基于云計算的檔案管理系統平臺技術研究

楊陽

（西安工業大學陜西西安710032）

在目前，PC依然是我們日常工作生活中的核心工具：我們用PC處理文檔、存儲資料，通過電子郵件或U盤與他人分享信息。但是如果PC硬盤壞了，我們會因為資料丟失而束手無策。而在“云計算”時代，“云”會替我們做存儲和計算的工作。“云”就是計算機群，每一群包括了幾十萬臺、甚至上百萬臺計算機。“云”的好處還在于，其中的計算機可以隨時更新，保證“云”長生不老。

目前雖然云計算技術發展迅速，但是通用的私有云平臺功能有其通用性同時也有其局限性，此時就需要針對檔案管理系統開發一個更適合的云平臺，使私有的云計算平臺可以更好地支持檔案管理系統的運行。

在云平臺中，用戶通過云平臺門戶進入到云檔案管理平臺。當用戶進入這個平臺后，根據不同用戶個性化需要，能夠隨時獲取自己想要的資源和服務，這是一種高效率的查詢管理服務方式。由于服務的資源分布在不同的地方，具有動態性、異構性、復雜性等特點，很容易就會出現資源負載不平衡的問題，在網絡帶寬受限的情況下，系統將會出現癱瘓，所以要對資源進行遷移，從而確保整個云平臺能夠高效、安全、健壯的運行。

1 云平臺設計與搭建技術研究

云計算（Cloud Computing），是一種基于互聯網的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設備。典型的云計算提供商往往提供通用的網絡業務應用，可以通過瀏覽器等軟件或者其他Web服務來訪問，而軟件和數據都存儲在服務器上。云計算服務通常提供通用的通過瀏覽器訪問的在線商業應用，軟件和數據可存儲在數據中心。

被稱為Vanderpool的虛擬技術簡稱VT，是英特爾公司處理器市場策略的一部分，能夠使用戶在他們的個人電腦上建立多套虛擬的運行環境以便能夠使同一臺個人電腦上能夠運行不同的操作系統。在VT中，可以同時運行多個操作系統，而且每一個操作系統中都有多個程序運行，每一個操作系統都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上。

虛擬化技術既是云計算的關鍵技術之一，同時，它也是云的核心技術之一。虛擬化技術可以實現對于虛擬機的全狀態遷移以及熱遷移，也就是說遷移的對象不只是成員本身，也包括將其相應的執行環境和系統狀態。應用虛擬化技術可以在單獨的物理服務器[4]上安裝不同的操作系統，開發不同的應用，這樣程序的運行環境和物理環境相隔離，可以極大限度的利用現有的硬件資源，同時也確保應用之間不受干擾，使得系統易于擴展。

VMware是研究虛擬化技術的先驅，通過對IT基礎設施進行構建虛擬數據中心，可以將分散在不同地方的硬件資源統一起來，搭建共享平臺，不同的應用程序可以根據需要動態的獲取資源，這樣就會使應用程序就具有高效性、安全性和易擴展性。

存儲是搭建云計算平臺過程中一個很重要的問題，數據存儲是虛擬化技術在進行實現時非常重要一個部分，數據通過共享存儲的方式，記錄當前虛擬機的運行狀態信息，為虛擬化的遷移做好準備。數據共享通過將一份文件存儲在設備的某一個分區，允許用戶共享訪問。沒有這個功能，那么凡是需要這份文件的用戶，都必須花時間、花存儲空間來自己備份文件，很明顯這樣會造成空間的極大浪費。

云計算之所以可靠性高和經濟性強，是因為通過采用廉價的普通PC和分布式處理技術，雖然在存儲數據上可能會在云端保存多個副本，但是這些冗余是必要的，因為他可以提高系統的安全性，在系統數據出現錯誤的時候能夠很方便的進行容災性恢復。

2 云管理平臺的系統框架設計

VMware vSphere的虛擬化管理程序體系結構在虛擬基礎架構的管理中起關鍵作用。2001年推出的裸機ESX體系結構大幅增強了性能和可靠性，客戶可借此將虛擬化的優勢擴展到他們的關鍵任務應用上。新的ESXi體系結構去除了基于Linux的服務控制臺，這代表著可靠性和虛擬化管理向前發生了類似的飛躍。新的vSphere ESXi體系結構的大小不足ESX的5%，從安全、部署和配置以及日常管理等方面改進了虛擬化管理程序的管理。

在已經搭建好的VMware云平臺的基礎上，開發一套基于VMware云平臺的用于檔案管理的遠程管理軟件，旨在使VMware vSphere云平臺更適用于系統的運行和管理，使系統更加高效、穩定的運行。采用B/S架構，這樣可以直接通過Web方式進行管理和配置。

基于云計算的檔案管理系統平臺主要具備的功能包括：用戶權限管理；云平臺認證和授權；ESXi主機管理；虛擬機配置；虛擬機管理；存儲管理；網絡管理；資源管理；任務和計劃任務；事件和警告；vSphere性能監控；HTTP訪問vSphere服務器文件等。

