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基于OpenStack的云计算技术研究与应用随着信息时代的到来，云计算技术已经成为一个备受关注的热门话题。
OpenStack是一个强大的开源云计算平台，它提供了一整套的云计算工具和服务，可以帮助用户轻松地构建和管理云计算环境。
在本文中，我们将探讨基于OpenStack的云计算技术研究与应用。
1. 云计算技术概述云计算是一种新型的计算模式，它使用互联网作为底层基础设施，同时提供大规模、可伸缩、虚拟化和高可用的计算资源。
云计算技术可以为用户提供基础设施、平台和软件三种不同形式的服务。
其中基础设施即基础设施即服务（IaaS），平台即平台即服务（PaaS），软件即软件即服务（SaaS）。
2. OpenStack云计算平台OpenStack是一个强大的开源云计算平台，它提供了一整套的云计算工具和服务，包括计算、存储、网络和安全等各种组件，可以帮助用户轻松地构建和管理云计算环境。
OpenStack平台的架构非常灵活，它可以运行在公共云、私有云和混合云等多种环境中。
同时，OpenStack还拥有丰富的社区和开发者支持，用户可以在社区中获得各种各样的插件和扩展。
3. OpenStack云计算平台的组成部分OpenStack平台由多个不同的组件组成，每个组件都拥有不同的功能和用途。
下面是OpenStack平台的主要组件：3.1 Nova计算服务Nova计算服务是OpenStack平台的核心组件，它负责计算能力的管理和分配。
Nova计算服务能够创建虚拟机实例，并将其分配给适当的物理服务器。
3.2 Swift对象存储服务Swift对象存储服务是OpenStack平台的另一重要组件，它提供了一个分布式的对象存储系统，用户可以通过RESTful API来访问和管理数据。
3.3 Neutron网络服务Neutron网络服务负责OpenStack平台的网络管理，它可以管理内部和外部的网络连接，同时还支持路由、安全组和虚拟网络等功能。
基于 OpenStack 高可用云计算平台研究与部署摘要】云计算是继互联网、计算机后在信息时代有一种新的革新，云计算是信息时代的一个大飞跃，未来的时代可能是云计算的时代。
随着云计算兴起与发展，对OpenStack的研究也风起云涌。
不同的云平台也都研究openstack技术，在此基础上搭建各自的私有云或公有云，本文深入分析OpenStack技术，并给出搭建云平台的不同部署方案。
【关键词】OpenStack；高可用云计算平台；研究；部署1. OpenStack技术概述1.1什么是云计算云计算（cloud computing）是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。
云计算早期，简单地说，就是简单的分布式计算，解决任务分发，并进行计算结果的合并。
因而，云计算又称为网格计算。
通过这项技术，可以在很短的时间内（几秒种）完成对数以万计的数据的处理，从而达到强大的网络服务。
云计算不是一种全新的网络技术，而是一种全新的网络应用概念，云计算的核心概念就是以互联网为中心，在网站上提供快速且安全的云计算服务与数据存储，让每一个使用互联网的人都可以使用网络上的庞大计算资源与数据中心。
1.2什么是openstackOpenStack是一个开源的云计算管理平台项目，是一系列软件开源项目的组合。
由NASA(美国国家航空航天局)和Rackspace合作研发并发起，以Apache许可证（Apache软件基金会发布的一个自由软件许可证）授权的开源代码项目。
OpenStack为私有云和公有云提供可扩展的弹性的云计算服务。
项目目标是提供实施简单、可大规模扩展、丰富、标准统一的云计算管理平台。
1.3Openstack组件类型OpenStack覆盖了网络、虚拟化、操作系统、服务器等各个方面。
下面介绍10个核心项目1、计算（Compute）：Nova。
OpenStack开源云计算平台摘要：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的操作平台或工具集。
其宗旨在于，帮助组织运行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。
