云计算环境下的开源云平台研究

孟海宁 李明

西安理工大学



云计算环境下的开源云平台研究

孟海宁 李明

西安理工大学

云计算是一种以虚拟机化技术为核心的新型计算模式，通过网络以服务的方式，按需为用户提供动态和可伸缩的基础资源、开发环境以及应用。本文首先研究和分析了云计算及平台发展现状及意义；然后阐述了当前四大主流开源云平台的框架结构；最后总结了云计算存在的问题，从而为云计算的理论研究和评估提供一定的参考。

云计算 开源云平台 服务

1　引言

云计算概念是从网格计算、分布式计算和并行计算概念发展而来，是一种新型的基于虚拟化技术的计算模式，它将计算资源转变为服务，通过互联网对外提供计算服务，用户可以按需购买所需的计算服务。云计算由Google首次提出并受到广泛关注，亚马逊、微软、谷歌、IBM、阿里巴巴、百度、腾讯等知名IT企业，已相继推出各自的云服务平台。

2　开源云平台

典型的开源云计算平台产品包括：OpenStack、CloudStack、Eucalyptus、AbiCloud、Hadoop及Nimbus等。

2.1Eucalyptus

图1　Eucalyptus的组织结构

Eucalyptus由美国加州大学圣巴巴拉分校研究，用来搭建与亚马逊AWS相兼容的开源云计算平台。Eucalyptus可直接运行于GNU Linux内核上，通过计算集群或工作站群实现弹性、实用的云计算，以提供基础设施服务解决方案。Eucalyptus包含五个主要组件，分别是云控制器（Cloud Controller）、集群控制器（Cluster Controller）、节点控制器（Node Controller）、存储控制器（Storage Controller）和存储访问服务组件（Walrus），如图1所示。

2.2OpenStack

OpenStack由美国国家航天局NASA和Rackspace公司合作开发，采用模块化的设计，完成云平台中计算、存储、网络等资源的协同管理，其结构简图如图2所示。图中Nova是云平台控制器，负责管理虚拟机实例的整个生命周期，包括虚拟机实例启动、停止、重启、终止等操作；Swift是对象存储组件，负责将每个对象复制多份后存储到存储服务器，以提高系统可用性和扩展性；Glance是镜像文件管理组件，主要提供虚拟机镜像的注册、查询和检索服务；Keystone是身份验证组件，为其它组件提供统一的身份验证和授权服务；Horizon是控制面板组件。

图2　OpenStack的组织结构

2.3CloudStack

CloudStack是Apache基金会旗下的开源云计算平台，具有高可用性及扩展性，支持主流的虚拟机管理器，如KVM、VMware及Xen等，采用“组架+插件”的系统结构，具有强扩展性和高可用性。CloudStack将云平台中的服务器分为管理服务器和虚拟机节点。管理服务器用于集群的管理，如CPU、存储、网络等基础服务的管理及虚拟机模板、镜像、快照等的资源管理。CloudStack的部署结构由区域（Region）、资源域（Zone）、架构（Pod）、集群（Cluster）和宿主机（Host）、主存储（Primary Storage）及辅助存储（Secondary Storage）组成。每个Region可包含多个Zone，每个Zone包含多个Pod，每个Pod又可包含多个Cluster，每个Cluster包含多个Host。

2.4OpenNebula

OpenNebula源于欧洲研究学会发起的科研项目，它将现有的虚拟化和按需分配、多租户、弹性伸缩等技术结合起来，采用分层体系架构，由驱动层、核心层及接口层组成。驱动层实现与虚拟化和物理基础设施的交互，负责虚拟机生命周期的驱动，如创建、运行、停止等，同时对虚拟化存储层面及系统整体监控管理提供底层驱动支持；核心层负责进行计算资源、网络资源、虚拟中间层及存储资源的管理；接口层负责与用户交互，提供系统兼容性和用户选择性。

3　结论

随着云计算理念的迅速推广普及，云计算已为主流IT应用模式，为重点行业用户的信息化建设与IT运维管理工作奠定核心基础。但是云计算服务的标准规范、后期管理等机制尚未建立，云平台的可靠性、安全性、自治性、QoS、服务描述发现、云间交互等课题都需要解决的问题。

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国家自然科学基金（61602375）；陕西省教育厅专项科研计划项目（16JK1572）；西安市碑林区科技计划项目（GX1505）；西安理工大学科学研究计划项目（2015TS004）。

孟海宁，女，1979年出生，讲师，研究方向为云计算与软件可靠性。