基于ZStack的影像工作室私有云服務器研究與實現

摘要：本文將采用ZStack私有云平臺為影像工作室建立基礎設施，整合資源再按需求劃分云桌面給用戶，做到資源靈活分配，資源利用效率最大化。同時，利用ZStack提供的云主機鏡像創建功能可實現工作桌面環境的快速部署，告別安裝軟件的難題。用戶可以通過I/O定向虛擬化技術實現物理GPU設備和USB設備掛載到云桌面;利用云資源搭建Seafile私有云網盤服務，用戶可以實現跨平臺上傳下載調用資源，PC端用戶可以使用掛載盤客戶端，實現素材的無縫調用，解決資源共享復雜等問題。

關鍵詞：云計算;私有云;云網盤;影像工作室

中圖分類號： TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）06-0054-02

私有云是一種革新的IT運用模式，它透過硬件的虛擬化將大量的服務器硬件抽象成為一個巨大的資源池，可以動態的為影像工作室提供基礎設施、平臺和應用三種形式的服務。私有云建立在影像工作室自有設施的基礎之上的，很多影像工作室已經建立了較為完善的硬件設施，只要進行必要的升級和改造，這些硬件資源是可以在私有云的建設中被充分利用起來的。此外，在私有云環境下服務器的利用率的提高將極大地改善影像工作室的工作效能，更靈活的應用部署也帶來了管理效能的提升。

本文以影像工作室為出發點，總結了影像工作室在日常生活生產環境中遇見的問題，把影像工作室計算資源分配不均、資源利用率不高、文件共享復雜等問題作為需求點，將云計算私有云平臺、云桌面、云網盤作為解決問題的途徑，將其應用到影像工作室，為其建立私有云服務。

具體內容：基于現有設備搭建ZStack私有云平臺，整合資源，再按需求劃分云桌面給用戶，做到資源靈活分配，資源利用效率最大化。同時，利用ZStack提供的克隆和云主機鏡像創建功能可實現工作桌面環境的快速部署，告別安裝軟件的難題。用戶可以通過I/O定向虛擬化技術實現物理GPU設備和USB設備掛載到云桌面;利用云資源搭建Seafile私有云網盤服務，用戶可以實現跨平臺上傳下載調用資源，PC端用戶可以使用掛載盤客戶端，實現素材的無縫調用，解決資源共享復雜等問題。充分考慮到該類群用戶的特點，我們將沿襲大多數企業建設私有云服務的解決方案，以云計算平臺軟件為核心，只需購入少量硬件設備部署即可部署私有云服務。在本方案中影像工作室用戶無須采購服務器等設備，直接使用現有工作站部署ZStack私有云平臺，將工作站資源整合到一起，組成云資源池。之后根據需求劃分用戶，根據用戶類型靈活劃分資源，創建云主機部署云桌面環境，用戶可以通過內部網絡使用終端進入云桌面開展工作。此外，影像工作室還可以通過云主機上運行的Seafile云網盤快速傳輸共享素材文件，提升工作效率。

1 項目軟件準備

1）ZStack鏡像準備。目前ZStack提供免費試用和付費使用兩種形式，其中免費試用版分為社區版和企業單機版。在本文實驗環境中，采用了ZStack 2.6.2版本鏡像。2）Seafile安裝包準備。在本文實驗環境中，采用了Seafile 6.3.3 64bit Linux服務器端、Seafile 2.2安卓客戶端和Seafile 0.9.5 Windows掛載盤客戶端。3）Windows10鏡像準備。推薦訪問MSDN網站下載官方Windows鏡像，MSDN網站提供全面的各類Windwos鏡像下載。4）CentOS7鏡像準備。在本文實驗環境中采用了阿里云開源鏡像站下載的CentOS7-1708 DVD版本。

