吳智勁，羅鍵新

（廣東創(chuàng)新科技職業(yè)學(xué)院 廣東 東莞 523000）

1 引言

近年來(lái)，隨著云計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，各種開(kāi)源計(jì)算工具如雨后春筍般涌現(xiàn)。目前，開(kāi)源云計(jì)算已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的第二股重要力量。它對(duì)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)和商業(yè)模式有著深遠(yuǎn)的影響。開(kāi)源云計(jì)算以其開(kāi)源、低成本的優(yōu)勢(shì)吸引了大量的用戶群體。在目前的高校機(jī)房中，傳統(tǒng)的物理計(jì)算仍然普遍作為評(píng)估的載體，這種模型的缺點(diǎn)日益明顯，主要針對(duì)機(jī)房封閉、管理人員少、位置分布、軟硬件更新滯后等諸多問(wèn)題。因此，探索開(kāi)源云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建一個(gè)虛擬機(jī)房是非常重要的，它將極大地促進(jìn)機(jī)房的管理和應(yīng)用效率。

2 云計(jì)算和開(kāi)源云計(jì)算的概念

2.1 云計(jì)算

云計(jì)算是利用Internet技術(shù)實(shí)現(xiàn)公共資源之間的高度共享和對(duì)信息的訪問(wèn)，這種計(jì)算模式主要是具體的共享資源，包括計(jì)算機(jī)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)用程序和其他內(nèi)容[1]。云計(jì)算服務(wù)的核心自上而下大致可分為三個(gè)層次，每個(gè)層次及其含義如下：（1）基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層(根據(jù)擴(kuò)展基本硬件設(shè)施服務(wù)的需求)；（2）平臺(tái)服務(wù)層(部署相應(yīng)的應(yīng)用程序以提供運(yùn)行相應(yīng)事物的服務(wù))；（3）軟件服務(wù)層(由提供商提供，可應(yīng)用于云計(jì)算平臺(tái)、應(yīng)用程序)。

2.2 開(kāi)源云計(jì)算

目前在云計(jì)算開(kāi)放源碼平臺(tái)行業(yè)中應(yīng)用更為廣泛，其中包括Enomally、歐洲桉樹(shù)、OpenNebula、OpenStack等。根據(jù)相關(guān)研究表明，就目前開(kāi)放源碼云計(jì)算平臺(tái)的市場(chǎng)份額而言，OpenStack已經(jīng)超過(guò)65%，成為市場(chǎng)上使用最廣泛的開(kāi)源云計(jì)算平臺(tái)。同時(shí)，在一家大型IT公司進(jìn)行的調(diào)查顯示，超過(guò)59%的受訪者表示，未來(lái)將是開(kāi)源云的部署，因此這一技術(shù)的市場(chǎng)前景極為廣闊。越來(lái)越多的大型IT公司已經(jīng)從諸如微軟、IBM、谷歌等OpenStack應(yīng)用程序中脫穎而出，這使得OpenStack的發(fā)展越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞。另一方面，OpenStack已經(jīng)能夠在公共服務(wù)領(lǐng)域與AmazonEC 2競(jìng)爭(zhēng)，它與遠(yuǎn)程云中的傳統(tǒng)VMware虛擬機(jī)軟件不相上下[2]。

2.3 OpenStack結(jié)構(gòu)

OpenStack是由NASA和Rackspace開(kāi)發(fā)的，它是一個(gè)免費(fèi)軟件，它有一個(gè)基于Apache許可的開(kāi)放資源項(xiàng)目。OpenStack旨在為幾乎所有類型的云環(huán)境提供服務(wù)支持。該項(xiàng)目的目標(biāo)是提供一個(gè)簡(jiǎn)單、方便、高效的云計(jì)算管理平臺(tái)，其規(guī)模大、內(nèi)容豐富、標(biāo)準(zhǔn)化。OpenStack通過(guò)互補(bǔ)服務(wù)向用戶提供基本服務(wù)，每個(gè)服務(wù)都可以集成到一個(gè)API基礎(chǔ)中。OpenStack的主要體系結(jié)構(gòu)包括的主要組件系統(tǒng)，具體分析見(jiàn)下文[3]。

3 大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)

3.1 計(jì)算

一組控制裝置，主要用于單個(gè)用戶或組管理，使用整個(gè)生命周期過(guò)程的虛擬機(jī)實(shí)例，由用戶自己的需要發(fā)布，然后提供虛擬服務(wù)項(xiàng)目。主要用于虛擬機(jī)的創(chuàng)建、切換、掛起、加法、調(diào)整、遷移、重新啟動(dòng)等具體操作，同時(shí)對(duì)CPU、內(nèi)存等信息進(jìn)行配置規(guī)范。通過(guò)奧斯汀版本集成到項(xiàng)目中。

3.2 對(duì)象存儲(chǔ)

一套完整的應(yīng)用程序，用于可伸縮和可伸縮的系統(tǒng)，使用內(nèi)置冗余和高度容錯(cuò)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)或文件搜索的對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)。它可以提供灰渣容量備份服務(wù)。在這個(gè)項(xiàng)目中由奧斯汀版本共同完成。

