開源云基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)OpenStack的安裝實(shí)現(xiàn)

李玉斌++謝忠福

摘 要：近年來，OpenStack是一種具有代表性的開源計(jì)算機(jī)平臺(tái)。但是由于其發(fā)展速度較快，在發(fā)展中很多劣勢也凸顯出來，具體的問題集中于以下幾方面：對(duì)于云平臺(tái)中的內(nèi)容監(jiān)管力度不夠、沒有更好的人工部署配置、容易出錯(cuò)且效率偏低等。本研究主要從計(jì)算機(jī)構(gòu)件與管理的關(guān)鍵性技術(shù)為研究重點(diǎn)，主要解決OpenStack平臺(tái)管理上的不足之處，并設(shè)計(jì)以O(shè)penStack云管理為主的平臺(tái)系統(tǒng)，先要以調(diào)用API應(yīng)用程序?yàn)楣芾聿僮饕c(diǎn)，然后根據(jù)腳本檢測的方式對(duì)功能模塊進(jìn)行重點(diǎn)檢測，最后在完成部署以后集中編寫集群擴(kuò)展模塊。

關(guān)鍵詞：開元云基礎(chǔ)；平臺(tái)；OpenStack；安裝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.128

云計(jì)算機(jī)是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢，在很多商業(yè)領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)取得較好的應(yīng)用效果。根據(jù)當(dāng)前的市場調(diào)研情況能獲悉，截止到2016年底云計(jì)算市場規(guī)模現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了140億美元。這一數(shù)字在將來一段時(shí)間內(nèi)還會(huì)持續(xù)遞增，預(yù)計(jì)到2020年能達(dá)到1320億美元的產(chǎn)值。在開源領(lǐng)域內(nèi)很多技術(shù)的研究主要是為數(shù)據(jù)提供更合理的解決方案。在09年谷歌公司提供開發(fā)引擎，已然成為云計(jì)算的平臺(tái)服務(wù)終端系統(tǒng)，其中具有代表性的開源平臺(tái)分別是OpenShift和CloudFoundary。

1 OpenStack開源云平臺(tái)的概述

（1）OpenStack云平臺(tái)。OpenStack的研發(fā)者為NASA與Rackspace，其是以Apache許可證授權(quán)的開放性源代碼項(xiàng)目。目前OpenStack的應(yīng)用受到了業(yè)內(nèi)廠商的大力支持，得到了非常快速的發(fā)展。OpenStack并非是一個(gè)特有的軟件，而是做為一個(gè)專業(yè)的云平臺(tái)管理項(xiàng)目而存在的。OpenStack的組件包括了六個(gè)部分，通過各個(gè)組件之間的組合來執(zhí)行具體的工作。OpenStack誕生于2010年，并且達(dá)到了每半年更新一個(gè)版本的速度。其最大的特點(diǎn)便是具有非常強(qiáng)的開放性以及靈活性，對(duì)于后端技術(shù)的支持程度非常高，每一個(gè)模塊都可以與多種后端技術(shù)進(jìn)行對(duì)接并良好運(yùn)行，根據(jù)不同的選擇，可以進(jìn)行多種模式的對(duì)接。當(dāng)前OpenStack的整體架構(gòu)依然在不斷的變化，技術(shù)的革新帶來了非常多的新組件。

（2）平臺(tái)架構(gòu)。OpenStack做為Iaas系統(tǒng)的一種，能夠非常良好的與Amazon EC2進(jìn)行兼容。由于技術(shù)的不斷進(jìn)步，各項(xiàng)技術(shù)的更新速度非常快，OpenStack始終處于更新組件的過程之中，不斷擴(kuò)充各類新組件以完善功能。各個(gè)模塊之間的信息具有嚴(yán)格的區(qū)分性，并不能進(jìn)行模塊之間的信息共享，模塊之間的信息交互只能通過中間件進(jìn)行。因此，不同的模塊在運(yùn)行時(shí)，可以處于任何一臺(tái)服務(wù)器上，而沒有強(qiáng)制性要求。

（3）支持虛擬技術(shù)。云計(jì)算的基礎(chǔ)是分布式計(jì)算以及虛擬技術(shù)，虛擬技術(shù)能夠非常有效的幫助云計(jì)算平臺(tái)存在于網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)之中。當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的集中虛擬技術(shù)分別是Xen、KVM、VMWare、LXC和openVZ。OpenStack對(duì)于虛擬技術(shù)的支持程度相當(dāng)強(qiáng)，以上所有的主流虛擬技術(shù)都在其支持的范圍之內(nèi)。

2 安裝實(shí)現(xiàn)

（1）總體設(shè)計(jì)。云管理平臺(tái)包含了很多模塊，譬如資源創(chuàng)建與管理、安全管理以及備份恢復(fù)等等。整體開發(fā)需要利用Java語言在Linux系統(tǒng)下進(jìn)行，整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

