基于云计算总体环境的设计与实施.doc
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1、基于云计算总体环境的设计与实施摘要:随着虚拟化技术和云计算技术的发展,越来越多的ISP服务商和IDC供应商开始使用虚拟机来完成网站驻留和托管服务。而云计算刚好能满足这一日益增长的需求,而实现它的平台之一就是OpenStack。OpenStack是一个虚拟化管理系统,其主要目的是为公共或私有云平台的建立提供基础的虚拟化环境。OpenStack的主要功能由管理计算资源的Nova组件、管理镜像的Glance组件和管理存储Swift组件构成。在此基础上,一个稳定的云平台还需要加入支持负载均衡的NGINX组件和AMOEBA组件。由这些组件构成的总体环境被称为云计算总体环境。本次毕业设计的主要工作就是根据
2、企业的实际环境情况,定制安装云计算总体环境的配置方式,并最终予以实施。本次设计需要在理解OpenStack基本配置的基础上,根据实际环境编写具体的配置文件和尝试各种合理的软件包以及配置方式,以最终达到使云计算环境成功运行的目的。本项目的最终结果是使云计算环境在中国联通获得成功实施。关键字:云计算;虚拟机;OpenStackThe Design and Implementation of Cloud-based Computing Environment in GeneralSpecialty:Software Engineering Student Number:200910414440Stu
3、dent:Hu Shuang Supervisor:Wu Huaigu Abstract: With the development of virtualization technology and cloud computing technology, more and more ISP service providers and IDC suppliers start to use virtual machines to offer hosting services for websites. Cloud computing is suitable for this kind of req
4、uirements that increases rapidly. OpenStack is one of typical basic platforms of cloud computing.OpenStack is a management system of virtualization. It is designed to provide the fundamental virtualized environment for public or private cloud platform. The major functionality of OpenStack consists o
5、f the Nova component that manages computing resources, the Glance component that manages images, and the Swift component that manages storages. Moreover, a stable platform also requires the NGINX component and the AMOEBA component to provide load balancing and fault tolerance. It is the integrated e
6、nvironment of cloud computing that consists of these components.The major work of this thesis is to define the methods to customize the integrated environment according to the real environment of an enterprise, and successfully build the environment at the end. This requires us to understand standar
7、d configuration methods of OpenStack, customize the configuration scripts according to the real environment, try different software packages and configuration approaches, and finally make the environment work. The final result of this thesis is to build a real runtime environment of the cloud comput
8、ing in China Unicom. Key words: Cloud computing virtual machine OpenStack成都学院学士学位论文(设计)目 录绪 论11 相关技术介绍21.1 云计算概念21.2 云计算的架构层次21.3 云计算的特点及发展31.4 云计算与虚拟化41.5 OpenStack的概念41.5.1 OpenStack Compute的概念51.5.2 OpenStack Object Storage51.5.3 OpenStack Image Service61.6 云服务提供商的概念架构61.6.1 OpenStack Compute81.6
