Архитектура и реализация Azure Storage Blob Service.

32.Архитектура и реализация Azure Storage Table Service.

33.Архитектура и реализация Azure Storage Queue Service.

34.Архитектура Azure Compute.

35.Использование IIS 7 в Azure Compute.

36.Web-роли и их реализация в подсистеме Azure Compute. 37.Worker-роли и их реализация в подсистеме Azure Compute. 38.VM-роли и их реализация в подсистеме Azure Compute. 39.Azure Traffic Manager и возможности этой компоненты. 40.Azure Connect и возможности этой компоненты.

41.Azure CDN и возможности этой компоненты.

42.Архитектура SQL Azure.

43.Архитектура SQL Azure Database.

44.Архитектура SQL Azure Reporting.

45.Visual Studio – инструмент для разработки облачных приложений. 46.Методы разработки и использования облачных сервисов Azure. 47.Пользовательский интерфейс системы Windows Azure. 48.Архитектура и возможности Windows Azure SDK for Java Developers. 49.Архитектура SQL Azure Reporting.

50.Обзор портала Azure Marketplace и доступных на нем прикладных программ.

51.Применение АОП для облачных вычислений. 52.Особенности ОС Windows Phone 7 и проекта Hawaii. 53.Проблемы и перспективы Windows Azure.

8

4. Список литературы

1. Клементьев И.П., Устинов В. А. Введение в Облачные вычисления.

-УГУ, 2009. - 233 с.

2.Джордж Риз: Облачные вычисления. – СПб.: BHV-СПб, 2011. - 288 с., ISBN: 978-5-9775-0630-4.

3.Питер Фингар. DOT. CLOUD. Облачные вычисления - бизнес-платформа XXI века. Аквамариновая Книга. – 2011. - 256 с., ISBN: 978-5-904136-21-5.

4.Gillam, Lee Cloud Computing. Principles, Systems and Applications / Nick Antonopoulos, Lee Gillam — L.: Springer, 2010. — 379 p. — (Computer Communications and Networks). — ISBN: 9781849962407.

5.Mell, Peter and Grance, Timothy. The NIST Definition of Cloud Computing. Recommendations of the National Institute of Standards and Technology. NIST (20 October 2011).

6.Rittinghouse J.W., Ransom J.F. Cloud Computing - Implementation, Management, and Security // Taylor and Francis Group, 2010. - 174 pp.

7.Miller M. Cloud Computing: Web-Based Applications That Change the Way You Work and Collaborate Online // Que Publishing, 2009. - 245 pp.

8.Харатишвили Д. Utility-компьютинг и "облачные" вычисления //

Компьютерпресс, 2009. - N 9. - С. 14-19.

9.Топровер О. Десять вопросов об облачных вычислениях // Мир ПК, 2009.

-N 12. - С. 70-72.

10.Топровер О. Дорога в облака: платформа как сервис // Мир ПК, 2010.

- N 2. - С. 52-54.

11.Сысойкина М. Облачные сервисы в России: слово или дело? // Мир ПК,

2011. - N 1. - С. 71-73.

12.Табакова О. Облачные вычисления: больше оптимизма или пессимизма // Технологии и средства связи. 2010. - N 2. - С. 44-46.

13.Тарнавский Г. А. Облачные вычисления в Интернете // Электросвязь.

2011. - N 2. - С. 16-20.

14.Шалагинов А. Cloud Computing - "облачные вычисления"? // Технологии и средства связи, 2010. - N 5. - С. 15-17.

15.Семенов А.Облака плывут, облака...// Мобильные телекоммуникации,

2010. - N 9. - С. 10-14.

16.Ковязин А. Облака для малого и среднего бизнеса // Открытые системы. СУБД. - 2010. - N 2. - С. 34-37.

17.Тарнавский Г. А. Первый международный конгресс по "облачным" технологиям - Cloud Computing Congress ССС-2010 // Информационные технологии. - 2010. - N 10. - С. 77-78.

Подписано в печать 12.02.2015г. Формат 60х90 1/16. Объём 0,5 усл.п.л. Тираж 100 экз. Изд. № 22. Заказ 39.

ООО «Брис-М». Москва, ул. Авиамоторная, д. 8а.