【正文】 南京郵電大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目基于OpenStack的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)專 業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生姓名顧立秋班級(jí)學(xué)號(hào)B11070432指導(dǎo)教師李養(yǎng)群指導(dǎo)單位物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院 日期：2015年 1月 19日至 2015年 6月 12日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本研究做出過(guò)重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明并表示了謝意。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日摘 要云計(jì)算（Cloud Computing）是網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）、分布式計(jì)算（Distributed Computing）、并行計(jì)算（Parallel Computing）、效用計(jì)算（Utility Computing）、聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)（Network Storage Technology）、虛擬化（Virtualization）、負(fù)載均衡（Load Balance）等一系列傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。它旨在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)成本低廉的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)大型計(jì)算資源池，并借助SaaS、PaaS、IaaS等服務(wù)模式，將強(qiáng)大的計(jì)算能力分發(fā)到終端用戶手中。云計(jì)算的核心理念就是通過(guò)不斷提高“云”端處理能力，減輕用戶負(fù)擔(dān)，將一系列的IT能力以服務(wù)形式提供給用戶，簡(jiǎn)化用戶終端的處理負(fù)擔(dān)，最終使用戶成為一個(gè)單純的輸入/輸出設(shè)備，享受“云”提供的強(qiáng)大計(jì)算處理及服務(wù)能力。OpenStack是一個(gè)開源的云計(jì)算項(xiàng)目和工具集，并且提供了關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）的解決方案。OpenStack具有建設(shè)這樣資源池的能力，通過(guò)OpenStack的各種組件多種模式的排列組合，可以搭建成各種規(guī)模的“云”，這些云可以是私有云、公有云、混合云。本文首先介紹了云計(jì)算的背景及其相關(guān)技術(shù)，并深入了解OpenStack的架構(gòu)和其各種服務(wù)，掌握各種服務(wù)實(shí)現(xiàn)原理，以及探討OpenStack如何實(shí)現(xiàn)對(duì)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的管理，最后動(dòng)手搭建OpenStack云平臺(tái)和嘗試對(duì)功能的擴(kuò)展。由于OpenStack云計(jì)算平臺(tái)在國(guó)內(nèi)的研究起步較晚，在安裝部署過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)若干問(wèn)題。本文就出現(xiàn)的問(wèn)題加以匯總并給出解決方法，可以在安裝部署OpenStack時(shí)提供參考。關(guān)鍵詞：云計(jì)算；IaaS；OpenStack；管理平臺(tái)ABSTRACTCloud Computing is the product of a series of traditional puter technology and network technology integration of Grid Computing, Distributed Computing, Parallel Computing, Utility Computing, Network Storage Technology, Virtualization, Load Balance and so on. It is designed by the network to integrate multiple lowcost puting entity into a large pool of puting resources, and with SaaS, PaaS, IaaS services model, the puting power is distributed to the end users. Cloud puting is the core concept by continuously improving the cloud side processing ability to reduce the burden on the user, a series of IT capabilities as a service to users, simplify the processing burden on the user terminal, and ultimately make the user a simple input / output equipment. What39。