【正文】 的存在價值。這種新型的計算資源組織、分配和使用模式，有利于合理配置計算資源并提高其利用率，降低成本，促進節(jié)能減排，實現(xiàn)了綠色計算，這更切合了我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的發(fā)展戰(zhàn)略。 IaasS。 由于 OpenStack 云計算平臺在國內(nèi)的研究起步較晚，在安裝部署過程中會出現(xiàn)若干問題。云計算的核心理念就是通過不斷提高 “云 ”端處理能力，減輕用戶負擔(dān) ，將一系列的 IT 能力以服務(wù)形式提供給用戶，簡化用戶終端的處理負擔(dān)，最終使用戶成為一個單純的輸入 /輸出設(shè)備，享受 “ 云 ” 提供的強大計算處理及服務(wù)能力。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人或集體 已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本研究做出過重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明 并表示了謝意 。 OpenStack 是一個開源的云計算項目和工具集，并且提供了關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（ IaaS）的解決方案。本文就出現(xiàn)的問題加以匯總并給出解決方法，可以在安裝部署 OpenStack 時提供參考。 OpenStack。OpenStack 作為一個開源的 云計算平臺，吸引了眾多一流廠商的加入，這些機構(gòu)與個人都將 OpenStack 作為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（ IaaS）資源的通用前端。 通過 ，可以了解到目前人們對一些開源云計算項目的關(guān)注趨勢 。 Eucalyptus 由云控制器（ CLC）、 Walrus、集群控制器 （ CC）、存儲控制器（ SC）和節(jié)點控制器（ NC）組成，它們相互協(xié)作共 同提供所需的云服務(wù)。值得注意的是， OpenNebula 用 Libvirt 所提供的接口遠程南京 郵電大學(xué) 2020 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 調(diào)用計算節(jié)點上的虛擬化控制命令。 相比開源項目的 “ 前輩 ” ， OpenStack 是一個更高級且現(xiàn)代化的開源項目，因為它是高度協(xié)作的產(chǎn)物。在大多數(shù)情況下，這些廠商開發(fā)的組件第一時間提供給 OpenStack，之后才為 CloudStack 提供接口 [1]。其中存儲空間、帶寬按容量收費， CPU 根據(jù)運算時長收費，月租費則與電話月租費類似 [9]。這項計劃希望通過為這些大學(xué)提供相關(guān)的軟硬件設(shè)備及技術(shù)支援，能降低分布式計算技術(shù)在學(xué)術(shù)研究方面的成本，并且使得學(xué)生可以透過網(wǎng)絡(luò)開展各項以大規(guī)模計算為基礎(chǔ)的研究計劃 [13]。 IBM 同時還將在東京建立一所新的機 構(gòu)，幫助用戶使用云計算基礎(chǔ)設(shè)施。 研究 工作 意義 自從 2020 年 Google 首席執(zhí)行官埃里克 南京 郵電大學(xué) 2020 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 然而，構(gòu)建一個云計算數(shù)據(jù)中心，使之主要為企業(yè)內(nèi)部乃至公共市場提供云服務(wù)，并且讓 IT 人員能對其數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量進行有效的控制，成為倍受大企業(yè)青睞的選擇。 希望通過本文，能幫助大家了解云計算和 OpenStack，以及如何用 OpenStack配置搭建自己的云環(huán)境，并通過前端來設(shè)置及管理云平臺。 第二章 IaaS 及關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)介紹。這一章首先介紹了 OpenStack 的概念架構(gòu)和訪問流程對 OpenStack 的整體運行原理有一個大致的了解，之后詳細介紹了OpenStack 的三大服務(wù)：認證服務(wù)（ Keystone）、計算服務(wù)（ Nova）、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（ Neutron）。 第五章 OpenStack 云平臺的測試。 IaaS 可以提供服務(wù)器、操作系統(tǒng)、磁盤存儲、數(shù)據(jù)庫和 /或信息資源。 （ 2）更好的擴展性 用戶可以根據(jù)需要，動態(tài)增加或減少服務(wù)資源，不用考慮資源來源或者資源是否夠用。 IaaS 整體架構(gòu) 虛擬化技術(shù)主要實現(xiàn)了對底層物理資源的抽象，使其成為一個個可以被靈活生成、調(diào)度、管理的基礎(chǔ)資源單位 [8]。 在上面的模型中，假定了與云交互的四種人員（開發(fā)商、開發(fā)人員、操作員、用戶），還定義了三層架構(gòu)（表現(xiàn)、邏輯、資源）和兩個正交領(lǐng)域（集成和管理）。