基于OpenStack的IaaS云管理平台的设计与实现毕业设计论文.docx
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1、 编 号: 审定成绩: 重庆邮电大学毕业设计(论文)设计(论文)题目:基于OpenStack的IaaS云管理平台的设计与实现学 院 名 称 :经济管理学院学 生 姓 名 :蒋鹏专 业 :信息管理与信息系统班 级 :0311003学 号 :2010211547指 导 教 师 :刘进答辩组 负责人 :刘进填表时间: 年 月重庆邮电大学教务处制重庆邮电大学本科毕业设计(论文)毕业论文诚信声明本人郑重声明:所呈交的毕业论文是本人在指导老师的指导下,独立研究、写作的成果。论文由本人独立完成,除文中已经明确注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 毕业论文作者签名: 年
2、月 日摘 要随着计算科学和商业计算的发展,使得软件模型和架构越来越快地发生变化,同时促进网格计算、并行计算、分布式计算迅速发展成为云计算。云计算主要包括基础设施即服务(IaaS),平台即服务(PaaS),软件即服务(SaaS),并通过这些技术将计算资源统一管理和调度。作为一种新的计算模型,云计算凭借其低成本、高效率得到了快速发展,也促进了近几年开源云计算架构的不断发展和完善。 OpenStack 是一个开放源的云计算项目和工具集,并且提供了关于基础设施即服务(IaaS)的解决方案。OpenStack 不仅可以快速部署全虚拟化环境,而且可以通过此环境来建立多个互联的虚拟服务器,并能够使用户快速部
3、署应用在虚拟机上。本文旨在深入了解OpenStack的架构和其各种服务,并对各种服务深入了解,掌握各种服务的实现原理,最后亲自动手的搭建OpenStack云平台,掌握其安装的过程,并且可以对实际的部署予以指导。【关键词】 云计算 OpenStack 云平台 IaasABSTRACTWith the development of computing scientific and commercial computing software model and architecture increasingly rapid change, while promoting grid computing
4、, parallel computing,distributed computing has rapidly developed into cloud computing. Cloud computing, including Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS),and Software as a Service (SaaS), provide unified management and scheduling through these technologies. As a new computin
5、g model, cloud computing has been rapidly development by virtue of its low cost, high efficiency, but also to promote the continuous development and improvement of open source cloud computing infrastructure in recent years. OpenStack is an open source cloud computing projects and tool set, and Infra
6、structure as a Service (IaaS) solution.The OpenStack not only can quickly deploy virtualization environment, and through this environment to create multiple interconnected virtual server, and enables users to quickly deploy applications on a virtual machine. The purpose of this paper is to a deep un
7、derstanding of the architecture of it and its various services, and the various service understanding, to master the principle of various services and the final hands-on building it cloud platform, grasp its installation process, and it can give guidance for actual deployment.【Key words】 cloud compu