3.3 網(wǎng)絡(luò)和地址管理

提供基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的云計(jì)算技術(shù)意味著賦予OpenStack其他服務(wù)內(nèi)容以提供網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。它可以配置為DNS的子網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)和路由器、DHCP、L3服務(wù)和負(fù)載平衡。該網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)可以同時(shí)支持VLAN和GRE。它的插件架構(gòu)可以通過(guò)OpenvSwitch這樣的技術(shù)支持大多數(shù)主流網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商，融入項(xiàng)目的福爾索姆版本[4]。

3.4 共享服務(wù)

這種服務(wù)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容、身份服務(wù)和鏡像服務(wù)，前者是一種身份服務(wù)，提供給用戶和訪問(wèn)設(shè)備之間的認(rèn)證。后一種鏡像服務(wù)是給虛擬機(jī)映像配準(zhǔn)、存儲(chǔ)、傳輸和搜索等相關(guān)服務(wù)。

3.5 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)

為用戶提供基于OpenStack環(huán)境的服務(wù)，可以擴(kuò)展到提供和穩(wěn)定關(guān)系和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)引擎服務(wù)，整合Thealehouse版本的項(xiàng)目[5]。

3.6 部署

在OpenStack部署工具中，主要包括云計(jì)算和云存儲(chǔ)兩部分，其中OpenStack云計(jì)算是基于用戶需要提供合理的計(jì)算資源分配給虛擬服務(wù)器來(lái)創(chuàng)建和管理服務(wù)內(nèi)容；OpenStack云存儲(chǔ)主要是提供大規(guī)模、可伸縮的存儲(chǔ)內(nèi)容，可以實(shí)現(xiàn)TB級(jí)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)。OpenStack云計(jì)算和云存儲(chǔ)——兩個(gè)項(xiàng)目可以單獨(dú)部署，也可以組合用于部署。對(duì)于私有云、公共云或混合云，所有這些都可以相對(duì)簡(jiǎn)單地構(gòu)建，OpenStack具有更好地開(kāi)放性，因此它的組件更靈活，而且良好的包含性也使得OpenStack更廣泛。隨著計(jì)算、對(duì)象存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和地址管理、共享服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)等服務(wù)群體的不斷涌現(xiàn)，其中一些服務(wù)可以根據(jù)各自的需要進(jìn)行安裝，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)具有很好地靈活性和多樣性。它可以支持VMware、QEMU、KVM、XenServer、LXC等主流虛擬機(jī)軟件設(shè)備的多種類型，也可以用于獨(dú)立插件和其他虛擬化軟件的開(kāi)發(fā)。OpenStack是一組控制設(shè)備，用于為用戶或應(yīng)用程序組啟動(dòng)虛擬機(jī)的實(shí)例。它還可以應(yīng)用于同時(shí)具有實(shí)例的特定項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。在公共云處理方面，OpenStack甚至可以與AmazonEC 2相媲美；它在私有云性能方面也優(yōu)于AmazonEC 2，而在VMware之后則不然。在公共傳輸中，這組管理機(jī)制有一個(gè)預(yù)先制作的鏡像，或者讓用戶創(chuàng)建鏡像來(lái)提供存儲(chǔ)，用戶也可以通過(guò)虛擬機(jī)啟動(dòng)存儲(chǔ)。OpenStackObject存儲(chǔ)是一類使用內(nèi)置冗余和容錯(cuò)機(jī)制的系統(tǒng)，用于更大范圍和可擴(kuò)展系統(tǒng)中的對(duì)象存儲(chǔ)[6]。

4 OpenStack用于大學(xué)機(jī)房

在機(jī)房中，高校教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，向?qū)W生分發(fā)課程材料和歸檔學(xué)生工作的過(guò)程往往比較繁瑣，學(xué)校比較常見(jiàn)的做法是機(jī)房管理人員給一個(gè)或兩個(gè)教室設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的存儲(chǔ)服務(wù)器，每個(gè)不同的課程都要?jiǎng)澐殖梢粋€(gè)單獨(dú)的空間，然后在申請(qǐng)中提供給教師和學(xué)生。例如，在電影和電視制作課程中，一個(gè)由幾十名學(xué)生組成的班級(jí)，被隔開(kāi)的儲(chǔ)藏室所占用的人數(shù)將達(dá)到數(shù)百吉字節(jié)。這些單服務(wù)器的巨大工作量可能會(huì)被復(fù)制和傳輸?shù)拇罅繉W(xué)生作業(yè)所超越，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器集中管理的存儲(chǔ)空間更加困難。但是通過(guò)OpenStack工具的應(yīng)用，它可以基于一種云計(jì)算技術(shù)，并且可以非常方便地建立大容量的存儲(chǔ)空間。現(xiàn)在，機(jī)房管理人員可以對(duì)存儲(chǔ)服務(wù)器中的現(xiàn)有房間進(jìn)行集中管理。

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)OpenStack在機(jī)房中的部署和應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析和探討，重點(diǎn)研究了OpenStack開(kāi)源云計(jì)算工具的構(gòu)建結(jié)構(gòu)和功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，OpenStack更方便、更高效地進(jìn)行云部署，性能相對(duì)穩(wěn)定，滿足了高校云計(jì)算服務(wù)的基本需求。將OpenStackTool應(yīng)用于高校機(jī)房，可以極大地支持資源的集成。同時(shí)，它將適用于虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具有很好地實(shí)用價(jià)值。