這層內(nèi)包括部業(yè)務(wù)流程（工作流程復(fù)雜的任務(wù)），調(diào)度（確定作業(yè)對資源的映射），政策（配額等），鏡像注冊表（例如鏡像的元數(shù)據(jù)），日志（事件和計量）。任何云架構(gòu)將需要與這些系統(tǒng)集成。多個操作系統(tǒng)運行在一個物理機上，共享物理機資源（ CPU 資源、內(nèi)存資源、網(wǎng)絡(luò)資源、存儲資源等） [3]。 虛擬化就是通過脫耦合把應(yīng)用軟件和在其上的虛擬的操作系統(tǒng)與底層的物理設(shè)備分離開來。 虛擬化技術(shù)主要實現(xiàn)了對底層物理資源的抽象，使其成為一個個可以被靈活生成、調(diào)度、管理的基礎(chǔ)資源單位，如 圖 。它使用 Linux 自身的調(diào)度器進行管理，所以相對于 Xen，其核心源碼很少。準(zhǔn)確來說， KVM 是 Linux kernel 的一個模塊，可以用命令 modprobe 去加載KVM 模塊 [13]。這個用戶空間的工具， KVM 開發(fā)者選擇了已經(jīng)成型的開源虛擬化軟件 QEMU。KVM 使用了 QEMU 的一部分，并稍加改造，就成了可控制 KVM 的用戶空間工具了。 數(shù)據(jù)存儲技術(shù) 為保證高可用、高可靠和經(jīng)濟性，云計算采用分布式存儲的方式來存儲數(shù)據(jù)，采用冗余存儲的方式來保證存儲數(shù)據(jù)的可靠性，即為同一份數(shù)據(jù)存儲多個副本。大部分 IT 廠商，包括 Yahoo、 Intel 的 “云 ”計劃采用的都是 HDFS 的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。典型的資源管理技術(shù)如 Google 公司的 Chubby 文件系統(tǒng)。處理的能耗是服務(wù)能耗的主要組成部分之一，大型的云計算數(shù)據(jù)中心有可能擁有數(shù)百、上萬甚至更多的服務(wù)器，這些云平臺中數(shù)量眾多的基礎(chǔ)資源構(gòu)件對于電力的消耗也是非常巨大的，這將直接影響數(shù)據(jù)中心的運營成本。 另外，為滿足更多的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求，降低能耗，減少數(shù)字媒體下載量，可采用減少數(shù)字垃圾、進行策略性的界面設(shè)計、提高使用意識以及避開使用高峰期等措施。它剛問世不久就得到了學(xué)術(shù)領(lǐng)域的普遍關(guān)注，并很快滲透到各個研究領(lǐng)域?？蛻舳擞脩糁恍枰暾堊约盒枰奶摂M資源。 （ 3） Glance：鏡像服務(wù)提供虛機鏡像的注冊和分派服務(wù)。 （ 7） Horizon：儀表盤提供基于 Web 的管理控制臺，用戶可以通過 Web 方式管理和操作 OpenStack 云。 南京 郵電大學(xué) 2020 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 OpenStack 的概念架構(gòu)，如 圖 所示。 （ 4） Nova 把密鑰（ Token） 創(chuàng)建 虛擬機所需要的網(wǎng)絡(luò)資源請求發(fā)送給Quantum 服務(wù)，通過 Keystone 服務(wù)驗證密鑰（ Token），如果通過 Quantum 向 Nova返回網(wǎng)絡(luò)資源執(zhí)行（ 5）步。 Keystone 概念 User 即用戶，他們代表可以通過 keystone 進行訪問的人或程序 [6]。 Users 默認的總是綁定到某些 tenant 上，如：賓館。 Service 即服務(wù)，如 Nova、 Glance、 Cinder。例如，當(dāng) swift 需要一個管理員權(quán)限的訪問進行對象創(chuàng)建時，對于相同的 role 我們并不一定也需要對 nova 進行管理員權(quán)限的訪問。一個endpoint template 包含一個 URLs 列表，列表中的每個 URL 都對應(yīng)一個服務(wù)實例的訪問地址，并且具有 public、 private 和 admin 這三種權(quán)限。這樣使得 Nova 成為一個負責(zé)管理計算資源、網(wǎng)絡(luò)、認證、所需可擴展性的平臺。 Nova 架構(gòu) 圖 Nova 架構(gòu) Nova 云架構(gòu)（如 圖 ）的各個組件是以數(shù)據(jù)庫和隊列為中心進行通信的，下面對其中 的幾個組件做一個簡單的介紹： （ 1） Queue，也就是消息隊列，它就像是網(wǎng)絡(luò)上的一個 hub， nova 各個組件之間的通信幾乎都是靠它進行的，當(dāng)前的 Queue 是用 RabbitMQ 實現(xiàn)的，它和database 一起為各個守護進程之間傳遞消息。 （ 3） novapute 負責(zé)決定創(chuàng)造虛擬機和撤銷虛擬機，通過運行一 系列系統(tǒng)命令（例如發(fā)起一個 KVM 實例 ） ， 并把這些狀態(tài)更新到 novadatabase 中去，其過程相當(dāng)復(fù)雜，但是基本原理很簡單。 （ 6)nova wok 負責(zé)處理隊列里的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。 圖 Nova 工作流程 （ 1） API：處理客戶端的請求，并且轉(zhuǎn)發(fā)到 Queue 和 Database 中。 （ 3） novapute ：啟動和停止實例，附加和刪除卷等操作。 