4.1.2 构建过程.............................................. 20 4.2 云平台搭建主要过程和问题解决 ............................... 21
4.2.1 Keystone的安装与问题分析 ............................. 21 4.2.2 Glance的安装与问题分析 ............................... 22 4.2.3 Cinder的安装与问题分析 ............................... 23 4.2.4 Nova和Quantum的安装与问题分析 ....................... 24 4.2.5 Horizon的安装与问题分析 .............................. 28 4.3 OpenStack计费系统的研究.................................... 28
4.3.1 OpenStack计费系统的设计与实现 ........................ 29 4.3.2 计费系统的计费机制.................................... 30 4.3.3 计费系统的扣费方法.................................... 30 4.3.4 计费系统的安全检查.................................... 30 4.3.5 计费系统与资源监控系统的交互.......................... 30 4.3.6 计费系统的数据处理.................................... 31 4.3.7 计费系统功能的设计.................................... 32 4.4 本章小结 ................................................... 34
第五章 OpenStack云平台的测试 ......................... 35
5.1 对各项服务的测试 ........................................... 35
5.1.1 创建实例.............................................. 35 5.1.2 查看实例概况.......................................... 35 5.1.3 动态调整实例大小...................................... 35 5.2 对实例可用性的测试 ......................................... 36 5.3 本章小结 ................................................... 37
结束语 .................................................. 38 致 谢 ................................................ 39 参考文献 ................................................ 40
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第一章 绪论
1.1 研究背景及意义 1.1.1 背景及意义
人类社会从蒸汽机进入了工业时代，又从电的时期进入了现代文明，从计算机互联网进入了地球村的时代。那么，云时代的到来会是怎样一番情景？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的又一次重大的变革，其实质是一种基于互联网的计算模式，在这样的模式下，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，实现了绿色计算，这更切合了我国经济转型的发展战略。OpenStack作为一个开源的云计算平台，吸引了众多一流厂商的加入，这些机构与个人都将OpenStack作为基础设施即服务（IaaS）资源的通用前端。
1.1.2 国内外发展现状
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，这在很大程度上将推动OpenStack云开源代码项目的发展。更值得高兴的是，中国企业UnitedStack现已推出了基于OpenStack的云计算服务，这充分说明了OpenStack的存在价值。
通过trends.google.com，可以了解到目前人们对一些开源云计算项目的关注趋势。Rackspace以OpenStack为基础的私有云业务每年7亿美元，增长率超过20%。因此，在开源云计算项目领域，OpenStack早已崭露头角，如图 1.1所示，它成为了当今最热门的开源项目之一。
Eucalyptus 是最早试图克隆AWS的开源IaaS云平台，整体架构如图1的左半部分所示。Eucalyptus由云控制器（CLC）、Walrus、集群控制器 （CC）、存储控制器（SC）和节点控制器（NC）组成，它们相互协作共同提供所需的云服务。组件间使用支持WS-Security的SOAP消息实现安 全的通信。Eucalyptus对外提供兼容AWS的SOAP和Query接口，不提供其他API。
OpenNebula没有采用SOA的设计，没有将计算、存储和网络设计为独立组件，解耦做得还不够。值得注意的是，OpenNebula用 Libvirt所提供的接口远程
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调用计算节点上的虚拟化控制命令。这种Agentless的设计在系统安装部署阶段会减少很多软件安装配置工作，是一个设计亮点。
所有的开源IaaS云平台在分层上做得都比较好；在SOA/组件化/解耦这点上来看，OpenStack和Eucalyptus有优势；在框架和插件设计上，除Eucalyptus较差外，其他平台均有很好的设计——OpenStack的开发平台做得最好，CloudStack次 之。综合来看，目前OpenStack的设计是最好的，Eucalyptus和CloudStack次之。