关键词：Openstack；云计算；云平台；云软件1OpenStack 的特点OpenStack是一个完全开源的云计算系统，使用者可以在需要的时候修改代码来满足需要并作为开源或商业产品发布/销售；OpenStack是基于强大的社区开发模式，任何公司和个人都可以参与到项目中，参与测试开发，贡献代码；OpenStack被专门基金会管理，可以说是一个真正开源的云计算项目；OpenStack为组建云提供了必要的软件、控制台和API；OpenStack以user和project身份来启动实例，管理网络访问规则和控制访问权限，给用户提供强大的灵活性和扩展性；OpenStack全部组件都由python编程语言开发，和Java等其它编程语言相比，python程序具有非常高的并发处理能力和极低的系统资源占用率，增加了系统的性能和稳定性，且代码易于维护和扩展。
2Openstack设计原则①Scalability and elasticity are our main goals （可扩展性和伸缩性是我们的主要目标）；②Any feature that limits our main goals must beoptional （任何影响到可扩展性和伸缩性的功能都必须是可选的）；③Everything should be asynchronous，If you can’t do something asynchronously，see #2 （所有的环节必须是异步的，如果不能异步实现，参考第②条设计原理）；④All required components must be horizontally scalable（所有的基础组件必须能横向扩展）；⑤Always use shared nothing architecture （SN）or sharding，If you can’t share nothing/shard，see #2 （始终使用无共享的架构，如果不能实现，参见第②条）；⑥Distribute everything especially logic. Move logic to where state naturally exists（所有的都是分布式的，尤其是逻辑。
OpenStack——云平台使⽤⼀、如何创建云主机使⽤双节点部署，控制节点(controller)：192.168.16.10，计算节点(compute)：192.168.16.20（⼀）、创建镜像1、在控制节点中找到qcow2镜像[root@controller ~]# cd /opt/iaas/images/[root@controller images]# lsCentOS_6.5_x86_64_XD.qcow2 CentOS_7.2_x86_64_XD.qcow2 MySQL_5.6_XD.qcow22、通过glance命令，将qcow2镜像上传到平台[root@controller images]# source /etc/keystone/admin-openrc.sh[root@controller images]# glance image-create --name "centos7.2" --disk-format qcow2 --container-format bare --progress < CentOS_7.2_x86_64_XD.qcow2（⼆）、创建⽹络1、创建外部⽹络选择菜单栏：项⽬ -> ⽹络 -> ⽹络。
单击“创建⽹络”，来创建虚拟机⽹络。
创建⽹络名称为net-gre，配置⼦⽹名称为net-subnet，⽹络地址为192.168.20.0/24，⽹关为192.168.20.2。
再配置DHCP地址池，激活DHCP，配置DNS为114.114.114.114。
点击“已创建”创建⽹络。
选择菜单栏：管理员 -> 系统 -> ⽹络。
对已创建的net-gre⽹络，点击 “编辑⽹络”，在弹框中勾选“外部⽹络”。
2、创建内部⽹络选择菜单栏：项⽬ -> ⽹络 -> ⽹络。
单击“创建⽹络”，来创建虚拟机⽹络。
创建⽹络名称为int-gre，配置⼦⽹名称为int-subnet，⽹络地址为10.10.0.0/24，⽹关为10.10.0.1。
项目一 OpenStack安装云计算技术OpenStack云计算平台能力CAPACITY 要求了解云计算的概念、架构和模式，以及主流的云计算平台了解OpenStack项目，调查OpenStack的应用情况理解OpenStack的架构，了解OpenStack的物理部署了解OpenStack部署工具，掌握OpenStack的快捷安装方法内容导航CONTENTS任务一了解云计算任务二了解OpenStack项目任务三理解OpenStack架构任务四部署与安装OpenStack任务说明01OPTION02OPTION03OPTION了解OpenStack部署拓扑了解OpenStack部署工具准备OpenStack安装环境04OPTION使用Packstack安装器安装OpenStack知识引入•什么是虚拟化•虚拟化是云计算的基础。