OpenStack 網(wǎng)絡(luò)服務(wù) ——Neutron Neutron 介紹 OpenStack 網(wǎng)絡(luò)的核心理念就是通過多個其他元素 (如虛擬機、系統(tǒng)管理模塊以及其他連接的網(wǎng)絡(luò) )為用戶提供一組一致性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù) [16]。 Neutron 使用 RESTful 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和 HTTP 與其客戶端進行通訊。 在其目前的分布中， OpenStack Neutron 混合實施了第二層的 VLAN 和第三層的路由服務(wù)，它可為所支持的網(wǎng)絡(luò)提供防火墻、負載平衡等擴展功能。這種結(jié)構(gòu)類似于在眾多 Neutron IP 組網(wǎng)中所使用的子網(wǎng)技術(shù)，它通常是從與子網(wǎng)相關(guān)的物理端口抽取出來的。它是一個 Python 后臺進程，將用戶請求從 OpenStack Networking API 中繼到配置的插件。 Neutron 網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建過程 Neutron 網(wǎng)絡(luò)目的是為 OpenStack 云更靈活地劃分物理網(wǎng)絡(luò)，在多租戶環(huán)境下提供給每個租戶獨立的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 租戶創(chuàng)建一個網(wǎng)絡(luò)和子網(wǎng)。 南京 郵電大學(xué) 2020 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 第四章 OpenStack 云管理平臺的搭建 單節(jié)點安裝部署 OpenStack 實驗環(huán)境及實驗拓撲 本次實驗采用一臺 8 個 vCPU、 16GB 內(nèi)存的云主機，搭載 CentOS 64bit操作系統(tǒng)，用來單節(jié)點部署 OpenStack。 由于考慮到實驗環(huán)境的限制，本次實驗采用單節(jié)點部署，達到節(jié)省硬件消耗的目的。 南京 郵電大學(xué) 2020 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 實驗部署流程圖 云平臺搭建主要過程和問題解決 Keystone 的安裝與問題分析 以下是其安裝和配置的主要過程。默認的 admin_token 是 ADMIN，要把它添加到系統(tǒng)環(huán)境里去。1iinclude /etc/cinder/volumes/*39。 do \ sudo chkconfig openstackcinder$srv on 。 keystone endpointcreate serviceid 90d4cf4d89a143dabf5faf2de1f0de48 \ publicurl 39。echo `hostname` /etc/hosts39。 \ internalurl 39。 （ 1）安裝 nova 和 cinderclient yum install y openstacknova yum install y pythoncinderclient （ 2）初始化數(shù)據(jù)庫 openstackdb init service nova \ password PASSWORD 南京 郵電大學(xué) 2020 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 （ 3）修改配置文件 openstackconfig set /etc/nova/ DEFAULT auth_strategy keystone openstackconfig set /etc/nova/ \ filter:authtoken admin_token $(cat /tmp/ks_admin_token) （ 4）卸載 novawork rpm e nodeps 這里面使用 Quantum 替代 service messagebus start chkconfig messagebus on service libvirtd start chkconfig libvirtd on openstackconfig set /etc/nova/ DEFAULT \ volume_api_class openstackconfig set /etc/nova/ DEFAULT \ enabled_apis ec2,osapi_pute,metadata （ 5）創(chuàng)建服務(wù)和 Endpoint keystone servicecreate name=nova type=pute description=Nova Compute Service keystone endpointcreate service_id dff2746d4d7049fab6e1a96968f6a6ff \ publicurl \ adminurl \ internalurl （ 6）為 OpenStack Networking 配置 Keystone source ~/keystonerc_admin keystone servicecreate name openstack_work type work \ description 39。 do \ sudo