9、.2 OpenStack 概念映射102 需求目标分析122.1 OpenStack安装准备122.2 OpenStack安装配置文件的修改定制122.3 OpenStack的负载均衡实现122.4 OpenStack虚拟机管理133 OPENSTACK的安装与配置143.1 控制节点的安装143.1.1 前提工作143.1.2 Ntp时间服务安装143.1.3 Mysql数据库服务安装153.1.4 RabbitMQ消息队列服务安装163.1.5 Python-NovaClient库安装173.1.6 Keystone身份认证服务安装与配置173.1.7 Python-KeystoneCli
10、ent库安装193.1.8 Glance镜像存储服务安装203.1.9 Nova计算服务安装233.1.10 Horizon管理面板安装273.2 计算节点的安装283.2.1 前提工作283.2.2 Ntp时间服务安装283.2.3 Python-NovaClient库安装293.2.4 Glance镜像存储服务安装293.2.5 Nova计算服务安装与配置304 OPENSTACK负载均衡的实现324.1 Nginx负载均衡安装配置324.1.1 配置nginx334.1.2 启动nginx354.2 Amoeba安装与配置354.2.1 安装amoeba364.2.2 配置mysql代理
11、374.2.3 配置Master-Slave下的读写分离38结 论41参考文献42致 谢4343成都学院学士学位论文(设计)绪 论1) 项目定义近年来,随着信息科技的发展,中国信息化时代的脚步随着中国高性能云计算产业的发展全面走向信息化应用层面。而社会经济建设的科技需求也越来越离不开高性能科技的设备支持,云计算中心成为满足城市规划与城市管理、政务信息化服务、高性能计算、电子商务、物联网、数据挖掘、软件服务等多个领域科技应用需求的重要科技设备。而OpenStack作为一个基于资源整合的云平台操作系统正是一个完美的解决平台。所以对OpenStack的理解、研究和实战部署对于一个想宰云端发展的企业来
12、说是很有必要的。2) 编写目的希望通过本文,能帮助大家更为具体的了解云计算和OpenStack,以及如何用OpenStack配置搭建企业自己的云开发环境,并部署和实施具有能承载高并发访问的弹性伸缩功能和高可用性的环境。本文目的在于尝试在企业的信息中心搭建企业内部的私有云。以便企业能将闲置的服务器资源组成企业的私有云平台来为各个部门服务,使资源利用率能达到最大。3) 项目背景人类社会从蒸汽机进入了工业时代,从电进入了现代文明,从计算机互联网进入了地球村的时代。那么云时代的到来,将会是怎样的一番景象呢?云计算被认为是继个人电脑、互联网之后电子信息技术领域又一次重大变革,其实质是一种基于互联网的计算
13、模式,在这样模式下,计算资源(计算能力、存储能力、交互能力)是动态、可伸缩且虚拟化的,以服务的方式提供。这种新型的计算资源组织、分配和使用模式,有利于合理配置计算资源并提高其利用率,降低成本,促进节能减排,实现绿色计算。OpenStack作为一个开源的云操作系统,吸引了越来越多的厂商加入,据统计有超过130家企业及1350位开发者加入这一系统项目,这些机构与个人都将OpenStack作为基础设施即服务(简称IaaS)资源的通用前端,最近新浪云计算宣布正式加入全球开源云计算项目OpenStack,将选择OpenStack作为IaaS平台解决方案。作为OpenStack中国的积极推动者,这在很大程
14、度上将推动OpenStack云开源代码项目的发展。1 相关技术介绍1.1 云计算概念云计算的概念是由Google率先提出的,狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源;广义云计算是指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、云计算网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统,并借助SaaS、PaaS、IaaS、MSP等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。Cl
15、oud Computing的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力,进而减少用户终端的处理负担,最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备,并能按需享受“云”的强大计算处理能力!云计算的基本原理是,通过使计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中,企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上,根据需求访问计算机和存储系统。云计算的蓝图已经呼之欲出:在未来,只需要一台笔记本或者一个手机,就可以通过网络服务来实现我们需要的一切,甚至包括超级计算这样的任务。从这个角度而言,最终用户才是云计算的真正拥有者。1.2 云计算的架构层次下图1.1为云计算
16、的架构层次:图1.1云构架层次图云构架的服务层次:1) 基础设施即服务(IaaS):提供虚拟化的计算资源、存储资源、网络资源,典型案例如 Amazon EC2,这也是本次毕业设计所主要做的部分2) 平台即服务 (PaaS):使软件开发人员充分利用开放的资源来开发定制化的应用 ,如Google AppEngine3) 软件即服务(SaaS):软件或应用通过租用的形式提供给用户使用 ,如S和Google Gmail、Docs 。基础设施层的基本功能有:资源抽象,资源监控,复杂管理,数据管理,资源部署,安全管理,计费管理等。平台层的基本功能有:开发平台,包括应用模型、Api代码和开发测试环境;运行时
