基于CloudStack的私有云平台设计与研究

何文兴

摘 要：随着信息技术的不断发展，信息化建设已成为建设智慧城市和提高政务服务水平的必要工作。建设基于CloudStack的私有云平台，可以有效地将政务服务应用快速部署到云平台，充分挖掘信息的价值，实现信息共享，提升政府管理能力、工作效率和公共服务水平。本文设计了一个私有云平台，目的是实现快速部署和运维私有云计算平台。该平台可对数据中心的硬件设备与动力环境进行统一管理与监控，将空间信息与监控数据完美融合，使数据中心管理更加直观便捷。

关键词：私有云；云计算；CloudStack

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）05-0028-02

Design and Research of a Private Cloud Platform Based on CloudStack

HE Wenxing

（Department of Computer Science and Technology，Hubei University of Technology，Wuhan Hubei 430068）

Abstract： With the continuous development of information technology， information construction has become necessary to build smart cities and improve the level of government service . E-government can be effectively applied rapidly to a private cloud platform based on the CloudStack， fully mining the value of information， realize information sharing， improve government management ability， work efficiency and level of public services. In this paper， a private cloud platform was designed to achieve rapid deployment and operation and maintenance of private cloud computing platform. The platform can manage and monitor the hardware and power environment of the data center， and integrate the spatial information and monitoring data perfectly， making the data center management more intuitive and convenient.

Keywords： private cloud；cloud computing；CloudStack

隨着信息技术的不断发展，实现政务工作信息化已成为全社会的共识。如何更好地在政府现有信息平台和资源的基础上，通过整合、创新，并结合新的技术，实现智慧城市和政府政务信息化，是政务平台升级改造必须要做的工作。

本文研究一个基于CloudStack的私有云平台，目标是实现快速部署和运维私有云计算平台。通过该平台，能更好地挖掘现有政务信息的价值，实现信息资源共享，提高政府政务工作能力、工作效率和公共服务水平。

1 国内外研究现状

云计算是一种基于互联网的计算模式，实现互联网的软硬件资源和数据资源“按需服务”。云计算既实现了资源利用最大化，也解决了现实生活中的计算问题。云计算（Cloud Computing）是网格计算（Grid Computing）、并行计算（Parallel Computing）和分布式计算（Dis-tribute Computing）的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。

随着技术越来越成熟，云计算概念逐渐深入人心。目前，云计算有4种部署方式，即公有云、私有云、社区云和混合云。其中，私有云通常是通过虚拟化技术将硬件资源提供给企业使用。因为其对外不可见，故而被称为“私有”。

目前，私有云中用到的比较成熟的云平台有：OpenStack、CloudStack和Eucalyptus。三者各有优势。比如：CloudStack拥有一个整体性的架构，安装程序需要中等规模的时间和专业技术，一个强大的GUI（图形用户界面）和类似亚马逊EC2的命令行界面能提供一些基本的安全防护和负载均衡功能；Eucalyptus因为其本身是Amazon EC2的一个开源实现，因此既能实现私有云的应用，也能无缝连接到亚马逊公有云上，但其部分开源且收费；OpenStack是三者中安装最困难的，但其拥有强大的安全系统，并能实现基于Swift的高可用性。对企业来说，采用基于CloudStack技术的私有云平台，可以在节约企业硬件、电力成本的基础上，实现更好的安全性、更友好的界面，并能更加灵活地实现企业项目的应用和部署。

吴常清和王慧敏等学者[1]介绍了一个基于CloudStack的企业私有云平台的构建和实现。该平台通过对私有云的虚拟化技术的研究，将计算、存储和网络服务实现虚拟，解决了企业实际应用问题：既减少了成本，同时也解决了企业数据中心不断扩张、资源利用率低的问题。史建焘和李秀坤等学者[2]针对网络攻防实验对普通网络实验环境产生一定的破坏性而造成的经济损失的问题，采用CloudStack搭建了虚拟实验平台，既能实现实验要求，同时也减少了经济损失。

总之，CloudStack云平台凭借着其自身优势，目前在面对大量数据任务时，已成为企业和政府机关解决数据资源利用问题和降低平台成本的主要途径之一。

2 系统设计

该云平台是基于开源云平台CloudStack进行二次开发。该平台按资源范围从大到小的级别是数据中心（zone）、机架（pod）、集群（cluster）、主机（host）和虚拟机（VM）。

该云平台的核心功能是将物理资源虚拟化后向客户提供云主机、云桌面和云存储等一系列云服务。同时，在此基础上，提供企业审批流程管理、数据资源管理、物理资源管理、虚拟资源管理、实时监控、信息安全管理及权限管理等功能。系统框架分为四层，即UI应用层、API接口层、虚拟资源层和物理资源层，系统框架如图1所示。

UI应用层在Web界面收集用户请求，根据相应功能模块的请求发送给下层的CloudStack4.3.0的API接口层，调用其提供的API，完成对虚拟资源层的操作。虚拟资源层上实现由集群里主机的Hypervisor对物理资源层的操作，然后将反馈结果逐一向上传给上层，最后用户会在UI界面得到操作反馈信息。

在此结构基础上，该云平台共分为七大功能模块，即资源面板、资源管理、时空应用、北斗授时、智能管理、系统设置和个人中心，如图2所示。

①资源面板模块，主要负责对平台物理设备的使用情况进行监控，包括物理主机、虚拟机、CPU、内存、主存储等；②资源管理模块，包括物理主机管理、虚拟机管理、网络管理、负载均衡和模板等功能；③时空应用模块，主要包括系统应用、办公应用、GIS应用和自定义应用；④北斗授时模块，可以根据获得的北斗时间同步系统中所有服务器的时间；⑤智能管理模块，有数据统计、事件查询、安全审计和系统体检四个功能；⑥系统设置模块，包含报警配置和账号管理两个功能；⑦个人中心模块，主要功能是用户对自己的信息和密码进行修改。

3 结语

针对众多政府机构和非IT企业缺乏技术沉淀、缺乏运维管理体系、难以掌控数据中心资源和空间信息资源的问题，为满足政企单位资源有效管理，本文建设了一套全中文化界面、部署简单、易于使用、便于客户使用空间信息资源的，且无需特殊培训即可进行运维管理的私有云平台。

参考文献：

[1]吳常清，王慧敏，薛涛.基于CloudStack的私有云平台的构建与实现[J].西安工程大学学报，2014（2）：220-224.

[2]史建焘，李秀坤，张兆心.基于CloudStack的网络攻防虚拟实验云平台[J].实验室研究与探索，2017（5）：75-78.