袁媛 劉翠琳 陳麓燃 樊梅
摘要:云計(jì)算是信息技術(shù)發(fā)展扣信息社會(huì)需求到達(dá)一定階段的必然結(jié)果。校園云計(jì)算平臺(tái)就是將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到高等教育的領(lǐng)域,為高等教育的信息化建設(shè)提供必需的基礎(chǔ)架構(gòu)。通過(guò)將高等教育所需的軟硬件計(jì)算資源進(jìn)行虛擬化,建設(shè)多種形式的軟硬件計(jì)算資源池,并以資源租用和服務(wù)的形式通過(guò)校內(nèi)網(wǎng)向?qū)W生、教師、各實(shí)驗(yàn)室和科研組織提供教學(xué)和科研環(huán)節(jié)必需的計(jì)算系統(tǒng)和服務(wù)。文章基于Openstack進(jìn)行了校園云計(jì)算平臺(tái)的構(gòu)建。
關(guān)鍵詞:OpenStack;校園云平臺(tái);基本架構(gòu)
一、云平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)
OpenStack是一個(gè)開(kāi)源的云操作系統(tǒng),所謂開(kāi)源即任何組織、個(gè)人均可以貢獻(xiàn)代碼參與項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)與測(cè)試,因此OpenStack為構(gòu)建一個(gè)云平臺(tái)提供了一系列服務(wù)。用戶(hù)可以通過(guò)該平臺(tái)以租戶(hù)或管理員的身份登錄系統(tǒng),根據(jù)自身的服務(wù)需求和權(quán)限進(jìn)行操作。其宗旨在于:幫助組織運(yùn)行為虛擬計(jì)算或存儲(chǔ)服務(wù)的云,為公有云、私有云,也為大云、小云提供可擴(kuò)展的、靈活的云計(jì)算。OpenStack開(kāi)源項(xiàng)目由社區(qū)維護(hù),包括OpenStack計(jì)算,OpenStack對(duì)象存儲(chǔ),OpenStack鏡像服務(wù)的集合。
(一)openstack主要組件:Compute(Nova)計(jì)算服務(wù),Identity Service (Keystone)認(rèn)證服務(wù),Image Service(Glance)鏡像服務(wù),Networking(Neutron)網(wǎng)絡(luò)服務(wù),Dashboard(Horizon)儀表板,Object Storage(Swift)對(duì)象存儲(chǔ),Block Storage(Cinder)塊存儲(chǔ),Orchestration(Heat)編排,Telemetry(Ceilometer)監(jiān)控,DatabaseService(Trove)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù),Data Processing(Sahara)數(shù)據(jù)處理。
(二)openstack基本架構(gòu):
Keystone認(rèn)證服務(wù):Keystone是openstack的通信和控制核心,主要完成權(quán)限管理和服務(wù)登記。云計(jì)算中的所有服務(wù)在keystone中注冊(cè),服點(diǎn),服務(wù)之間相互的調(diào)用也需keystone進(jìn)行認(rèn)證,以此獲得相應(yīng)的service和Endpoint;Nova計(jì)算服務(wù):是云計(jì)算的結(jié)構(gòu)控制器,通過(guò)各類(lèi)云主機(jī)來(lái)管理整個(gè)云平臺(tái);Glanee鏡像服務(wù):存儲(chǔ)和管理云平臺(tái)中的鏡像文件,提供鏡像的查詢(xún)等服務(wù);Neutron網(wǎng)絡(luò)服務(wù):用戶(hù)創(chuàng)建自己的網(wǎng)絡(luò)對(duì)象,融合了SDN的設(shè)計(jì)思想,實(shí)現(xiàn)實(shí)例內(nèi)外的所有基于IP的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)功能;Cinder塊存儲(chǔ)服務(wù):實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能及云硬盤(pán)的擴(kuò)展功能;Swift對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù):主要存儲(chǔ)永久類(lèi)型的靜態(tài)數(shù)據(jù);Heat模板服務(wù):處理依賴(lài)關(guān)系的一個(gè)工具,可初始化云計(jì)算資源來(lái)完成系統(tǒng)的基本部署。
二、OpenStack的校園云計(jì)算平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)
高校的計(jì)算和存儲(chǔ)等資源較豐富,但其資源的實(shí)際利用率并不高,主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:安全性較低、軟件資源利用率低、硬件資源利用不均衡。OpenStack的出現(xiàn)極大程度上解決了資源實(shí)際利用率低的問(wèn)題。OpenStack的校園云計(jì)算平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)可以分成三層:云基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)(IaaS),為用戶(hù)提供存儲(chǔ)資源;云平臺(tái)作為服務(wù)(PaaS),借助云服務(wù)提供的工具,開(kāi)發(fā)用戶(hù)的能力;云軟件作為服務(wù)(SaaS),用戶(hù)借助終端設(shè)備通過(guò)Web瀏覽器訪問(wèn)云基礎(chǔ)設(shè)施上的應(yīng)用。
云平臺(tái)搭建過(guò)程:
1.根據(jù)實(shí)際情況建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并搭建和設(shè)置網(wǎng)絡(luò)。在云平臺(tái)部署了防火墻,再對(duì)防火墻進(jìn)行內(nèi)外接口配置、IP路由、訪問(wèn)規(guī)則等設(shè)置。開(kāi)啟防火墻的VPN功能,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶(hù)的安全訪問(wèn)。
2.分別對(duì)控制節(jié)點(diǎn)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行IaaS搭建。OpenStack是IaaS組件,使用OpenStack搭建云平臺(tái)的過(guò)程,實(shí)際就是IaaS搭建過(guò)程。本文采用OpenStack源代碼安裝的方法進(jìn)行搭建,使用的系統(tǒng)為Ubuntu 12.04版,OpenStack版本為Essex,首先部署Keystone與Glanee,部署流程為:安裝Mysql的client服務(wù)組件、pip工具等組件,根據(jù)服務(wù)所處服務(wù)器的實(shí)際信息進(jìn)行配置文件的修改,安裝系統(tǒng)服務(wù),在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)表單,對(duì)表單中主要步驟予以同步。接下來(lái)部署Nova與Cinder,部署流程為:安裝Mysql的client服務(wù)組件、pip工具等組件,Nova應(yīng)包括KVM,Libvirt,Qume等虛擬化軟件,Ciner則應(yīng)包括tgt,Iscsi等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備協(xié)議管理。根據(jù)服務(wù)所處服務(wù)器的實(shí)際信息進(jìn)行配置文件的修改,安裝系統(tǒng)服務(wù),在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)表單,對(duì)表單中主要步驟予以同步。
3.創(chuàng)建虛擬機(jī),掛載云硬盤(pán)。
4.在虛擬機(jī)中部署PaaS。登陸平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試通過(guò)即可創(chuàng)建應(yīng)用。
三、總結(jié)
隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展,其在資源調(diào)配、快速部署方面的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越顯著,也催生了一批云計(jì)算工具,開(kāi)源云計(jì)算已成為業(yè)內(nèi)的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。OpenStack以服務(wù)為核心,將資源模塊化、服務(wù)化,提供給最終用戶(hù);以自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)快速的任務(wù)分發(fā)、資源部署和服務(wù)響應(yīng),提高運(yùn)維管理效率。與高校傳統(tǒng)的計(jì)算資源構(gòu)建相比,云計(jì)算以其安全保障、資源分配彈性計(jì)算的高效能力以及硬件要求簡(jiǎn)單便捷等特征,不斷加速多樣化需求下計(jì)算資源快速?gòu)椥詷?gòu)建的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程。