8、ting OpenStack cloud platform Iaas目 录第一章 绪论1第一节 论文研究背景及意义1第二节 国内外研究现状2第三节 论文组织结构3第二章 Iaas相关介绍4第一节 IaaS概述4第二节 IaaS服务特征及优势4第三节 IaaS整体架构5第四节 本章小结6第三章 关键技术介绍7第一节 IaaS服务器虚拟化7第二节 IaaS存储虚拟化8第三节 IaaS网络虚拟化8第四节 本章小结9第四章 OpenStack相关介绍11第一节OpenStack 介绍11一、OpenStack概念架构11二、Openstack访问流程12第二节 Openstack认证服务-Keysto
9、ne13一、Keystone介绍13二、Keystone概念13第三节 Opestack计算服务-nova14一、Nova简介14二、Nova 云架构15三、Nova工作流程16第三节 OpenStack网络服务-Neutron16一、Neutron简介16二、Neutron实现原理18第四节 Neutron 网络创建过程19第五节 本章小结20第五章 Openstack云平台搭建21第一节 多节点安装部署 OpenStack21一、实验环境及实验拓扑图21二、构建过程22第二节 云平台搭建过程遇到的问题与解决方法23一、Keystone的安装与问题分析23二、Glance 的安装与问题分析2
10、4三、Nova 的安装与问题分析25第三节 本章小结28第六章 Openstack云平台的测试29第一节 对各项服务的启动测试29第二节 创建instance29第三节 本章小结31第七章 结 论32致 谢33参考文献34附 录35一、英文原文35二、英文翻译44- IV -第一章 绪论第一节 论文研究背景及意义一般来讲,企业创建一套IT系统需要三个基本条件:硬件、软件以及专门的运维。而且为了满足公司不断扩大的需要,硬件等基础设施需要不断的换代升级及扩容。加上软件升级,维护人员成本支出,这是一笔不小的开支,这种管理模式不仅管理混乱,效率低下,而且信息安全的风险。因此,不断上升的硬件成本及相应能
11、耗的增长,数据中心容量的珍贵以及用户对配置和管理网络的简化愿望,推动了现在云计算的蓬勃发展。在云计算服务下,云服务提供者可以在瞬间处理海量的信息,数量级可达到数千万计甚至数亿。此外,云计算服务下,可按需分配这些资源和服务,从而实现了让更多的普通用户享受到如超级计算机一样的高端服务;这些资源和服务也变的如公共设施一般,提升了自己的效率与价值。1云计算的基本原理是,通过使数据处理运行在许多的分布式计算机之间,这些计算机可能不是单纯的本地计算机也可能不是完全的远程服务器,企业数据中心的计算处理流程更类似于互联网。如此企业能够将资源按照需要将计算机和存储系统切换到不同的应用上。云计算的“云”就是存在于
12、互联网上的服务器集群的资源,而“计算”就是利用这些资源来提供服务。它包括硬件资源(服务器、存储器、CPU等)和软件资源(如应用软件、集成开发环境等),还有一个信息的接受、处理、返回机制。本地终端只要通过互联网发送一个需求信息,云服务就会利用上述资源为你提供的服务并将结果返回给你。2人们可以非常方便的通过网络来享受云计算为我们提供的服务,而像超级计算这样的服务也会变得非常便利。云计算主要分为三种服务模式,SaaS(SofiwareasaServic,软件即服务),PaaS(PlatformasaService,平台即服务)以及IaaS(InfrastructureasaService,基础架构即
13、服务)。SaaS:通过网络提供软件应用服务给用户。SaaS可提高企业信息化服务的使用率,让用户在本企业一个站点内享受更多更好的服务。PaaS:通过网络提供例如应用开发环境、数据库服务等的平台服务,这些服务可以按用户需求定制,也可以按用户自己想法修改,用户可更方便的享受此类服务。IaaS:通过网络给用户提供计算机基础设施服务,包括计算存储、网络资源出租、负载均衡以及容灾备份、网络加速、综合信息等服务3。虚拟化是laas层的核心技术,该技术在底层物理设备与上层操作系统之间形成一个虚拟层从而将他们分离开,在这一层中,会有一个资源池,它是多个物理设备的集合,各个物理设备之间的相互协作,共同对外提供服务
14、,由管理软件统一管理。IaaS层的虚拟化就是将一台服务器通过一定手段虚拟成多个对外看似独立的服务器,每台虚拟的服务器都具有一定计算能力且相互独立,它们所支持的服务也可以单独对外提供。这多台服务器同时运行,相互隔离,降低了能耗,资源利用率也比之前有很大提升。基础框架层(laas)基于服务器企业集群构建来实现。服务器集群由若干台服务器组成,数量可达百万级,利用集群技术将它们组织起来就形成了虚拟服务器集群。虚拟服务器集群中的这些服务器具有独立的服务器硬件资源和操作系统。服务器集群可以是分成多个等级,以便支持多种不同等级的服务。服务器集群和层次化服务器系统主要是提供运算能力、网络能力、信息服务以及数据
15、存储服务等功能。服务器集群的用来提供软件运行的实际物理资源,是软件应用计算的实际运行环境。可用户数量增多的时候,服务器集群也可以根据用户的增加而增长,满足更多的用户需求。层次化服务器系统可以提供业务组件分布的位置,提高分布和计算迁移功能的灵活性、可靠性和动态性。第二节 国内外研究现状云计算已经成为当今计算机界最热门的技术之一,许多大公司认识到云计算的重要性,在努力发展自己的云计算技术。Amazon、Google、Saleforee、IBM和微软等大公司都为推动云计算发展做出了很大的贡献。2006年,亚马逊推出AWS服务,包括简单存储服务(AmazonS3)和弹性计算云(EC2),4走在了云计算
