21-22学时 云计算和分布式系统
课程主题：云计算与分布式系统入门实践
课程目标
理解云计算和分布式系统的基本概念及关系。
掌握腾讯云资源申请、服务器管理和两层防火墙配置。
通过简单实践初步体验分布式系统的思想。
课程时长
总计约 100-110 分钟
一、理论讲解（约 35 分钟）
1. 云计算基础（10 分钟）
定义
云计算是通过互联网按需提供计算资源（如服务器、存储、数据库、软件等）的服务模式，用户无需购买物理硬件即可使用。特点
按需自助服务：用户可根据需求随时获取资源。
弹性扩展：资源可动态伸缩，适应业务变化。
高可用性：云服务商提供冗余保障。
按使用付费：降低前期投入成本。
优势
无需维护硬件，减少运维负担。
快速部署应用，提高效率。
支持分布式系统运行。
云计算类型
服务模型
IaaS（基础设施即服务）：提供虚拟机、存储、网络（如阿里云 ECS）。
PaaS（平台即服务）：提供开发和运行环境（如腾讯云云开发）。
SaaS（软件即服务）：直接提供应用软件（如钉钉）。
部署模型
公有云：第三方提供，面向公众。
私有云：企业内部专用，安全性高。
混合云：结合公有云和私有云优势。
2. 分布式系统基础（15 分钟）
定义
分布式系统是由多个独立计算机（节点）通过网络协同工作，共同完成任务的系统。
用户感知为单一系统，但实际运行在多台机器上。
与云计算的关系
云计算依赖分布式系统技术实现资源池化和高可用性。
示例：腾讯云的服务器集群是一个分布式系统，用户租用的云服务器是其中一个节点。
特点
分布性：计算任务分布在多个节点上。
并行性：多节点同时处理任务，提高效率。
无单点故障：单个节点失败不影响整体运行。
扩展性：通过添加节点提升性能。
挑战
一致性：多节点数据同步困难（如银行账户余额）。
网络延迟：节点间通信受网络性能限制。
故障管理：需要容错机制（如副本、故障转移）。
关键技术
负载均衡：将请求分配到多个节点。
数据复制：多节点备份数据，提高可靠性。
一致性协议：如 Paxos、Raft，确保数据一致。
典型应用
网站负载均衡（如淘宝双11流量分担）。
分布式数据库（如 MySQL 集群、MongoDB）。
大数据处理（如 Hadoop、Spark）。
架构类型
主从架构：主节点分配任务给从节点（如 MySQL 主从复制）。
对等架构：节点平等协作（如 P2P 网络）。
分片架构：数据分片存储到不同节点（如分布式存储）。
简单比喻
像一群人分工搬砖，每人负责一部分，整体效率高，但需协调谁搬哪块。
3. 云平台选型与两层防火墙（10 分钟）
主流云平台介绍
阿里云（Alibaba Cloud）
市场地位
中国市场份额第一（约 36%，2024 Q3 数据），全球排名前三。技术优势
自研飞天操作系统（Apsara），支持超大规模集群管理。
支撑双11百亿次交易请求，分布式架构能力强。
AI 服务突出，通义千问大模型服务超 30 万企业。
核心服务
弹性计算（ECS）：秒级扩容，神龙架构零虚拟化损耗。
存储（OSS）：EB 级容量。
数据库（PolarDB）：计算存储分离。
全球布局
29 个地域，87 个可用区。适用场景
高并发电商、企业数字化转型、AI 应用。
腾讯云（Tencent Cloud）
市场地位
中国市场第三（约 15%），全球前五。技术优势
擅长游戏和音视频领域，星脉网络提供 3.2T RDMA 带宽。
AI Infra 品牌，TACO 套件提升大模型训练效率 40%。
微信生态整合，小程序云开发降低门槛。
核心服务
云服务器（CVM）：性价比高。
对象存储（COS）：支持多媒体存储。
AI 基础设施：自研紫霄 GPU。
全球布局
26 个地域。适用场景
游戏服务器、实时音视频、小程序开发。
华为云（Huawei Cloud）
市场地位
中国市场第二（约 19%），2023 年增速 42%。技术优势
全栈自研（昇腾 AI 芯片、鲲鹏服务器）。
政务云市场份额 32%，安全合规性强。
5G 与边缘计算融合，时延低至 1ms。
核心服务
混合云（Stack）：服务 6000+ 政企。
数据库（GaussDB）：金融级容灾。
边缘计算：支持智能制造。
全球布局
45 个可用区。适用场景
政务云、工业互联网、物联网。两层防火墙
云平台安全组
控制分布式节点外部流量（如开放特定端口）。服务器防火墙
保护节点内部安全（如 Linux firewalld）。优势
双重防护，增强分布式系统安全性。
二、实操演示（约 35 分钟）
演示内容：从腾讯云操作到分布式系统初步体验
1. 注册腾讯云并申请免费资源（10 分钟）
步骤
访问腾讯云官网（cloud.tencent.com/），...