s more, people could enjoy powerful puting capabilities Cloud provided.OpenStack is an open source cloud puting projects and tools, and provides information on the infrastructure as a service (IaaS) solutions. OpenStack has the ability to build such a resource pool, through permutations and binations of the various ponents of OpenStack multiple modes, can be built into a variety of sizes, cloud, these clouds can be a private cloud, public cloud, hybrid cloud. This paper describes the background of cloud puting and related technologies, and indepth understanding of OpenStack architecture and its various services. In order to acknowlodge a variety of services to achieve the principles, and to explore how to achieve the OpenStack cloud puting data center management, we finally have e up with OpenStack Cloud platform and try to extend the capabilities. Since the OpenStack cloud puting platform in China started late, there will be a number of issues in the installation and deployment process. This article appeared to be summary of the issues and gives solutions that can provide a reference during the installation deploy OpenStack.Keywords: Cloud Computing。 IaasS。 OpenStack。 Management Platform目 錄第一章 緒論 1 研究背景及意義 1 背景及意義 1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 研究工作意義 3 論文組織結(jié)構(gòu) 4第二章 IaaS及關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)介紹 5 Iaas概述 5 IaaS服務(wù)特征及優(yōu)勢(shì) 5 IaaS整體架構(gòu) 5 IaaS關(guān)鍵技術(shù)介紹 7 虛擬化技術(shù) 7 KVM與QEMU 7 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù) 8 資源管理技術(shù) 9 能耗管理技術(shù) 9 本章小結(jié) 10第三章 OpenStack相關(guān)介紹 11 OpenStack簡(jiǎn)介 11 OpenStack基礎(chǔ)架構(gòu) 11 OpenStack訪問(wèn)流程 12 OpenStack認(rèn)證服務(wù)——Keystone 13 Keystone介紹 13 Keystone概念 13 OpenStack計(jì)算服務(wù)——Nova 14 Nova簡(jiǎn)介 14 Nova架構(gòu) 15 Nova工作流程 16 OpenStack網(wǎng)絡(luò)服務(wù)——Neutron 17 Neutron介紹 17 Neutron 網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建過(guò)程 18 本章小結(jié) 19第四章 OpenStack云管理平臺(tái)的搭建 20 單節(jié)點(diǎn)安裝部署OpenStack 20 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及實(shí)驗(yàn)拓?fù)?20 構(gòu)建過(guò)程 20 云平臺(tái)搭建主要過(guò)程和問(wèn)題解決 21 Keystone的安裝與問(wèn)題分析 21 Glance的安裝與問(wèn)題分析 22 Cinder的安裝與問(wèn)題分析 23 Nova和Quantum的安裝與問(wèn)題分析 24 Horizon的安裝與問(wèn)題分析 28 OpenStack計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的研究 28 OpenStack計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 29 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)機(jī)制 30 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的扣費(fèi)方法 30 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的安全檢查 30 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)與資源監(jiān)控系統(tǒng)的交互 30 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理 31 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì) 32 本章小結(jié) 34第五章 OpenStack云平臺(tái)的測(cè)試 35 對(duì)各項(xiàng)服務(wù)的測(cè)試 35 創(chuàng)建實(shí)例 35 查看實(shí)例概況 35 動(dòng)態(tài)調(diào)整實(shí)例大小 35 對(duì)實(shí)例可用性的測(cè)試 36 本章小結(jié) 37結(jié)束語(yǔ) 38致 謝 39參考文獻(xiàn) 40南京郵電大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒論 研究背景及意義 背景及意義人類社會(huì)從蒸汽機(jī)進(jìn)入了工業(yè)時(shí)代，又從電的時(shí)期進(jìn)入了現(xiàn)代文明，從計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了地球村的時(shí)代。