•虚拟化是指计算元件在虚拟的而不是真实的硬件基础上运行。
•虚拟化将物理资源转变为具有可管理性的逻辑资源，以消除物理结构之间的隔离，将物理资源融为一个整体。
虚拟化是一种简化管理和优化资源的解决方案。
知识引入•什么是云计算•云（Cloud）是网络、互联网的一种比喻说法。
•云计算是提供虚拟化资源的模式。
•云计算提供的是IT资源租用服务。
•云计算是IT系统架构不断发展的产物。
知识引入•云计算架构知识引入云计算部署模式公有云（Public Cloud）私有云（Private Cloud ）混合云（Hybrid Cloud ）知识引入•裸金属云•裸金属云（Bare Metal Cloud）是一种提供物理服务器服务的云产品。
•裸金属云没有虚拟机管理程序（Hypervisor）。
•裸金属云支持的处理器ØIntelØPOWERØARMØGPUØFPGA•随着容器技术的兴起，物理服务器正成为更多用户的选择。
•Amazon 公司的AWS（Amazon Web Services ）•Microsoft 公司的Azure •阿里云（AliCloud ）了解商用云计算平台任务实现11项目一 OpenStack安装任务一 了解云计算开源云计算平台OpenStack OpenNebula Eucalyptus CloudStack任务实现项目一 OpenStack安装12 内容导航CONTENTS任务一了解云计算任务二了解OpenStack项目任务三理解OpenStack架构任务四部署与安装OpenStack任务说明01OPTION 02OPTION 03OPTION 了解OpenStack的概念了解OpenStack项目的组成了解OpenStack版本演变04OPTION 了解OpenStack基金会与社区05OPTION 调查OpenStack的应用情况知识引入•什么是OpenStack•OpenStack是一系列开源软件项目的组合。
本项目主要帮助读者掌握搭建OpenStack 云计算平台的环境设计及系统准备，包括硬件基本需求，OpenStack 云计算平台的搭建所需的软件包，部署一个实际的OpenStack 云计算平台拓扑结构，并在这个环境下进行系统安装基础工作。
掌握构建云计算平台的系统拓扑结构。
掌握系统拓扑结构下的网络配置。
掌握正确搭建云计算平台的安装基础工作。
云计算平台的系统架构小李基本掌握了云计算平台搭建的基础知识，接下来需要对公司的应用需求进行调研，在此基础上要进行公司云计算平台的系统环境设计和系统搭建的基础安装工作，为此，小李当前要完成的任务如下。
公司云平台应用的需求分析。
公司云平台系统环境架构设计。
1.项目需求分析（1）基本概念需求分析是指理解用户需求，就用户的功能需求与客户达成一致，并需要估计项目风险和评估项目代价，最终形成开发计划的一个复杂过程。
在这个过程中，用户是处在主导地位的，需求分析工程师和项目经理要负责整理用户需求，为之后的项目设计打下基础。
从广义上理解：需求分析包括需求的获取、分析、规格说明、变更、验证、管理等一系列需求工程。
狭义上理解：需求分析指需求的分析、定义过程。
需求分析阶段结束后应该得到相应的需求分析报告。
（2）分析内容学习目标 项目 环境设计和系统准备 二OpenStack云计算基础架构平台技术与应用22 需要分析的内容可以包含：公司应用需求、技术资金投入与生产效益、行业技术发展趋势，国家政策支持等。
（3）分析过程需求分析阶段的工作，可以分为4个方面：问题识别、分析与综合、制订规格说明、评审。
（4）分析方法需求分析的方法有很多。
如原型化方法、结构化方法和动态分析法等。
2．系统架构设计一个项目的系统架构设计一般是由系统架构设计师来负责完成的。
对于系统架构设计师来说，其主要职责有如下4条。
（1）确认需求在项目开发过程中，架构师是在需求规格说明书完成后介入的，需求规格说明书必须得到架构师的认可。
云计算基础平台搭建与管理
OpenStack地云主机管理者
——Nova
Nova这一组件由许多地小组件组成,主要组件是:Nova-api,Nova-scheduler,Nova-pute,Nova-conductor
(1)Nova-api
接收与响应外部请求,也是外部可用于管理NOVA地唯一组件。
负责与外部联系,响应用户地请求。
(2)Nova-scheduler
虚拟机调度服务,与Placement合作,负责选择由哪个主机创建虚拟机。
(3)Nova-pute