17、环境,包括验证、配置、部署和激活;运营环境,包括升级、监控、淘汰和计费。应用层分为标准应用,客服应用和多元应用。标准应用如如文档处理、电子邮件、日程管理等 ,提供商往往是实力雄厚的IT业巨头 。客户应用如客户管理系统CRM、企业资源计划系统ERP,提供商是规模较小的专业公司 。多元应用如地铁时刻表服务Mutiny、期权交易方案提供The Option Lab提供商多是规模较小的开发团队 。当然我们也可以根据服务对象的不同,将云分为私有云,公有云和混合云。私有云为“一个”客户单独使用而构建的,因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制;该公司拥有基础设施,并可以控制在此基础设施上部署应用程序的
18、方式;私有云可部署在企业数据中心的防火墙内,也可以将它们部署在一个安全的主机托管场所;私有云可由云提供商进行构建,通过托管模式,构筑一个公司企业数据中心内的专用云。而公有云则是针对外部客户,通过网络方式提供可扩展的弹性服务。顾名思义,混合云位于公有云和私有云之间。1.3 云计算的特点及发展1) 超大规模:“云”具有相当的规模,Google云计算已经拥有100多万台服务器, Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。2) 虚拟化:云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自
19、“云”,而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行,但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机,就可以通过网络服务来实现我们需要的一切,甚至包括超级计算这样的任务。3) 高可靠性:云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性,使用云计算比使用本地计算机可靠。4) 通用性:云计算不针对特定的应用,在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用,同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。5) 高可扩展性:“云”的规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模增长的需要6) 按需服务:“云”是一个庞大的资源池,你按需购买;云可以象自来水,电,煤气那样
20、计费7) 极其廉价:由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云,“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本,“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升,因此用户可以充分享受“云”的低成本优势,经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。1.4 云计算与虚拟化首先虚拟化技术:vmware和vz技术,均是只能在一台物理服务器上虚拟出一台台,这样就可以一定程度上充分利用服务器,包括其CPU、内存的使用率和带宽。而云计算技术,在虚拟化的基础上结合分布式技术,在大型的物理服务器群上虚拟隔离出一台台的服务器,使这样的服务器有想
21、物理服务器一样的CPU、内存等等,并且虚拟服务器之间互不影响,而且因为其云存储,使得数据更加安全。这样的衍生出的云计算服务器较之以往的VPS有更加强大的性能和安全性,而与物理机相比又更加便宜。目前这样产品对市场的冲击还是比较大的,像盛大云、阳光云都相继投入大量资金在云计算上面。这时候就需要一个强大的平台来管理这些虚拟机,它就是OpenStack。OpenStack从问世以来到现在已经发展了多个版本,而其功能也越来越强大,越来越丰满。它作为云计算的虚拟化代表技术,可以说已经是十分成熟的了1.5 OpenStack的概念OpenStack既是一个社区,也是一个项目和一个开源软件,它提供了一个部署云
22、的操作平台或工具集。其宗旨在于,帮助组织运行为虚拟计算或存储服务的云,为公有云、私有云,也为大云、小云提供可扩展的、灵活的云计算。OpenStack旗下包含了一组由社区维护的开源项目,他们分别是OpenStack Compute(Nova),OpenStack Object Storage(Swift),以及OpenStack Image Service(Glance)。1.5.1 OpenStack Compute的概念它也称作nova,作为云组织的控制器,它提供一个工具来部署云,包括运行实例、管理网络以及控制用户和其他项目对云的访问(the cloud through users and
23、projects)。它底层的开源项目名称是Nova,其提供的软件能控制IaaS云计算平台,类似于Amazon EC2和Rackspace Cloud Servers。实际上它定义的是,与运行在主机操作系统上潜在的虚拟化机制交互的驱动,暴露基于Web API的功能。下图1.2可以说明nova是如何工作的1:图1.2 nova工作图其中:1) API :处理客户端的请求,并且转发到 Queue和Database中。2) Scheduler:选择一个host去执行命令3) nova-compute :启动和停止实例,附加和删除卷等操作4) nova-network:管理网络资源,分配固定IP。这样n
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- 基于 计算 总体 环境 设计 实施