邱恩海

摘要：虛擬化作為信息技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)新興的事物，云計(jì)算近年來逐步推廣和普及。由于云計(jì)算擬化技術(shù)大大節(jié)省物理資源、具有良好的隔離性、高可用的優(yōu)點(diǎn)，云計(jì)算大受IT界的歡迎。目前，在如何提高云平臺(tái)的高可用性方面已經(jīng)有很多的研究，傳統(tǒng)的云平臺(tái)高可用性措施都停留在物理主機(jī)層面，沒有提供應(yīng)用級(jí)、業(yè)務(wù)級(jí)的高可用性措施。大多平臺(tái)的高可用性只針對(duì)公有云的，對(duì)私有云需要越來越大，雖然現(xiàn)在有很多的管理云平臺(tái)和很多業(yè)務(wù)平臺(tái)但是連通性不好，當(dāng)業(yè)務(wù)出現(xiàn)故障，不能及時(shí)地通知管理平臺(tái)。文提出基于OpenStack構(gòu)建一個(gè)高可用性插件。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算 OpenStack 插件 運(yùn)行環(huán)境

中圖分類號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）09-0248-01

本文提出基于OpenStack構(gòu)建一個(gè)高可用性插件，該插件主要目的是：第一，增加進(jìn)程級(jí)的高可用性模塊，不斷檢測(cè)進(jìn)程的運(yùn)行情況，并利用虛擬機(jī)化技術(shù)對(duì)相應(yīng)的故障進(jìn)行處理；第二，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和云平臺(tái)及時(shí)溝通，對(duì)傳統(tǒng)的Web系統(tǒng)進(jìn)行云化提高專有云的高可用性，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)的負(fù)載平衡。該插件不僅可以提高云平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境出現(xiàn)的故障，而且可以權(quán)衡云中資源的情況，合理分配資源，某種程度上實(shí)現(xiàn)云的負(fù)載平衡，避免了云平臺(tái)“假滿”的情況發(fā)生。

1 OpenStack云平臺(tái)概述

云計(jì)算作為一種新的計(jì)算模型，憑借其節(jié)省資源、降低成本、高可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)得到了快速發(fā)展，在此過程中開源云計(jì)算架構(gòu)也得到不斷發(fā)展和完善。OpenStack具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：代碼架構(gòu)清晰，開發(fā)者可以根據(jù)自己的需要修改相應(yīng)的代碼；性能穩(wěn)定，提供了完善虛擬機(jī)管理功能；部署靈活，用戶可以根據(jù)自己的需要，進(jìn)行相應(yīng)地部署。

Opentstack主要有5大組件組成：Nova（計(jì)算服務(wù)）、Swift（存儲(chǔ)服務(wù)）、Glance（鏡像服務(wù)）、Keystone（識(shí)別服務(wù)）、Dashboard（用戶界面服務(wù)）。Nova是整個(gè)平臺(tái)的核心，是云平臺(tái)的控制器，它提供管理虛擬機(jī)的所有功能，其中包括創(chuàng)建虛擬機(jī)實(shí)例、管理網(wǎng)絡(luò)、控制用戶等。Swift是一個(gè)具有容量大、擴(kuò)展性高，并具有冗余和容錯(cuò)機(jī)制的對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)。Glance是負(fù)責(zé)管理虛擬機(jī)鏡像image的，功能主要包括存放image、檢索image等功能，并向外提供接口，用戶可以根據(jù)自己的需求調(diào)用相應(yīng)的API請(qǐng)求檢索實(shí)際的鏡像和查詢VM元數(shù)據(jù)。Keystone主要負(fù)責(zé)管理和認(rèn)證OpenStack租戶、角色，并為Swift提供授權(quán)服務(wù)。Dashboard是提供給用戶訪問OpenStack云平臺(tái)Web前端界面，用戶可以使用它方便使用OpenStack云平臺(tái)的功能。

2 基于OpenStack的高可用系統(tǒng)插件設(shè)計(jì)