資源創(chuàng)建：云計(jì)算平臺(tái)所要計(jì)算的資源主要有四大類：1）虛擬機(jī)，2）存儲(chǔ)，3）網(wǎng)絡(luò)，4）物理主機(jī)。同時(shí)為多個(gè)租戶進(jìn)行計(jì)算服務(wù)時(shí)，其工作包括了主機(jī)域、工作組等相關(guān)管理規(guī)則的創(chuàng)建。對(duì)于各類相關(guān)資源的計(jì)算工作，云管理平臺(tái)主要通過對(duì)OpenStack當(dāng)中所提供的Rest API進(jìn)行調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)目的。譬如在創(chuàng)建虛擬機(jī)的過程中，便需要調(diào)用Nova API，從而達(dá)到對(duì)Libvirt API的調(diào)用，以及nova-schedullar模塊的調(diào)用，同時(shí)也對(duì)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的nova-compute模塊達(dá)到調(diào)用的目的，從而完成創(chuàng)建虛擬機(jī)的工作；在創(chuàng)建卷存儲(chǔ)工作時(shí)，需要調(diào)用Cinder模塊的API來完成。

資源監(jiān)測：資源監(jiān)測是平臺(tái)當(dāng)中不可或缺的重要組成部分，其能夠有效的對(duì)OpenStack當(dāng)中的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)服務(wù)組件的運(yùn)行故障。

（2）構(gòu)建PssS平臺(tái)。通常來說IaaS為企業(yè)的私有云提供最為基礎(chǔ)的設(shè)施資源，開發(fā)者利用PaaS進(jìn)行遠(yuǎn)程部署工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于應(yīng)用程序的有效管理。OpenStack在企業(yè)私有云的環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，僅僅能夠提供非常有限的一部分基礎(chǔ)設(shè)施資源，在OpenStack當(dāng)中資源的計(jì)算需要通過虛擬機(jī)的形式才可以為用戶提供服務(wù)。而對(duì)于普通用戶而言，很難用比較簡單的方式和操作完成自己的使用目的。并且虛擬機(jī)能夠?qū)⒂?jì)算和存儲(chǔ)等大量資源形成一個(gè)固定的集合，從而使得資源在利用上無法得到較高的利用率，造成了很大的浪費(fèi)。

基于OpenStack建立PaaS應(yīng)用時(shí)，需要利用云計(jì)算以及PaaS管理等等多方面的技術(shù)。PaaS平臺(tái)架構(gòu)：在進(jìn)行PaaS平臺(tái)架構(gòu)時(shí)，需要服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及存儲(chǔ)設(shè)備等硬件，OpenStack提供了資源架構(gòu)，針對(duì)不同的資源可以進(jìn)行有效的計(jì)算，同時(shí)還提供了全套的服務(wù)組件，使得PaaS在部署時(shí)可以利用OpenStack的虛擬資源完成。

（3）OpenShift平臺(tái)架構(gòu)。OpenShift的功能單元主要由兩部分組成，分別是Broker節(jié)點(diǎn)與Node節(jié)點(diǎn)，這兩個(gè)單元可以是物理主機(jī)，也可以是虛擬機(jī)，他們之間的信息交互，需要通過消息隊(duì)列這項(xiàng)服務(wù)實(shí)現(xiàn)。

Broker節(jié)點(diǎn)是重要的控制節(jié)點(diǎn)，能夠有效的對(duì)其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理。用戶的登錄、DNS以及應(yīng)用程序的運(yùn)行狀態(tài)等等都受到其管轄。客戶若想與Broker進(jìn)行信息交流，就必須要通過Web控制帶等等第三方媒介，而無法直接與Broker進(jìn)行直接的信息交互。

Node節(jié)點(diǎn)的主要作用便是對(duì)用戶的程序進(jìn)行存儲(chǔ)，其功能的實(shí)現(xiàn)需要依靠Gear和Cartridges這兩個(gè)功能組件來完成。其中Gear的主要作用是存放用戶的軟件和硬件資源。OpenShift可以有效的兼容多種Gear，并允許用戶進(jìn)行只有選擇。Cartridges套件的主要功能是為用戶所使用的程序提供各類支持，譬如編程語言的支持或者數(shù)據(jù)庫的相關(guān)支持等等。

3 結(jié)語

本文主要以云計(jì)算與管理為背景，研究開源云平臺(tái)OpenStack設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)的資源管理平臺(tái)開發(fā)系統(tǒng)。在專用化水平受限的情況下，工

（下轉(zhuǎn)第145頁）

（上接第142頁）

作中很多不足之處出現(xiàn)，具體的工作展望如下：相較于OpenStack，開源PaaS平臺(tái)的發(fā)布時(shí)間有限，其中有關(guān)OpenShift的研究也相較于OpenStack少很多，關(guān)于他們的研究內(nèi)容還很少，研究深度也不足，多是停留在部署測試上，其實(shí)對(duì)于二次開發(fā)與優(yōu)化還有很多待優(yōu)化。在云計(jì)算管理方面，以資源監(jiān)測構(gòu)建數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，為了便于研究故障處理與虛擬遷移，就需要先優(yōu)化云管理平臺(tái)。

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作者簡介：李玉斌（1982-），男，貴州凱里人，工學(xué)碩士，副教授，主要研究方向：微電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用。endprint