Nova地核心服务,负责虚拟机创建以及资源地分配,本身并不提供任何虚拟化功能,但它却支持不同地虚拟机形式,如KVM,Xen,QEMU等。
三个组件之间地信息并不是直接传递,而是通过消息间件进行消息地传递。
(4)Nova-conductor
负责数据库地访问权限控制,Nova其它组件通过它与数据库交互。
grep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo
如果得到地信息是0,那么说明计算节点不支持虚拟机硬件加速。
我们就需要对
/etc/nova/nova.conf进行修改,配置[libvirt]部分为使用QEMU而不是默认地KVM。
60
(1)使用stat -tnlup查看端口情况
Nova服务会占用8774与8775端口,通过查看这两个端口地状态,可以判断nova服务是否已经运行。
[root@controller ~]# stat -tnlup
4
它对云主机提供整个生命周期地管理。
云计算平台建设方案简介本方案旨在为组织搭建一套高效、可靠的云计算平台，以支持其业务的发展与创新。
通过云计算平台，组织能够灵活部署和管理应用程序、存储和处理数据，提高业务的敏捷性和弹性。
目标- 建立一个安全、可扩展、高性能的云计算基础架构。
- 提供易于使用和管理的云平台管理界面和工具。
- 支持多租户、多用户的并发访问和资源共享。
- 提供灵活的计算和存储资源调度和调控能力。
- 实现高可用性和容错能力，确保系统持续稳定运行。
- 保护数据的机密性、完整性和可用性。
方案详述1. 云基础设施建设建议采用虚拟化技术搭建云基础设施，可以选择使用一种名为OpenStack的开源云计算平台软件。
OpenStack提供了管理、自动化和编排云资源的能力，支持弹性伸缩和高可用性。
在架构设计中应考虑以下方面：- 硬件基础设施：选择服务器、存储和网络设备，确保性能和可靠性。
- 虚拟化平台：配置和优化OpenStack，确保高效且可扩展的虚拟机管理。
- 网络架构：设计合理的网络拓扑，提供高容量和低延迟的网络连接。
2. 数据管理与存储建议使用分布式存储系统，例如Ceph，来存储和管理云平台的数据。
Ceph提供了高性能、可扩展和高可靠性的存储解决方案。
对于数据备份和灾难恢复，可以考虑使用异地冗余存储策略。
3. 安全与权限管理云平台中的安全是至关重要的。
建议采取以下安全措施：- 网络隔离：使用虚拟化和网络隔离技术，确保不同租户之间的数据安全。
- 身份认证和访问控制：实施严格的身份认证和访问控制机制，只允许授权用户访问云平台。
- 数据加密：对数据进行加密，保护敏感信息的机密性。
- 监控和日志记录：建立全面的监控和日志记录系统，及时发现和应对安全事件。
4. 弹性伸缩与负载均衡为了满足不同业务需求的变化，建议实施弹性伸缩和负载均衡能力。
通过自动化的资源调度和负载均衡算法，实现计算和存储资源的动态分配和优化，确保系统的高性能和可靠性。
结论本方案提供了一个基于开源技术的云计算平台建设方案，包括云基础设施、数据管理与存储、安全与权限管理以及弹性伸缩与负载均衡能力。
云计算平台的openstack系统设计
摘要：文中主要进行了基于云计算平台的openstack系统设计，主要给出了设计的openstack安装配置、openstack管理客户端、openstack系统管理、openstack上虚拟机的监控等的详细过程。
关键词：云计算平台；openstack系统；虚拟机；监控
中图分类号：tp311.52文献标识码：a文章编号：1007-9599 （2013） 07-0000-02
1引言
openstack的目的就是为了给云提供软件支持，而开发的一款开源的云操作管理工具，是不需要任何费用的。
如今，openstack因其开放性强，并且为服务（iaas）的云计算提供了一项基本的解决方式方，所以得到了大部分的厂家以及开发者的拥护，并且还由其名下的基金会进行管理。
2openstack安装配置
2.1分布式安装
通常情况下，对openstack采用分布的方式进行安装，安装节点controller和node。
然而，节点controller是对云计算的控制模块进行运行，是cluster的控制节点，处于主动地位；节点node 是对虚机进行运行，是虚机的宿主机，被动的受节点controller 控制。
对controller进行安装：openstack、依赖包；mysql、依赖包；rabbitmq、依赖包；bind9、依赖包；ntp、依赖包；tgt、依赖包。
对node进行安装：nova-compute、nova-network；ntp；
open-iscsi、依赖包。