16、技术领域的前沿,目前亚马逊的Eucalyptus已经商业化;Google也向对外开放了他们的云服务Google App Engine5,不过他们的形式多种多样,有应用托管、企业搜索等形式。Gloogle 的云GoogleAppEngine以GFS、MapReduee和Big table支撑,提供了一个允许用户在它的基础框架上部署和开发自己的应用程序的平台,是一个典型的PAAS平台;Foree。com是salesforee。com提供的随需应变平台,可以使构建、共享、运行业务应用程序的过程比以前更加简单,也使业务应用程序的功能更加强大;“蓝云”是IBM在充分利用现有资源的基础上,重点在于对产品和
17、技术的整合的云计算平台6; 2008年,AsureServicesPlatform在微软开发者大会上发布了,这个平台是的基于Windows系列产品的开发、储存和服务代管等服务的云计算环境。目前云计算的发展在国内还属于初级阶段,还没有非常成熟的云计算服务平台,但各大通信运营商都非常重视。中国移动的“大云”(BigCloud),中国电信的“e云”,中国联通的“互联云”等相继出现,但是技术也并不如国外做的那么成熟。目前云计算行业标准还并没有指定,为了促进国产软件的发展,在云计算这一技术领域占居一定的位置,对云计算的研究是非常有意义的7。第三节 论文组织结构本篇论文共分五章,主要内容概括如下:第一章
18、绪论。简单介绍云计算的研究背景、意义以及论文的组织结构。第二章Iaas相关介绍。这一章介绍了Iaas的概述、IaaS服务特征及优势、IaaS服务特征及优势。第三章 关键技术介绍。这一章介绍了IaaS服务器虚拟化,IaaS存储虚拟化IaaS网络虚拟化这三大虚拟化的实现原理。第四章openstack相关介绍。这一章首先介绍了openstack的概念架构和访问流程对openstack的整体运行原理有一个大致的了解,之后详细介绍了openstack的三大服务:openstack认证服务keystone、Opestack计算服务nova 、OpenStack网络服务Neutron。第五章openstac
19、k云管理平台的搭建。这是部分是最艰难的也是最有挑战性的,从基础环境的配置开始,完成之后开始安装各种软件包,每安装一个软件包后都要进行详细的配置文件的修改,这章节对这个艰难的过程给出了详细的安装步骤和详细的指导说明。第五章openstack云平台的测试。这章节主要是完成对第五章的所有安装的进行验证是否安装正确,每一个所需的服务是否都已启动,之后是启动一个instance的过程,并对实例的成功启动之后进行网络测试。第六章 结束语。第二章 Iaas相关介绍第一节 IaaS概述IaaS(Infrastructure as a Service,基础设施即服务)指将IT基础设施能力通过互联网提供给用户使用
20、,并根据用户对资源的实际使用量或占用量进行计费的一种服务。8IaaS通过互联网提供了数据中心、基础硬件和软件资源。IaaS可以提供服务器、操作系统、磁盘存储、数据库和/或信息资源。IaaS通常会按照“弹性云”的模式引入其他的使用和计价模式,也就是在任何一个特定的时间,都只使用你需要的服务,并且只为之付费。通过IaaS这种模式,用户可以从供应商那里获得他所需要的计算或者存储等资源来装载相关的应用,并只需为其所租用的那部分资源进行付费,而同时这些基础设施繁琐的管理工作则交给IaaS供应商来负责9。从商业模式方面来说,IaaS是根据用户的实际使用量来收费,而不是传统的包月形式;从技术上来说,IaaS
21、应该向用户提供富有弹性的资源,用户需要则提供,不需要则立即自动收回10。第二节 IaaS服务特征及优势IaaS主要具有以下服务特征及优势:更低的门槛用户可以以最低的成本租用所需的计算机资源,而不需要进行大量的硬件和软件资源的采购。更好的扩展性用户可以根据需要,动态增加或减少服务资源,不用考虑资源来源或者资源是否够用。管理方便资源可直接通过互联网管理,不需要到资源所在机房现场操作,降低管理成本。使用灵活用户可获得完全独立的服务器,并拥有管理员权限,因此用户可以不受限制的进行任何操作。资费灵活所需资源可以随时开始和停止,用户只需要为自己所使用的资源付费。第三节 IaaS整体架构虚拟化技术主要实现了
22、对底层物力资源的抽象,使其成为一个个可以被灵活生成、调度、管理的基础资源单位。而要将这些资源进行有效的整合,从而生成一个可统一管理、灵活分配调度、动态迁移、计费度量的基础服务设施资源池,并向用户提供自动化的基础设施服务,就需要IaaS管理平台11。该管理平台主要是对资源管理平台的实现:硬件设备(计算设备,存储设备,网络设备)逻辑资源池(计算资源、存储资源,网络资源)全面虚拟化资源调度用户管理网络管理存储管理系统管理。终端设备n。图2.1IaaS整体架构资源管理平台 资源管理平台负责对物理资源和虚拟化资源进行统一的管理和调度,形成统一的资源池,实现IaaS服务的可管、可控,其核心是对每个基础资源
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