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1、课题数据处理与分析(二)课时2 课时(90 min )教学目标知识技能目标：(1 ) 了解YARN的基本架构及组件,理解具，作流程。(2 ) 了解ZooKeeper的概念、应用场景和集群总体架构。思政育人目标：感受大数据处理与分析技术在现代生产生活中的巨大作用和价值，不断增强创新意 识、合作意识、爱国主义情怀和民族自彖感。教学重难点教学重点：YARN的基本架构及组件,ZooKeeper的概念、应用场景 教学难点：ZooKeeper的集群总体架构教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：考勤(2 min )一问题导入(5 min )一传授新
2、知(28 min )一课堂互动(10 min )第2节课：问题导入(5 min )一传授新知(20 min )一课堂互动(15 min )一课堂小 结(3 min )一作业布直(2 min )教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课考勤(2 min ) 【教师】使用文旌课堂APP 【学生】按照老师要求签到培养学生的组 织纪律性，掌握学 生的出勤情况问题导入(5 min) 【教师】提出以下活动：HDFS专注于分布式存储,MapReduce专注于分布式计算，而 YARN则负责集群资源管理和统一调度，那么YARN的基本架构和 工作流程是什么样的？ 【学生】思考、理解、分析通过问题导入 的方法，引导
3、学生 主动思考，激发学 生的学习兴趣传授新知 (28 min)【教师】通过学生的回答引入新知，介绍分布式资源管理器YARN的基本架构和组件，以及工作流程一、YARN基本架构及组件通过教师的讲 解和演不，互动以 及案例，使学生了 解分布式资源管理器YARN的基 本架构和组件，以 及工作流程【教师】提出问题：YARN集群由哪些部分组成?【学生】思考、举手回答YARN集群总体上是经典的主/从(master/slave )架构，主要由 ResourceManagerx NodeManagerx ApplicationMaster 和 Container 组 成。【教师】提出问题：ResourceMan
4、ager的主要职责是什么?【学生】思考、举手回答【教师】总结学生的回答(1 )接收来自客户端(Client)的请求。(2 )启动和管理各个应用程序的ApplicationMaster。(3 )接收来自ApplicationMaster的资源申请，并为其分配 Containero(4 )管理NodeManager，接收来自NodeManager的资源和节点 健康情况汇报。(详见教材)【教师】利用多媒体辅助讲解NodeManagerNodeManager是集群中每个节点上的资源和任务管理器，以后 台进程的形式运行。它会定时向ResourceManager汇报本节点上的 资源(内存、CPU)使用情况
5、和各个Container的运行状态，同时会 接收并处理来自ApplicationMaster的Container启动/停止等请求。(详见教材)【教师】利用多媒体辅助讲解Task和ContainerTask是应用程序的具体执行任务，一个应用程序可能会有多个 任务。例如，一个MapReduce程序可以有多个Map任务和多个 Reduce 任务。Container是YARN中资源分配的基本单位，它封装了 CPU和 内存资源的一个容器，相当于是一个Task运行环境的抽象。(详见教材)小【教师】提出以下学习任务：阅读教材高手点拨部分，进一步了解Container.【学生】自主学习、思考、理解*【教师】利
6、用多媒体辅助讲解ApplicationMasterApplicationMaster是应用程序管理者，主要负责应用程序的管 理，以后台进程的形式运行。它为应用程序向ResourceManager申请 资源（CPU、内存），并将资源分配给所管理应用程序的Task。（详见教材）二,YARN的工作流程【教师】利用多媒体辅助讲解YARN的工作流程（1 ）客户端（Client）提交应用程序（如MapReduce程序等） 至！ ResourceManager。（2 ） ResourceManager 分配用于运行 ApplicationMaster 的 Container ,然后再与NodeManager
7、通信，要求它在该Container中启 动ApplicationMaster。ApplicationMaster启动后,它将负责此应用程 序的整个生命周期。（3 ） ApplicationMaster 向 ResourceManager 注册（注册后可以 通过ResourceManager查看应用程序的运行状态）并请求运行应用 程序各个Task所需的Container （资源请求是对一些Container的请 求）。如果符合条件，ResourceManager 会分配给 ApplicationMaster 所需的Container （表达为Container ID和主机名）。（4 ） Appl