2 項目實施

1）首先我們要保證硬件輔助虛擬化技術被開啟，以保證云平臺的虛擬化功能能夠被正常啟用。按下電源鍵啟動服務器，根據開機啟動提示進入服務器BIOS，將VT-x和VT-d置于可用狀態。2）在BIOS設置完成后，重啟電腦并插入系統啟動盤，選擇USB引導，此時會進入ZStack安裝引導界面，默認選擇Install ZStack開始安裝ZStack定制的CentOS系統。3）點擊主界面上的SOFTWARE SELECTION進入到ZStack模式選擇頁面，在這里，我們選擇ZStack Enterprise Management Node即企業管理節點，若存在多臺服務器的情況，選擇一臺服務器安裝管理節點，其余服務器選擇ZStack Compute Node即計算節點模式。4）在完成模式選擇后需要配置磁盤分區，在只有單塊硬盤的情況下，我們只需要選中硬盤，選擇自動配置即可，此時系統就會根據情況，自動分配硬盤空間。5）配置網絡，此處需要選擇網卡配置服務器的IP地址，為保證服務的穩定性，服務器都將設置為靜態的IP地址，具體選用何種IP地址，應根據路由器提供的網絡環境來設置，保證物理機IP處于路由器所提供的網絡地址段，以確保網絡暢通，同時請務必記下網卡名稱。6）網絡設置之后，ZStack的基本設置就已經完成，此時就可以點擊Begin Installation開始進行安裝了，在安裝進程中，設置服務器root密碼。7）在進度條讀取完畢之后，系統會提示重啟進入系統，點擊按鈕重啟，待服務器重啟后即可進入ZStack定制的CentOS系統，此時系統會自動啟動ZStack安裝程序，進行ZStack的部署。8）打開瀏覽器訪問UI管理界面，使用ZStack管理員賬戶，登陸ZStack UI登錄界面。9）在創建完區域之后進入到創建集群的步驟，集群是一組物理機（計算節點）的邏輯集合，在界面定義集群名稱和簡介，點擊下一步即可完成集群的創建。10）在創建完集群之后進入到添加物理機的步驟，物理機也稱之為計算節點，是云計算平臺的核心資產，云主機將會運行在物理機之上。在界面輸入物理機的名稱、輸入物理機的簡介、輸入物理機IP地址（此處只能鍵入一臺物理機的IP地址，如有其他計算節點可在完成引導后添加）、輸入物理機的SSH端口、輸入物理機的用戶名、輸入對應的用戶密碼，然后點擊下一步，ZStack會調用后臺作業來配置物理機，該過程會持續幾分鐘，請耐心等待，創捷示。11）在添加物理機之后進入到添加鏡像服務器的步驟，鏡像服務器是用于保存云主機的鏡像模板或ISO的存儲服務器。在界面輸入鏡像服務器的名稱、輸入鏡像服務器的簡介、選擇鏡像服務器的類型、輸入鏡像服務器IP地址、輸入URL、輸入鏡像服務器的SSH端口、輸入鏡像服務器的用戶名、輸入對應的用戶密碼然后點擊下一步，ZStack會配置鏡像服務器，該過程會持續幾分鐘，請耐心等待。12）在添加鏡像服務器之后進入到設置主存儲的步驟，主存儲是用于存儲云主機磁盤文件的存儲服務器。在主界面輸入名稱、簡介然后選擇類型，點擊下一步完成主存儲設置。13）在設置主存儲之后進入到設置計算規格的步驟，在該步驟，我們先創建Seafile的計算規格，如有其他需求規格，可在完成引導后添加。先在主界面輸入名稱、簡介，然后選擇CPU數量、內存大小、物理機的分配策略，最后是磁盤帶寬、上行網絡帶寬和上行網絡帶寬，點擊下一步完成計算規格設置。14）在設置計算規格之后進入到添加鏡像的步驟，在該步驟，需要輸入鏡像名稱、簡介、選擇鏡像類型、選擇平臺類型、選擇鏡像服務器、選擇鏡像路徑、確認是否已安裝 Qemu guest agent點擊下一步完成鏡像添加。15）使用sftp軟件連接ZStack。16）待鏡像傳輸完成后在ZStack私有云主菜單，點擊云資源池>鏡像>添加鏡像，根據選項和提示將CentOS和Win10鏡像添加，添加完成后可以看到鏡像處于啟用和就緒狀態。17）在ZStack私有云主菜單，點擊設置>全局設置>高級設置，PCI設備IOMMU開關一項，將其設置為ture。18）在ZStack私有云主菜單，，IOMMU啟用狀態一項，啟用IOMMU。19）在ZStack私有云主菜單，云主機控制臺模式，修改云主機控制臺模式為SPICE，且將顯卡類型設置為qxl。20）Seafile需要在linux環境下運行，所以我們先使用之前準備好的CentOS鏡像在ZStack上面創建一個云主機。在ZStack私有云主菜單，點擊云資源池 > 云主機 > 創建云主機。云主機創建完成后開始CentOS的安裝，此處我們選擇最小化安裝進行安裝即可。21）Seafile官方提供了自動部署腳本，并在腳本名稱后接想要安裝的seafile版本號即可進入安裝引導界面，在安裝引導頁面根據選項選擇合適的版本進行安裝，需要注意的是Seafile自動部署過程中需要全程聯網。

