孟海寧 李明

西安理工大學(xué)

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云計(jì)算環(huán)境下的開源云平臺(tái)研究

孟海寧 李明

西安理工大學(xué)

云計(jì)算是一種以虛擬機(jī)化技術(shù)為核心的新型計(jì)算模式，通過網(wǎng)絡(luò)以服務(wù)的方式，按需為用戶提供動(dòng)態(tài)和可伸縮的基礎(chǔ)資源、開發(fā)環(huán)境以及應(yīng)用。本文首先研究和分析了云計(jì)算及平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀及意義；然后闡述了當(dāng)前四大主流開源云平臺(tái)的框架結(jié)構(gòu)；最后總結(jié)了云計(jì)算存在的問題，從而為云計(jì)算的理論研究和評(píng)估提供一定的參考。

云計(jì)算 開源云平臺(tái) 服務(wù)

1　引言

云計(jì)算概念是從網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算和并行計(jì)算概念發(fā)展而來，是一種新型的基于虛擬化技術(shù)的計(jì)算模式，它將計(jì)算資源轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)，通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)外提供計(jì)算服務(wù)，用戶可以按需購買所需的計(jì)算服務(wù)。云計(jì)算由Google首次提出并受到廣泛關(guān)注，亞馬遜、微軟、谷歌、IBM、阿里巴巴、百度、騰訊等知名IT企業(yè)，已相繼推出各自的云服務(wù)平臺(tái)。

2　開源云平臺(tái)

典型的開源云計(jì)算平臺(tái)產(chǎn)品包括：OpenStack、CloudStack、Eucalyptus、AbiCloud、Hadoop及Nimbus等。

2.1Eucalyptus

圖1　Eucalyptus的組織結(jié)構(gòu)

Eucalyptus由美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校研究，用來搭建與亞馬遜AWS相兼容的開源云計(jì)算平臺(tái)。Eucalyptus可直接運(yùn)行于GNU Linux內(nèi)核上，通過計(jì)算集群或工作站群實(shí)現(xiàn)彈性、實(shí)用的云計(jì)算，以提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)解決方案。Eucalyptus包含五個(gè)主要組件，分別是云控制器（Cloud Controller）、集群控制器（Cluster Controller）、節(jié)點(diǎn)控制器（Node Controller）、存儲(chǔ)控制器（Storage Controller）和存儲(chǔ)訪問服務(wù)組件（Walrus），如圖1所示。

2.2OpenStack

OpenStack由美國國家航天局NASA和Rackspace公司合作開發(fā)，采用模塊化的設(shè)計(jì)，完成云平臺(tái)中計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源的協(xié)同管理，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。圖中Nova是云平臺(tái)控制器，負(fù)責(zé)管理虛擬機(jī)實(shí)例的整個(gè)生命周期，包括虛擬機(jī)實(shí)例啟動(dòng)、停止、重啟、終止等操作；Swift是對(duì)象存儲(chǔ)組件，負(fù)責(zé)將每個(gè)對(duì)象復(fù)制多份后存儲(chǔ)到存儲(chǔ)服務(wù)器，以提高系統(tǒng)可用性和擴(kuò)展性；Glance是鏡像文件管理組件，主要提供虛擬機(jī)鏡像的注冊、查詢和檢索服務(wù)；Keystone是身份驗(yàn)證組件，為其它組件提供統(tǒng)一的身份驗(yàn)證和授權(quán)服務(wù)；Horizon是控制面板組件。

圖2　OpenStack的組織結(jié)構(gòu)

2.3CloudStack

CloudStack是Apache基金會(huì)旗下的開源云計(jì)算平臺(tái)，具有高可用性及擴(kuò)展性，支持主流的虛擬機(jī)管理器，如KVM、VMware及Xen等，采用“組架+插件”的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)擴(kuò)展性和高可用性。CloudStack將云平臺(tái)中的服務(wù)器分為管理服務(wù)器和虛擬機(jī)節(jié)點(diǎn)。管理服務(wù)器用于集群的管理，如CPU、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)服務(wù)的管理及虛擬機(jī)模板、鏡像、快照等的資源管理。CloudStack的部署結(jié)構(gòu)由區(qū)域（Region）、資源域（Zone）、架構(gòu)（Pod）、集群（Cluster）和宿主機(jī)（Host）、主存儲(chǔ)（Primary Storage）及輔助存儲(chǔ)（Secondary Storage）組成。每個(gè)Region可包含多個(gè)Zone，每個(gè)Zone包含多個(gè)Pod，每個(gè)Pod又可包含多個(gè)Cluster，每個(gè)Cluster包含多個(gè)Host。

2.4OpenNebula

OpenNebula源于歐洲研究學(xué)會(huì)發(fā)起的科研項(xiàng)目，它將現(xiàn)有的虛擬化和按需分配、多租戶、彈性伸縮等技術(shù)結(jié)合起來，采用分層體系架構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)層、核心層及接口層組成。驅(qū)動(dòng)層實(shí)現(xiàn)與虛擬化和物理基礎(chǔ)設(shè)施的交互，負(fù)責(zé)虛擬機(jī)生命周期的驅(qū)動(dòng)，如創(chuàng)建、運(yùn)行、停止等，同時(shí)對(duì)虛擬化存儲(chǔ)層面及系統(tǒng)整體監(jiān)控管理提供底層驅(qū)動(dòng)支持；核心層負(fù)責(zé)進(jìn)行計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、虛擬中間層及存儲(chǔ)資源的管理；接口層負(fù)責(zé)與用戶交互，提供系統(tǒng)兼容性和用戶選擇性。

3　結(jié)論

隨著云計(jì)算理念的迅速推廣普及，云計(jì)算已為主流IT應(yīng)用模式，為重點(diǎn)行業(yè)用戶的信息化建設(shè)與IT運(yùn)維管理工作奠定核心基礎(chǔ)。但是云計(jì)算服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、后期管理等機(jī)制尚未建立，云平臺(tái)的可靠性、安全性、自治性、QoS、服務(wù)描述發(fā)現(xiàn)、云間交互等課題都需要解決的問題。

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國家自然科學(xué)基金（61602375）；陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目（16JK1572）；西安市碑林區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目（GX1505）；西安理工大學(xué)科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（2015TS004）。

孟海寧，女，1979年出生，講師，研究方向?yàn)樵朴?jì)算與軟件可靠性。