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基于Openstack云平台的设计与搭建2


基于 Openstack 云平台的设计与搭建 摘要 随着计算科学和商业计算的发展,使得软件模型和架构越来越快地发生变 化,同时促进网格计算、并行计算、分布式计算迅速发展成为云计算。云计算主 要包括基础设施即服务(IaaS) ,平台即服务(PaaS) ,软件即服务(SaaS) ,并 通过这些技术将计算资源统一管理和调度。作为一种新的计算模型,云计算凭借 其低成本、高效率得到了快速发

展,也促进了近几年开源云计算架构的不断发展 和完善。 OpenStack 是一个开放源的云计算项目和工具集,并且提供了关于基础设施 即服务(IaaS)的解决方案。OpenStack 不仅可以快速部署全虚拟化环境,而且 可以通过此环境来建立多个互联的虚拟服务器,并能够使用户快速部署应用在虚 拟机上。 关键词: 云计算 Openstack Iaas 目录

一、云计算的背景 二、openstack 的组成模板 三、自己的设计的一个部署方案 1.云计算基础 云计算在计算机架构、软件和工具开发方面带来了根本性变化,同时也改变了人们存储、发 布和使用信息的方式。 本文的目的是帮助您了解云计算的本质和特性, 从而更准确地了解它 出现的目的和意义,可以更好地适应和受益于这种新的架构。 2.云计算的优点 随时随地访问 IT 资源,按需付费 灵活、动态地管理所使用的资源 快速的、请求驱动的调配 降低总体运营成本 3.云计算的基本组成部分 云计算模型由前端和后端组成。这两个部分通过网络连接,在大多数情况下是 Internet。用 户通过前端与系统交互;后端是云本身。前端由客户机计算机(或企业的计算机网络)和用 来访问云的应用程序组成。后端提供实现云服务的应用程序、计算机、服务器和数据存储。 虚拟机监视器 (virtual machine monitor, VMM) 让用户能够同时使用云设施(见 图 1) 。 VMM 是主机系统上的一个程序, 它让一台计算机支持多个相同的执行环境。 从用户的角度

来看,系统是一台与其他用户隔离的自含的计算机。实际上,所有用户都由同一台计算机提 供服务。虚拟机是一个由底层控制程序管理的操作系统 (OS),这让它看起来像多个操作系 统。在云计算中,VMM 允许监视用户,因此可以管理数据访问、数据存储、加密、寻址、 拓扑和工作负载转移等方面。 图 1. 虚拟机监视器的工作方式

下面是云提供的层: 基础架构层是云的基础。 它由服务器、 网络设备、 存储磁盘等物理资产组成。 IBM? Cloud 等 提供基础架构即服务 (Infrastructure as a Service,IaaS)。在使用 IaaS 时,用户并不实际控 制底层基础架构,而是控制操作系统、存储和部署应用程序,还在有限的程度上控制网络组 件的选择。 随需印刷 (Print On Demand, POD) 服务就是可以受益于 IaaS 的例子之一。 POD 模型基于 可定制产品的销售。POD 让个人能够在产品上进行设计并开店销售。店主可以上传他们的 设计,数量不限。许多人上传了数千种设计。通过使用云存储功能,POD 可以提供无限的 存储空间。 中间层是平台。它提供应用程序基础架构。平台即服务 (Platform as a Service,PaaS) 提供 对操作系统和相关服务的访问。 它让用户能够使用提供商支持的编程语言和工具把应用程序 部署到云中。 用户不必管理或控制底层基础架构, 而是控制部署的应用程序并在一定程度上 控制应用程序驻留环境的配置。 PaaS 的提供者包括 Amazon 的 Elastic Compute Cloud (EC2) 等。 小企业软件工作室是非常 适合使用 PaaS 的企业。通过使用云平台,可以创建世界级的产品,而不需要负担内部生产 的开销。 最上面一层是应用程序 层,这一层是对云的最直观表示。应用程序在这里运行,根据需要 提供给用户。软件既服务 (Software as a Service,SaaS) 的提供者包括 Google Pack 等。 Google Pack 包含可以通过 Internet 访问的应用程序和工具, 比如 Calendar、 Gmail、 Google Talk、Docs 等等。 图 2 给出这三层。 图 2. 嵌入在 “服务式” 组件中的云计算层

