孟海寧 李明
西安理工大學(xué)
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云計算環(huán)境下的開源云平臺研究
孟海寧 李明
西安理工大學(xué)
云計算是一種以虛擬機(jī)化技術(shù)為核心的新型計算模式,通過網(wǎng)絡(luò)以服務(wù)的方式,按需為用戶提供動態(tài)和可伸縮的基礎(chǔ)資源、開發(fā)環(huán)境以及應(yīng)用。本文首先研究和分析了云計算及平臺發(fā)展現(xiàn)狀及意義;然后闡述了當(dāng)前四大主流開源云平臺的框架結(jié)構(gòu);最后總結(jié)了云計算存在的問題,從而為云計算的理論研究和評估提供一定的參考。
云計算 開源云平臺 服務(wù)
云計算概念是從網(wǎng)格計算、分布式計算和并行計算概念發(fā)展而來,是一種新型的基于虛擬化技術(shù)的計算模式,它將計算資源轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù),通過互聯(lián)網(wǎng)對外提供計算服務(wù),用戶可以按需購買所需的計算服務(wù)。云計算由Google首次提出并受到廣泛關(guān)注,亞馬遜、微軟、谷歌、IBM、阿里巴巴、百度、騰訊等知名IT企業(yè),已相繼推出各自的云服務(wù)平臺。
典型的開源云計算平臺產(chǎn)品包括:OpenStack、CloudStack、Eucalyptus、AbiCloud、Hadoop及Nimbus等。
2.1Eucalyptus
圖1 Eucalyptus的組織結(jié)構(gòu)
Eucalyptus由美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校研究,用來搭建與亞馬遜AWS相兼容的開源云計算平臺。Eucalyptus可直接運(yùn)行于GNU Linux內(nèi)核上,通過計算集群或工作站群實(shí)現(xiàn)彈性、實(shí)用的云計算,以提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)解決方案。Eucalyptus包含五個主要組件,分別是云控制器(Cloud Controller)、集群控制器(Cluster Controller)、節(jié)點(diǎn)控制器(Node Controller)、存儲控制器(Storage Controller)和存儲訪問服務(wù)組件(Walrus),如圖1所示。
2.2OpenStack
OpenStack由美國國家航天局NASA和Rackspace公司合作開發(fā),采用模塊化的設(shè)計,完成云平臺中計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源的協(xié)同管理,其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。圖中Nova是云平臺控制器,負(fù)責(zé)管理虛擬機(jī)實(shí)例的整個生命周期,包括虛擬機(jī)實(shí)例啟動、停止、重啟、終止等操作;Swift是對象存儲組件,負(fù)責(zé)將每個對象復(fù)制多份后存儲到存儲服務(wù)器,以提高系統(tǒng)可用性和擴(kuò)展性;Glance是鏡像文件管理組件,主要提供虛擬機(jī)鏡像的注冊、查詢和檢索服務(wù);Keystone是身份驗(yàn)證組件,為其它組件提供統(tǒng)一的身份驗(yàn)證和授權(quán)服務(wù);Horizon是控制面板組件。
圖2 OpenStack的組織結(jié)構(gòu)
2.3CloudStack
CloudStack是Apache基金會旗下的開源云計算平臺,具有高可用性及擴(kuò)展性,支持主流的虛擬機(jī)管理器,如KVM、VMware及Xen等,采用“組架+插件”的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),具有強(qiáng)擴(kuò)展性和高可用性。CloudStack將云平臺中的服務(wù)器分為管理服務(wù)器和虛擬機(jī)節(jié)點(diǎn)。管理服務(wù)器用于集群的管理,如CPU、存儲、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)服務(wù)的管理及虛擬機(jī)模板、鏡像、快照等的資源管理。CloudStack的部署結(jié)構(gòu)由區(qū)域(Region)、資源域(Zone)、架構(gòu)(Pod)、集群(Cluster)和宿主機(jī)(Host)、主存儲(Primary Storage)及輔助存儲(Secondary Storage)組成。每個Region可包含多個Zone,每個Zone包含多個Pod,每個Pod又可包含多個Cluster,每個Cluster包含多個Host。
2.4OpenNebula
OpenNebula源于歐洲研究學(xué)會發(fā)起的科研項(xiàng)目,它將現(xiàn)有的虛擬化和按需分配、多租戶、彈性伸縮等技術(shù)結(jié)合起來,采用分層體系架構(gòu),由驅(qū)動層、核心層及接口層組成。驅(qū)動層實(shí)現(xiàn)與虛擬化和物理基礎(chǔ)設(shè)施的交互,負(fù)責(zé)虛擬機(jī)生命周期的驅(qū)動,如創(chuàng)建、運(yùn)行、停止等,同時對虛擬化存儲層面及系統(tǒng)整體監(jiān)控管理提供底層驅(qū)動支持;核心層負(fù)責(zé)進(jìn)行計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、虛擬中間層及存儲資源的管理;接口層負(fù)責(zé)與用戶交互,提供系統(tǒng)兼容性和用戶選擇性。
隨著云計算理念的迅速推廣普及,云計算已為主流IT應(yīng)用模式,為重點(diǎn)行業(yè)用戶的信息化建設(shè)與IT運(yùn)維管理工作奠定核心基礎(chǔ)。但是云計算服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、后期管理等機(jī)制尚未建立,云平臺的可靠性、安全性、自治性、QoS、服務(wù)描述發(fā)現(xiàn)、云間交互等課題都需要解決的問題。
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國家自然科學(xué)基金(61602375);陜西省教育廳專項(xiàng)科研計劃項(xiàng)目(16JK1572);西安市碑林區(qū)科技計劃項(xiàng)目(GX1505);西安理工大學(xué)科學(xué)研究計劃項(xiàng)目(2015TS004)。
孟海寧,女,1979年出生,講師,研究方向?yàn)樵朴嬎闩c軟件可靠性。