基于OpenStack云平臺(tái)，構(gòu)架一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)故障，并進(jìn)行恢復(fù)的云平臺(tái)的插件。該插件主要從三個(gè)層次檢測(cè)故障，第一，從物理主機(jī)層，檢測(cè)物理主機(jī)運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生的故障；第二，從虛擬機(jī)層檢測(cè)虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生的故障；第三，從虛擬應(yīng)用層，檢測(cè)虛擬機(jī)中運(yùn)行的進(jìn)程發(fā)生的故障。該平臺(tái)主要的思路是借用現(xiàn)有的開源云平臺(tái)OpenStack的API，包括GUI層、Scheduler調(diào)度層、邏輯層和功能層層。按照該系統(tǒng)的工作機(jī)制，該系統(tǒng)從邏輯上化分為四個(gè)模塊：感知模塊、策略模塊、執(zhí)行模塊、GUI模塊。

GUI層：主要用來與用戶進(jìn)行交互，用戶可以通過該界面，獲得系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，其中包括：虛擬機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、虛擬機(jī)的資源情況等，同時(shí)用戶可以通過界面控制虛擬機(jī)的運(yùn)行狀況（例如停止某臺(tái)虛擬機(jī)），也可以進(jìn)行一些系統(tǒng)的基本配置（比如掃描時(shí)間的設(shè)置），使得整個(gè)系統(tǒng)更靈活、更智能。

Scheduler調(diào)度層：主要是負(fù)責(zé)對(duì)事件隊(duì)列進(jìn)行操作，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，該層能夠保證事件有條不紊地被執(zhí)行。此外，它需要對(duì)事件隊(duì)列滿、事件隊(duì)列空等各種異常進(jìn)行處理，同時(shí)保證進(jìn)程同步。

邏輯層：我們采取的是事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，每個(gè)事件都有相對(duì)應(yīng)的處理對(duì)象。我們的事件主要分為三種：感知事件、策略事件、執(zhí)行事件。感知模塊響應(yīng)感知事件，策略模塊響應(yīng)策略事件，執(zhí)行模塊響應(yīng)執(zhí)行事件。

功能層：主要是對(duì)LibvirtAPI和OpenStack API的封裝，用來與OpenStack和Libvirt進(jìn)行交互，是整個(gè)系統(tǒng)的底層，提供對(duì)上述幾層的支持。

該插件由三個(gè)模塊組成。

感知模塊：由感知層執(zhí)行類和感知層功能類組成，負(fù)責(zé)感知整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，感知功能類是最底層類的，提供對(duì)感知執(zhí)行類的支持。目前，從三個(gè)層次進(jìn)行感知，第一層是感知物理主機(jī)，主要包括物理主機(jī)電源、主機(jī)網(wǎng)絡(luò)、物理主機(jī)CPU利用率、物理主機(jī)內(nèi)存使用率、物理主機(jī)硬盤的使用情況；第二層是感知虛擬機(jī)，主要包括虛擬機(jī)狀態(tài)、虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)、虛擬機(jī)CPU利用率、虛擬機(jī)內(nèi)存使用率、虛擬機(jī)磁盤的使用情況；第三層是感知虛擬應(yīng)用，主要包括虛擬應(yīng)用狀態(tài)、虛擬應(yīng)用CPU使用率、虛擬應(yīng)用內(nèi)存使用率、虛擬機(jī)應(yīng)用鏈接數(shù)、虛擬機(jī)應(yīng)用是否存在。

策略模塊：是由策略層執(zhí)行類和策略功能類組成。主要根據(jù)感知的結(jié)果進(jìn)行處理。若感知的結(jié)果是正常的，我們將什么都不處理，若感知的結(jié)果是異常的，我們就要進(jìn)行制定相應(yīng)的恢復(fù)策略。

執(zhí)行模塊：主要是由執(zhí)行層執(zhí)行類和執(zhí)行功能組成。其主要負(fù)載故障的恢復(fù)，針對(duì)主機(jī)，我們主要提供重啟主機(jī)、配置主機(jī)網(wǎng)絡(luò)、恢復(fù)主機(jī)上所有虛擬機(jī)、通知管理員等措施；針對(duì)虛擬機(jī)，主要由刪除虛擬機(jī)、重啟虛擬機(jī)、遷移虛擬機(jī)、配置虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通知管理員等措施；針對(duì)應(yīng)用層，我們主要是恢復(fù)應(yīng)用、關(guān)閉進(jìn)程等措施。

從上面的描述，該插件模塊執(zhí)行的邏輯關(guān)系是：感知模塊觸發(fā)策略模塊，策略模塊塊觸發(fā)執(zhí)行模塊。

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