云的构成 云的构成有三种类型:私有(内部) 、公共和混合型。 公共云可供一般公众或大型行业组织使用, 由销售云服务的组织拥有和供应。 公共云被看作 一般意义上的云;也就是说,离站的第三方提供商使用 web 应用程序通过 Internet 动态地 供应资源,它们提供共享的资源并按使用量收费。 私有云位于公司防火墙之内,由组织自己管理。它们是在企业内部创建和控制的云服务。私 有云具有许多与公共云相同的优点,主要差异在于您的组织负责创建和维护云。 混合型云是公共云和私有云的组合, 同时使用公共和私有的服务。 公共云提供商和企业本身 分别承担一部分管理责任。 通过使用混合型云, 组织可以先判断要创建的服务的目标和需求, 然后以最合适的方式获得它们。 4.云为什么会掀起热潮? 出现向云计算转移这一潮流有许多合理的重要的业务和 IT 原因。 原因之一是外包的基本性 质要求有更合适的解决方案。 降低成本:云计算可以降低资本费用 (CapEx) 和运营费用 (OpEx),因为可以只在需要时购 买资源,而且只按使用时间付费。 优化人力资源的使用: 使用云计算可以解放宝贵的人力资源, 让他们能够把精力集中在创造 价值上,而不是维护硬件和软件。 健壮的可伸缩性:云计算允许快速地扩大或收缩规模,既没有时间限制,也不需要承担长期 义务。

5.IaaS 和云基础架构 云计算架构常常都着重于虚拟化后按需向用户公开的一组公共资源。 这些资源包括功能各异 的计算资源、 持久的存储资源, 以及将这些资源组合在一起并将它们有条件地公开到互联网 的可配置联网资源。 IaaS 实现的基础架构 (参见 图 1) 就遵循了这样的模型, 并添加了其他元素, 比如计量 (为 计费的目的来说明使用的情况) 物理的基础架构则通过由各种技术 。 (包括系统管理程序 (用 于平台虚拟化) 、虚拟网络和存储)实现的虚拟层提取自应用程序和用户。 图 1. IaaS 的高级视图

1.OpenStack 架构 OpenStack 用三个核心开源项目(如 图 2 所示)来表示:Nova(计算) 、Swift(对象存储) 和 Glance(VM 存储库) 。Nova(或 OpenStack Compute) ,提供了跨服务器网络的 VM 实 例的管理。它的应用程序编程接口 (API) 为试图无知物理硬件和系统管理程序提供了一种 计算编排方法。请注意,Nova 不仅提供了用于管理的 OpenStack API,还为那些习惯该界 面的人提供了一种 Amazon EC2-兼容 API。 Nova 支持组织所使用的专有系统管理程序, 但 更为重要的是,它支持像 Xen 和 Kernel Virtual Machine (KVM) 这样的系统管理程序,也 支持像 Linux? Container 这样的操作系统虚拟化。 出于开发的目的, 还可以使用 QEMU 这 样的仿真解决方案。 Swift(或 OpenStack Object Storage)项目可通过配置了普通硬盘的标准服务器提供可伸缩 的冗余存储集群。 Swift 并不代表一个文件系统, 它实现的是一个更为传统的对象存储系统, 可用于主要是静态数据(一种关键的使用模型是静态 VM 映像)的长期存储。Swift 不具 备集中式控制器,它能改善整体的可伸缩性。它在内部管理跨集群的复制(无需独立磁盘冗 余阵列)来提高可靠性。 Glance(或 OpenStack Image Service)为 Nova 能够使用(此选项存储在 Swift 内)的虚拟 磁盘映像提供了一个存储库。 Glance 提供了一个 API 来注册磁盘映像, 此外还提供了通过 一个简单的 Representational State Transfer (REST) 界面的发现和交付。Glance 很大程度上 对虚拟磁盘映像格式不可知,支持各种标准,包括 VDI (VirtualBox)、VHD (Microsoft? Hyper-V?)、QCOW2 (QEMU/KVM)、VMDK/OVF (VMware) 以及原始格式。Glance 还提 供了磁盘映像校验和、版本控制(和其他元数据)以及虚拟磁盘验证和审计/调试日志。 此核心 OpenStack 项目(Nova、Swift 和 Glance)是使用 Python 开发的,它们都可以在 Apache License 下使用。