3 項目測試

1）使用之前創建的用戶賬戶登錄到ZStack UI，即可看到分配給用戶的云主機。2）在工作室用戶終端操作系統打開遠程桌面連接功能，連接到云桌面。3）訪問Seafile，使用管理員賬號登陸，添加用戶，輸入郵箱、名字、密碼即可創建用戶。4）回到Seafile主界面，點擊新建資料庫按鈕，在彈出窗口輸入資料庫名稱，點擊提交即可完成第一個資料庫的創建。5）使用手機安裝并打開Seafile APP，連接影像工作室無線網絡，進入APP歡迎頁面，點擊 添加賬戶>其他Seafile服務器，輸入服務器IP地址、用戶名和密碼即可登陸Seafile。6）進入資料庫，點擊右上角的“菜單”符號，點擊添加，選擇上傳文件，即可向資料庫上傳素材。7）在云桌面下載并安裝Seafile掛載盤客戶端，在使用前進行登錄。8）掛載盤設置完成之后，云桌面會添加一個Seafile掛載盤盤符，用戶可像操作本地磁盤一樣操作Seafile資料庫。9）所有功能測試結束后，將已經部署應用的云桌面存為模板鏡像，方便后續部署多用戶云桌面環境。使用管理員賬戶登錄ZStack，在私有云界面，點擊 云資源池 > 云主機，勾選運行云桌面的云主機，點擊更多操作，選擇創建云主機鏡像，填寫名稱、簡介、選擇鏡像類型為系統鏡像，平臺選擇Windows，鏡像服務器選擇預設，點擊下一步等待ZStack創建鏡像模板。

4 項目總結

4.1 存在的問題

1）實驗環境資源不足，無法完全模擬真實環境。2）Seafile的性能受到磁盤讀寫性能的影響，這也是云計算發展中的一個典型問題。3）由于虛擬化技術的特性，導致其運行Windows系統有著可察覺的性能損耗，這導致云桌面體驗不佳。4）云桌面并不是解決用戶體驗的優秀解決方案。

4.2 未來研究的方向

1）SaaS才是解決用戶體驗的最好方向，SaaS的市場需求會隨著網絡技術的發展而呈現爆發式的增加。2）磁盤讀寫性能瓶頸可以通過超融合的方式解決，但是超融合還需進一步的發展。3）云桌面或許不是未來的發展方向，一種新的概念需要被提出。

云計算的技術和發展在不斷地演進、變化，在根源不變的技術支持的基礎之上創新豐富云端的各類應用是現在很多云服務廠商開始重點關注的第二階段的問題，我們不難發現，現在已經有很多專門聚焦于云平臺SaaS應用的廠商，這其實也代表了未來云計算技術將會以應用作為主要的推動力，在數據中心、服務器等傳統硬件平臺的支撐之上來更加豐富云端的各類應用，從而滿足當前用戶日趨嚴苛的數據需求和服務需求。

參考文獻：

[1] 方梟，吳川東.基于ZStack的私有云計算平臺VPC網絡性能測試[J].信息技術與標準化，2018（6）：33-35.

[2] 劉順.基于Linux的私有云及容器部署設計與實現[J].中國新通信，2019（21）：18.

【通聯編輯：唐一東】