那么，云時(shí)代的到來(lái)會(huì)是怎樣一番情景？云計(jì)算被認(rèn)為是繼個(gè)人電腦、互聯(lián)網(wǎng)之后電子信息技術(shù)領(lǐng)域的又一次重大的變革，其實(shí)質(zhì)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算模式，在這樣的模式下，計(jì)算資源（計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、交互能力）是動(dòng)態(tài)、可伸縮且虛擬化的，以服務(wù)的方式提供。這種新型的計(jì)算資源組織、分配和使用模式，有利于合理配置計(jì)算資源并提高其利用率，降低成本，促進(jìn)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)了綠色計(jì)算，這更切合了我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的發(fā)展戰(zhàn)略。OpenStack作為一個(gè)開源的云計(jì)算平臺(tái)，吸引了眾多一流廠商的加入，這些機(jī)構(gòu)與個(gè)人都將OpenStack作為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）資源的通用前端。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀最近，新浪云計(jì)算宣布正式加入全球開源云計(jì)算項(xiàng)目OpenStack，將選擇OpenStack作為IaaS平臺(tái)解決方案。作為OpenStack中國(guó)的積極推動(dòng)者，這在很大程度上將推動(dòng)OpenStack云開源代碼項(xiàng)目的發(fā)展。更值得高興的是，中國(guó)企業(yè)UnitedStack現(xiàn)已推出了基于OpenStack的云計(jì)算服務(wù)，這充分說(shuō)明了OpenStack的存在價(jià)值。，可以了解到目前人們對(duì)一些開源云計(jì)算項(xiàng)目的關(guān)注趨勢(shì)。Rackspace以O(shè)penStack為基礎(chǔ)的私有云業(yè)務(wù)每年7億美元，增長(zhǎng)率超過(guò)20%。因此，在開源云計(jì)算項(xiàng)目領(lǐng)域，OpenStack早已嶄露頭角，如圖 ，它成為了當(dāng)今最熱門的開源項(xiàng)目之一。Eucalyptus 是最早試圖克隆AWS的開源IaaS云平臺(tái)，整體架構(gòu)如圖1的左半部分所示。Eucalyptus由云控制器（CLC）、Walrus、集群控制器 （CC）、存儲(chǔ)控制器（SC）和節(jié)點(diǎn)控制器（NC）組成，它們相互協(xié)作共同提供所需的云服務(wù)。組件間使用支持WSSecurity的SOAP消息實(shí)現(xiàn)安 全的通信。Eucalyptus對(duì)外提供兼容AWS的SOAP和Query接口，不提供其他API。OpenNebula沒(méi)有采用SOA的設(shè)計(jì)，沒(méi)有將計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為獨(dú)立組件，解耦做得還不夠。值得注意的是，OpenNebula用 Libvirt所提供的接口遠(yuǎn)程調(diào)用計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的虛擬化控制命令。這種Agentless的設(shè)計(jì)在系統(tǒng)安裝部署階段會(huì)減少很多軟件安裝配置工作，是一個(gè)設(shè)計(jì)亮點(diǎn)。所有的開源IaaS云平臺(tái)在分層上做得都比較好；在SOA/組件化/解耦這點(diǎn)上來(lái)看，OpenStack和Eucalyptus有優(yōu)勢(shì)；在框架和插件設(shè)計(jì)上，除Eucalyptus較差外，其他平臺(tái)均有很好的設(shè)計(jì)——OpenStack的開發(fā)平臺(tái)做得最好，CloudStack次 之。綜合來(lái)看，目前OpenStack的設(shè)計(jì)是最好的，Eucalyptus和CloudStack次之。相比開源項(xiàng)目的“前輩”，OpenStack是一個(gè)更高級(jí)且現(xiàn)代化的開源項(xiàng)目，因?yàn)樗歉叨葏f(xié)作的產(chǎn)物。OpenStack的支持者都是世界頂級(jí)的供應(yīng)商，可以看出OpenStack倍受青睞，可以說(shuō)它是開源界的明星產(chǎn)品。目前，例如VMware、RedHat、Cisco、EMC等各供應(yīng)商，都表示對(duì)其支持。 OpenStack與其它開源云計(jì)算項(xiàng)目的趨勢(shì)對(duì)比相比之下，OpenStack項(xiàng)目從最開始就發(fā)展開放社區(qū)，其直接結(jié)果是，OpenStack里聚集了比CloudStack更多的主流供應(yīng)商。在大多數(shù)情況下，這些廠商開發(fā)的組件第一時(shí)間提供給OpenStack，之后才為CloudStack提供接口[1]。OpenStack也有不夠完善的地方，如OpenStack相對(duì)于CloudStack來(lái)說(shuō)更加復(fù)雜，對(duì)終端用戶的支持不夠；在安裝部署上不如CloudStack便捷；在界面顯示方面也不如CloudStack豐富。Amazon 公司于2006年推出的云計(jì)算服務(wù)（AWS，Amazon Web Services）核心產(chǎn)品包括彈性計(jì)算云EC2（Elastic Computing Cloud）、簡(jiǎn)單存儲(chǔ)服務(wù)S3（Simple Storage Se