8、icationMaster 请求 NodeManager 使用这些 Container 来运行应用程序的相应Task （即将Task发布到指定的Container中 运行）。（详见教材） 【教师】提出以下学习任务：阅读教材YARN的工作流程部分，根据YARN集群中应用 程序的执行流程图，以小组为单位,用自己的话说一说YARN的工 作流程。 【学生】合作学习、思考、理解 【学生】聆听、记录、理解课堂互动（10 min ）通过课堂讨论， 加深学生对 YARN的工作流 程的了解【教师】组织学生以小组为单位阅读“YARN的工作流程 部分，（详见教材），用自己的话说一说YARN的工作流 程？【学生】聆听
9、、思考、小组讨论，由小组代表上台发表讨论 结果 【教师】与学生一起评价各组的讨论结果第二节课问题导入(5 min ) 【教师】提出问题：什么是ZooKeeper ,它的作用是什么？ 【学生】聆听、思考、举手回答通过问题 导入，引导学 生主动思考， 激发学生的 学习兴趣传授新知(20 min )【教师】通过学生的回答引入新的知识，介绍分布式协调服务ZooKeeper的相关知识ZooKeeper是一种分布式应用程序协调服务，主要用于解决 分布式集群中应用程序的一致性问题。它能提供类似文件系统的 目录节点树方式的数据存储，主要用途是维护和监控所存数据的 状态变化，以实现对集群的管理。一.ZooKee
10、per 简介A【教师】提出以下问题：用自己的话说一说ZooKeeper主要解决的问题？* 【学生】思考、举手回答小【教师】对学生的回答进行总结它可以在集群的节点间进行消息传递，协调集群中不同服务器 进程间的互斥和同步操作，从而保证集群节点间的数据一致性。(详见教材)小【教师】提出以下学习任务:阅读教材提示部分,进一步了解ZooKeeper。* 【学生】自主学习、思考、理解* 【教师】提出以下问题：阅读教材相关内容说一说ZooKeeper的应用场景有哪些？【学生】思考、举手回答小【教师】对学生的回答进行总结1 .统一命名服务2 .集群管理3 分布式锁(详见教材)二、ZooKeeper的应用场景A
11、【教师】利用多媒体辅助讲解ZooKeeper的应用场景通过讲授， 提问，讨论等 教学方式，让 学生了解分 布式协调服 务 ZooKeeper 的相关知识1 .统一命名服务利用ZooKeeper中的树形分层结构，可以把系统中的各种服 务的名称、地址及目录信息存放在ZooKeeper中，需要的时候去 ZooKeeper中读取就可以了。2 .集群管理ZooKeeper能够很容易地实现集群管理的功能，如有多台服务 器组成一个服务集群，那么必须要有一个总管知道当前集群中 每台机器的服务状态，一旦有服务器不能提供服务，集群中其他服 务器必须知道，从而做出调整，重新分配服务策略。3 .分布式锁在一个分布式环
12、境中，为了提高可靠性，集群的每台服务器上 都部署着同样的服务。但是一个常见的问题就是，如果集群中的每 台服务器都进行同一件事情的话，它们相互之间就要协调，编程起 来将非常复杂。（详见教材）小【教师】提出以下学习任务：阅读教材知识库部分,进一步了解ZooKeeper应用场景。【学生】自主学习、思考、理解三、ZooKeeper集群的总体架构【教师】利用多媒体辅助讲解ZooKeeper集群的总体架构ZooKeeper集群由一组服务器（Server ）节点组成，在这些服务 器节点中有一个节点的角色为Leader ,其他节点的角色通常为 Followero当客户端（Client）连接至（ ZooKeep
13、er集群并执行写请求 时，这些请求首先会被发送到Leader节点。（详见教材）通过课堂 互动，培养学 生的爱国之 情，启发学生【学生】聆听、记录理解课堂互动（15 min） 【教师】组织学生以小组为单位阅读筑梦科研部分，说一说对你有什么启示 【学生】4综合作，互幅疏，由组K上台说明艇频点 【教师】与学生一起评价各组的观点好好学习，为 祖国效力课堂小结 (3 min ) 【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了分布式资源管理器YARN的基本架构和_L作流 程，分布式协调服务ZooKeeper的应用场景和集群架构。希望大家 在课下多复习，巩固所学知识。 【学生】总结回顾知识点总结知识 点，巩固学生 对分布式资 源管理器 YARN和分布 式协调服务 ZooKeeper 相 关知识的印 象作业布置 (2 min ) 【教师】布置课后作业请根据课堂知识，完成本章节课后相关习题。 【学生】完成课后任务通过课后 作业复习巩 固学到的知 识教学反思本节课效果不错，学生积极提问与老师交流。在课堂教学中，教师的作用是不 能忽视的，教师主动由站在讲台上，变为走到学生中去，使自己成为学生中 的一员，与学生共同探讨学习中的问题，以交流、合作、商讨的口闩与学生交流心 得、体会,这样学生会亲其师,信其道。遇到什么问题都愿意与老师讲