填写手机号、验证码、密码，完成实名认证（个人认证）。
进入“新用户专区”，申请免费轻量应用服务器（1核2G，CentOS 7.x）。
展示
获取公网 IP（如 121.36.XX.XX）、内网 IP（如 192.168.XX.XX）。
讲解端口（如 22 用于 SSH，80 用于 HTTP）。
强调：多台服务器协同是分布式系统基础。
2. 登录云服务器并安装管理面板（10 分钟）
SSH 登录
使用 PuTTY（Windows）或终端（Mac/Linux）。
输入公网 IP、端口 22、用户名 root、密码登录。
输入 uname -a 验证系统。
安装宝塔面板
命令：yum install -y wget && wget -O install.sh download.bt.cn/insta... && sh install.sh
安装完成，记录登录地址（如 http://公网IP:8888/xxxx）和账号密码。
展示宝塔界面，强调管理多节点可重复此步骤。
3. 配置两层防火墙与分布式思想演示（15 分钟）
两层防火墙
腾讯云安全组
在控制台“安全组”页面，添加规则：开放 22（SSH）、80（HTTP）。
应用到服务器实例。
服务器 firewalld
systemctl start firewalld
firewall-cmd --add-port=80/tcp --permanent
firewall-cmd --reload
firewall-cmd --list-all
分布式思想演示
场景
假设两台服务器协同运行网站。操作
在宝塔面板安装 Nginx：点击“软件商店”，安装 Nginx。
创建 HTML 文件（/www/wwwroot/站点目录/index.html）：
节点1：Hello Distributed System
讲解：另一台服务器可设为“节点2”，通过负载均衡分担流量（因资源有限，仅口述）。
效果
浏览器访问公网 IP，展示页面，模拟分布式系统中单个节点作用。
三、动手实践（约 35-40 分钟）
学生任务：操作云服务器并体验分布式概念
任务 1：注册腾讯云并申请服务器（15 分钟）
要求
注册腾讯云，完成实名认证。
申请免费服务器，记录公网 IP、内网 IP、密码。
工具
浏览器、身份证照片（用于认证）。
验证
提交公网 IP 截图。
任务 2：登录服务器并安装宝塔与 Nginx（15 分钟）
要求
SSH 登录服务器，安装宝塔面板。
在宝塔中安装 Nginx，创建 HTML 文件（/www/wwwroot/站点目录/index.html）：
我的分布式节点：Hello World
工具
PuTTY（Windows）或终端（Mac/Linux）。
验证
提交宝塔登录页面和浏览器访问公网 IP 的网页截图。
任务 3：配置两层防火墙（10 分钟）
要求
腾讯云安全组：开放 22、80 端口。
服务器 firewalld：开放 80 端口。
验证
提交安全组规则和 firewall-cmd --list-all 输出截图。
分布式体验提示
学生可想象自己服务器是分布式系统中的一个节点。
若有条件，与同学协作，访问彼此公网 IP，模拟多节点交互。
教学安排
时间分配
理论讲解：35 分钟
实操演示：35 分钟
动手实践：35-40 分钟
总计：105-110 分钟
准备工作
教师
提前注册腾讯云账号，测试流程。
电子教室系统。
学生
准备电脑，安装 PuTTY 或终端软件。
手机做实名认证用。
教室
确保网络稳定。
注意事项
记录公网 IP 和密码，避免遗失。
配置防火墙时勿关闭 22 端口，否则无法登录。
遇到问题及时反馈。
扩展内容（可选）
负载均衡
介绍腾讯云 CLB 如何分发流量。分布式存储
使用宝塔面板部署 FTP。网站部署
在 Nginx 上部署更复杂的网页。
作业
提交实践截图（公网 IP、网页、防火墙规则）。
阅读“CAP 理论”或“分布式一致性”，写 50 字心得。
引用文献
2025年03月30日《增速追不上华为，利润拼不过阿里！腾讯云如何破局？》
2024年12月25日《阿里云、华为云、腾讯云:领跑中国云市场的三巨头》
2025年03月27日《阿里云最新资讯》
2025年03月23日《【智能应用】阿里云——通义千问》
2025年03月12日《阿里云：重磅升级，解锁全新云端体验》
2025年03月30日《腾讯云王竹兵：普惠AI浪潮下腾讯云智算解决方案》
2025年03月28日《什么是腾讯云》
2025年03月18日《腾讯-人工智能原生云构建与加速核心能力指南》
2025年03月25日《华为 HCIA-Cloud Service 云服务02》
2025年02月16日《华为云产业链深度剖析》
2025年02月09日《华为云产品全系列介绍.docx》
最后编辑：信息技术教研室 更新时间：2025-08-13 10:53