2.OpenStack 的前景 OpenStack 将继续集成新的功能,提高了 IaaS 解决方案的定义。OpenStack 旗下有许多其 他项目可用,但还有很多仍在孵化进程中。Keystone 项目提供的身份识别服务统一了跨 OpenStack 组件的身份验证,同时又集成了现有的身份验证系统。还存在目的各异的社区项 目,比如负载均衡即服务 (Atlas-LB);云安装和维护系统 (Crowbar);云可配置和可伸缩的 关系数据库 (RedDwarf);面向云编排的基于 REST 的 API (Heat);以及涵盖了监视、计费

等的云管理工具 (Clanavi)。在 OpenStack 项目内外还有无数其他项目正在开发当中,只要 OpenStack 的构建势头不减,这个列表每天都在增长。 OpenStack 并非没有竞争,随着旧项目的不断发展,新的项目也会出现。例如,CloudStack (在 2009 年首次发布)具有几个产品安装,但缺乏 OpenStack 所具备的开源贡献者支持 的级别。 3.使用 OpenStack 实现云计算和存储 发现使用开源 OpenStack IaaS 云平台的益处 Infrastructure as a Service (IaaS) 云平台种类繁多, 例如像 Nebula 和 Eucalyptus 这样为人熟 知的解决方案。而此领域的一个新来者已展示了其不俗的增长,不仅包括用户数量的增长, 还包括支持公司的数量的大量增长。在本文中,我们将了解这个开源平台 OpenStack,发现 它是否真的是一种开源云操作系统。

云和公共 Infrastructure as a Service (IaaS) 背后的理念并不算很新。实际上,Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) 到今年已经有六岁了。有所改变的是,现在已经主要将 IaaS 作为一种私有云计算,以满足具有敏感数据的企业计算。私有云计算将 IaaS 的理念应用到 私有基础架构。虽然这么做缺少公共云(现收现付服务)的经济优势,但它充分利用了云计 算的核心原理,使企业数据中心内有了可伸缩和弹性的基础架构。 让我们先来快速介绍一下 IaaS 及其基础架构,然后再深入研究这个领先的开源解决方案: OpenStack。

什么是云计算?
云计算是计算解决方案的一个类别,技术和/或服务可以让用户根据需要访问计 算资源, 无论资源是物理的还是虚拟的, 是专用的还是共享的, 无论如何访问 (通 过直接连接、LAN、WAN 或 Internet 连接) 。云常常有一个自助接口,客户可以 根据需要获取资源。 云也可以看成一种方法,可以构建利用服务器和虚拟化技术 能力的 IT 服务。

什么是云计算?
云计算是以服务形式交付 IT 的全面解决方案。它是一种基于 Internet 的 计算解决方案,它像电网传输电力那样提供共享的资源。云中的计算机一起

工作,各种应用程序使用同一计算能力集合,好像它们在单一系统上运行一 样。

云计算的灵活性在于能够按需分配资源。因此,不再需要给任务分配特定的 硬件,这会提高现有系统资源的利用率。在云计算出现之前,网站和基于服 务器的应用程序都在特定的系统上运行。有了云计算之后,资源就集合为一 台虚拟的计算机。在这种融合式配置提供的环境中,独立地执行应用程序, 不需要关心任何具体配置。

结束语
在这个革命性的新时代,云计算可以向组织提供确保财务稳定和高质量服务 所需的方法。当然,如果云计算要想达到最佳的安全性和一般运营标准,就 必须有全球协作。云计算出现了,我们所有人都必须准备好应对这次革命。

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