2.2安装server1
在安装时，依照相应的提示对主机名、ip地址、网关等参数进行配置：
eth0：192.168.6.1
子网掩码：255.255.255.0
网关：192.168.6.254
域：202.96.199.133 8.8.8.8
上图中域名服务器地址修改成为能够使用的服务器地址，如“202.96.199.133 8.8.8.8”
域名的配置：
主机名：cloud-controller
一般情况下，默认的lvm磁盘有分区向导，那么就要对磁盘空间进行磁盘分区：
2.3修改配置文件权限
创建一个nova的组：
sudo groupadd nova
改变/etc/nova folder文件夹的所有权和/etc/nova/nova.conf 文件的权限：
sudo chown -r root：nova /etc/nova
sudo chmod 644 /etc/nova/nova.conf
（注：基于linux系统下，需要通过chmod命令来进行修改文件/程序权限，然而想要运行一个程序，其最小权限为600，但不能超过777）
3openstack系统管理
3.1创建用户和项目
创建一个新用户“ken”并赋“admin”权限：
sudo nova-manage user create ken
export
ec2_access_key=d77406c3-cea1-45af-bbd9-acfd16ff49e3 export
ec2_secret_key=b9c6ab50-65d7-4185-a1a9-267a2afe30f9
sudo nova-manage role add ken admin
创建一个名叫“book”的项目，“ken”是该项目的管理者：sudo nova-manage project create book ken
创建“book”的访问/管理存储的zip文件，“ken”是文件管理者：
sudo nova-manage project zipfile book ken
解压nova.zip文件，该文件接压缩后应该包括novarc，
pk.pem.cert.pem和cacert.pem这几个文件：
sudo unzip nova.zip
archive： nova.zip
extracting： novarc
extracting： pk.pem
extracting： cert.pem
extracting： cacert.pem
4openstack上虚拟机的监控
一个操作系统的系统监控是占据着整个系统中相当重要的地位，比如openstack系统中，这里是通过利用nagiso对虚拟机进行监测以及控制的。
nagios是在设定的前提下对主机以及服务器进行的实时监控，甚至还有发出警告等，适合用在对于系统或者是网络中的监控的应用层软件。
它具有一些独特的特质，如下：对网络服务进行监控（smtp、pop3、http、nntp、ping等）；对主机资源进行监控（另外还包括处理器负荷、磁盘利用率等）；具有并行服务检查机制的功能；具有插件设计，这样能够很好的方便用户扩展自服务的检测方式方法；具有定义网络分层结构的功能：通过利
用”parent”主机来表示出网络主机间是处于怎样的关系，这样就很容易就能检测主机宕机可达还是不可达的状态；一旦服务或是主机发生了问题，或者是问题得到了解决，此时就会通过email、短信、用户定义等手段把告警上报联系人能够定义事件句柄，能够在主机/服务发生了某种事件，得到较多的问题定位；具有自动日志回滚功能；能够支持并且实现对主机监控；利用可以选择的web界面，能够查看到此时此刻的网络状态、网络通知、历史、日志等。
由于篇幅有限，在操作过程中，这里默认安装了nagiso3，并且简单演示对虚拟机进行监控配置的操作步骤：在最开始，用命令查看
此时此刻虚拟机状态：输入nova list能够观察到虚拟机的界面显示：
5结语
由于近几年来，云计算十分火热，openstack的发展也成为人们研究的热点。
openstack不仅具有自身优势——开源性，而且具有强大的功能，其控制性、兼容性、可扩展性、灵活性等都具有优势，再加上众多企业和组织的参与开发，推动了openstack的高速发展，预计它将成为未来云世界的一种解决方式方法。
参考文献：
[1]陈康，郑纬民.云计算：系统实例与研究现状[j].软件学报，2009，5：1337-1348.
[2]吴吉义，平玲娣，潘雪增，李卓.云计算：从概念到平台[j].电信科学，2009，12：23-30.
[作者简介]陈佳（1982.5-），女，浙江杭州人，本科，杭州萧山国际机场，现助理工程师，研究方向：系统运行管理。