在上述功能中用戶權限管理、性能監測以及虛擬機管理是系統的核心，其具體功能介紹如下：

用戶權限管理：通過Web登陸開發的管理平臺系統。可以多用戶登陸，可以有不同的角色權限管理。

性能監測：vSphere性能數據收集、整理、存儲和展示。

虛擬機管理：添加刪除虛擬機、獲取虛擬機信息、配置虛擬機（名稱和位置、硬件版本、啟動選項、操作系統、CPU和內存信息、網絡、文件位置）、存儲管理：獲取存儲信息、配置磁盤分區，配置iSCSI存儲、管理VMFS卷。

虛擬機遷移（冷遷移、VMotion遷移，存儲vMotion）、快照、導入OVF。

3 系統開發的原理實現機制

利用VMotion機制，可以將物理主機上的一個虛擬系統遷移到其他的物理主機上，這個過程的實現需要涉及到下述3項技術：

1）虛擬機當前運行的全部狀態信息，如CPU運行情況，軟件本身的運行情況等都會被壓縮到一個共享存儲的文件系統中。

2）虛擬機的動態內存和當前的執行狀態信息會通過一個高速的網絡進行快速傳輸，這樣就實現了虛擬機之間即時信息的傳輸，一旦任務需要發生遷移，源虛擬機就會將系統內存和狀態信息復制到目標ESX服務器中，當復制完成以后，VMotion將會自動關閉源虛擬機，并在目標ESX服務器中重新啟動虛擬機。

3）目標ESX服務器將虛擬機使用的網絡進行虛擬化，將MAC地址作為進程的一部分來進行管理，這樣在實時遷移之后，虛擬機的網絡身份和連接能夠得到保留。只要目標機被激活，由于虛擬機使用VMotion機制來進行實時的遷移，VMotion就會通過自動檢查網絡路由器來確保虛擬機的物理地址能夠被系統識別。由于在遷移時虛擬機系統的運行狀態，網絡身份以及動態鏈接都能夠受到保護，而在遷移的過程中并沒有引起主機停機或者是發生網絡中斷，因此，整個遷移過程對用戶來說并沒有影響。

4 系統實現

4.1 配置步驟

在云平臺中，有許多邦員，每個邦員上運行的程序都不同，因此，每個聯邦成員對于虛擬機cpu、內存大小以及運算能力的要求都各不相同，為了實現資源的最大化利用和負載平衡，需要根據每個邦員的需要對虛擬機進行配置，配置的步驟如下：

第一步：進行云管理平臺系統的初始化，具體代碼如下：

private static AppUtil.AppUtil cb=null；

private ManagedObjectReference_virtualMachine=

null；

第二步：對云管理平臺系統進行實例化，具體代碼如下：

_virtualMachine=cb.getServiceUtil（）.GetDecendent

MoRef（null，"VirtualMachine"，vmName）；

VirtualMachineConfigSpec vmConfigSpec=new Virtual

MachineConfigSpec（）；

第三步：調用ReconfigVM_Task方法實現虛擬機的重新配置，具體代碼如下：

ManagedObjectReference tmor

=cb.getConnection（）._service.ReconfigVM_Task（_vir tualMachine，vmConfigSpec）；

在上述系統配置實現的基礎上，再依次獲取主機和虛擬機，內存和CPU等信息，再把后臺獲取到的數據，整理后顯示在web前臺頁面上，具體代碼形式如圖1所示。

圖1 性能監測核心代碼Fig.1 The core code of performance testing

4.2 云平臺管理實現

云平臺管理系統實現的界面如圖2所示。

圖2 云平臺管理系統界面Fig.2 The interface of Cloud platform management system

在上述界面中首先點擊左邊列表中的虛擬機名稱，選擇要遷移的虛擬機，然后在可選擇目標主機欄里面選擇目的主機，最后再點擊界面上的“遷移虛擬機”按鈕，就可以實現虛擬機的手動遷移和自動遷移

主要接口函數：vmVMotion（String vmName2，String targethost2，String sourcehost2，String targetpool2，String targetdatastore，，String priority2，String state2）

//實現遷移功能，其中，參數有遷移的虛擬機名稱，目的主機、原主機、目標資源池、目標數據中心、優先級和虛擬機的狀態，例如開機、關機、掛起等。

實現遷移的步驟如下：

第一步：從web頁面調用相應的action，具體代碼如下：

＜action nname="toVMotion"class="com.myclient.myaction.VMActio"method="toVMotion"＞

＜result name="success"＞vm_vmotion.jsp＜/result＞

第二步：由action層調用service層的方法，具體代碼如下：

userService.vmVMotion（vmName，"192.168.1.2"，"192.168.1.3"，"Resources"，"dk-disk-40g"，"default_Priority"，"poweredOff"）；

第三步：service層調用MyVmotion類中的方法來實現遷移的操作，具體代碼如下：

Public void vmVMotion（String vmName2，String targethost2，String sourcehost2，String targetpool2，String targetdatastore，String priority2，Stringstate2）

5 結束語

文中通過Java和Webservice技術，借助VMware提供的vSphere APIs開發了一臺云平臺客戶端管理系統，并且實現了云平臺上，在出現掉電、斷網、突然關機等情況下，應用的遷移，保證了檔案管理過程的繼續運行，提高了系統吞吐量及其性能，為進一步開展更復雜的云平臺應用進行了有益的探索。

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