相比开源项目的“前辈”，OpenStack是一个更高级且现代化的开源项目，因为它是高度协作的产物。
OpenStack的支持者都是世界顶级的供应商，可以看出OpenStack倍受青睐，可以说它是开源界的明星产品。目前，例如VMware、RedHat、Cisco、EMC等各供应商，都表示对其支持。
图1.1 OpenStack与其它开源云计算项目的趋势对比
相比之下，OpenStack项目从最开始就发展开放社区，其直接结果是，OpenStack里聚集了比CloudStack更多的主流供应商。在大多数情况下，这些厂商开发的组件第一时间提供给OpenStack，之后才为CloudStack提供接口[1]。
OpenStack也有不够完善的地方，如OpenStack相对于CloudStack来说更加复杂，对终端用户的支持不够；在安装部署上不如CloudStack便捷；在界面显
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示方面也不如CloudStack丰富。
Amazon 公司于2006年推出的云计算服务（AWS，Amazon Web Services）核心产品包括弹性计算云EC2（Elastic Computing Cloud）、简单存储服务S3（Simple Storage Service）、简单队列服务 SQS（Simple Queue Service）、内容推送服务（CloudFront）和简单数据库服务（SimpleDB）等，为企业提供计算和存储服务。Amazon 公司收费的服务项目包括存储空间、带宽、CPU资源以及月租费。其中存储空间、带宽按容量收费，CPU 根据运算时长收费，月租费则与电话月租费类似[9]。
Google 是最大的云计算技术使用者，提供全球知名的互联网搜索引擎服务。Google 搭建了一个称为Google App Engine的云平台，为第三方应用提供大型并行计算服务。更值得一提的是，Google 于2007秋季在全球宣布了云计划，通过与 IBM 开展合作，开始在美国多所大学，包括卡内基美隆大学、麻省理工学院等，推广云计算技术。这项计划希望通过为这些大学提供相关的软硬件设备及技术支援，能降低分布式计算技术在学术研究方面的成本，并且使得学生可以透过网络开展各项以大规模计算为基础的研究计划[13]。
IBM于2007年第四季度推出了“Blue Cloud（蓝云）”云计算平台，提供即买即用的云计算服务[3]。“蓝云”使用具有自我管理和自我修复的虚拟化云计算软件，使得用户的应用可以访问分布式的大型计算服务器池。2008年8月1日，IBM宣布斥资3.6亿美元在美国北卡罗来纳州建立云计算数据中心。IBM 同时还将在东京建立一所新的机构，帮助用户使用云计算基础设施。另外，IBM亦与17个欧洲组织合作开展 RESERVOIR 云计算项目，实现 “无障碍的资源和服务虚拟化”。
微软于2008年10月推出了Windows Azure操作系统，Azure底层是微软全球基础服务系统，由分布于全球的第四代数据中心组成，通过互联网让 Windows 真正由PC延伸到云计算服务上。目前，微软的云计算系统已经包括超过 220个集装箱式数据中心和多达44万台的服务器。
1.2 研究工作意义
自从2006年Google首席执行官埃里克·施密特在搜索引擎大会上首次提出 “云计算”（Cloud Computing）的概念， 云计算就成为近几年来IT领域一个非常热门的研究方向。它使用户能够通过网络便利、按需地从一个共享的、可配置的资源池中获取计算、存储、网络等资源。 而在云计算的3种部署模式（公有云、私有云、混合云）中，公有云虽然以其低廉的价格、灵活的弹性策略吸引大量的用户。
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然而，构建一个云计算数据中心，使之主要为企业内部乃至公共市场提供云服务，并且让IT人员能对其数据、安全性和服务质量进行有效的控制，成为倍受大企业青睐的选择。此外，云计算数据中心能够提供更高效、个性化的弹性计算资源分配能力，能够更有效地利用企业内部现有的IT设备资源，打造更符合企业需求的云平台。鉴于上述提到的公有云的数据安全问题，本文的出发点在于如何构建一个适合本地环境的云计算数据中心管理系统；针对实验室或开发环境构建一个云计算平台，使实验室可以针对数据安全、计算资源的按需获取等进行评估和探索。在实际试验中，本文基于 OpenStack 开源云计算平台，实现了在科研实验室环境中搭建云计算管理平台，使得资源能够得到弹性分配，且确保数据安全。
希望通过本文，能帮助大家了解云计算和OpenStack，以及如何用OpenStack配置搭建自己的云环境，并通过前端来设置及管理云平台。本文的目的在于搭建OpenStack云管理平台，探索OpenStack的神奇之处，旨在更深层次地了解OpenStack生态圈。
1.3 论文组织结构
本篇论文共分五章，主要内容概括如下：
第一章绪论。简单介绍云计算的研究背景、意义以及论文的组织结构。 第二章IaaS及关键技术相关介绍。这一章介绍了IaaS的概述、IaaS服务特征及优势。同时，介绍了IaaS服务器虚拟化，IaaS存储虚拟化、IaaS网络虚拟化这三大虚拟化的实现原理。
第三章OpenStack相关介绍。这一章首先介绍了OpenStack的概念架构和访问流程对OpenStack的整体运行原理有一个大致的了解，之后详细介绍了OpenStack的三大服务：认证服务（Keystone）、计算服务（Nova）、网络服务（Neutron）。
第四章OpenStack云管理平台的搭建。这部分是具有挑战性的，从基础环境的配置开始，完成之后开始安装各种软件包，每安装一个软件包后都要进行详细的配置文件的修改。另外，还对计费模块进行了初步研究。
第五章OpenStack云平台的测试。这章节主要是完成对第五章的所有部署的验证，每一个所需服务是否都已启动，之后是启动一个instance的过程，并对实例的成功启动之后进行网络测试。
最后是结束语。
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