基于iaas的云计算平台的研究与实现

《基于iaas的云计算平台的研究与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

　　基于IaaS的云计算平台的研究与实现第一章绪论1.1课题研究背景依托于飞速发展的计算机技术和云计算技术，云已经成为了大众用户可以触手可及的事物了。云是一个商业化的概念，它把任务分布在由主机集群所构成的计算资源池上。用户可以按需获取计算能力，存储空间和其他信息服务。在理想情况下，用户可以通过本地主机远程登录远端资源节点。从本地发起请求，所有数据全都在远端处理，处理完毕之后，再从远端获取结果。这项操作可以是处理数据（例如模型仿真），也可以是调取数据库文件等。不同的用户可以同时登录到资源池中获取资源，还可以在同一台机器环境下模拟相互独立的工作环境。从而避免了过多的硬件投资，降低了管理成本和硬件成本以及能源消耗。可以将云计算概念理解为自来水厂供水，用户不再由河水里直接取水，转而由水厂从各个水源地取水，然后再集中供水。这就意味着，计算能力和存储空间也能像普通商品一样进行流通、交易。可以这样说，云计算技术是信息产业技术革命性的一项技术，是信息技术和信息社会发展达到一定阶段的必然结果。 目前，某些互联网企业或者政府职能部门的网站在特定的时候会遇到访问量突然增大的情况。这些网站在设立数据中心时，就不得不按照最大容量的峰值来设计。这样，在大多数情况下数据中心的许多资源都是空闲的，造成了资源的低利用率。但是低利用率并非是由于管理的问题而造成的，而是因为服务器性能必须要留有余量，从而满足某些特定情况下的资源需求。此外，数据中心设备的维护开销也是比较昂贵的。但是如果使用了云计算技术，大量的企业可以共享IT基础设施，通过将相关的负载和应用存放在第三方的云计算平台，既可以降低成本又保证了企业网站的稳定性。.........1.2研究意义自从2006年以来，谷歌提出了云计算的概念，云计算就成为了这几年持续热门的研究方向。以用户角度来看，云计算有3种部署模式：公有云，私有云，混合云。在企业内部使用时，私有云平台帮助企业对其数据、安全性和服务质量进行有效控制。不仅如此，私有云平台还能提高企业的设备利用率，降低企业的运营成本。也正因为以上的这些原因，私有云平台备受广大企业的青睐。本文对云计算从概念到目前发展的概况进行较为系统的研究，对国内外云计算发展目前现状作了比较。此外还使用OpenStack开源云计算框架，利用现有资源提出并搭建了一套针对IaaS（Infrastructure-as-a-Service）的解决方案。 在技术发展推动和经济及社会发展推动这两股力量的作用下，云计算平台以社交网络、在线存储、搜索引擎等各种各样的形式为人们的生活提供越来越多的人性化服务。在国外，谷歌、微软、亚马逊等一些公司是发起云服务先驱者们[1]。VM等IT巨头也都有几十万台服务器对他们自己的云进行支持。一般而言，企业级别的私有云都拥有数百上千台服务器。........2.2云计算发展历史1983年，Sun公司提出了网络即是电脑。这是最初的概念构想，然后受限于当时的技术，这个概念一直没有得到很好实现。2006年，亚马逊提出了弹性计算云，EC2。这标志着云存储概念得到了实现。同年，在推出EC2服务不久之后，谷歌首先提出了Cloudputing（云计算）的概念。2007年，谷歌和IBM开始在美国一些著名高校推广云计算计划，希望这项计划可以降低分布式计算的研究费用。2008年，惠普，雅虎和英特尔联合宣布将建立OpenCirrus，这是一个全球性的开源云计算研究测试平台，从而鼓励人们对云计算的服务等各方面领域进行研究。一直到2010年10月，OpenStack的第一个版本Austin发布，标志着云计算平台的研发开始逐步走上正轨。..........第三章开源私有云平台OpenStack的设计与部署........153.1私有云平台功能概述.............153.2主流开源云平台项目....163.3OpenStack概述和特点...........163.4OpenStack的高可用性解决方案.....173.5OpenStack私有云平台的设计.........183.6 云平台各服务组件部署........24第四章云计算平台的应用........364.1虚拟网络及虚拟机实例创建...........364.2创建外部网络.......374.3创建虚拟机实例.............38第五章基于资源效益度的负载均衡优化算法......415.1相关概念介绍.....415.2算法优化模型.....425.3优化算法.............455.4实验与结果分析...........485.5总结............52第五章基于资源效益度的负载均衡优化算法5.1相关概念介绍一般而言，计算机科学中所指的资源通常认为包括了网络连接、CPU、内存以及硬盘存储器等硬件设备资源，此外还包括了数据、应用程序等软件资源。通过对这些资源的作用进行分类，可以将他们抽象理解为计算资源、网络资源和存储资源。其中，计算资源在计算复杂度理论中有明确的定义，即在特定计算模型之下,解决特定问题所要消耗的资源。一般常见的衡量指标有每秒执行指令数目，即解决特定问题所需要花费的步骤数目；和内存空间，即解决该问题所需要的最小内存空间。一般使用前者较多。通常决定计算资源的计算设备主要是CPU（CentralProcessingUnit）和GPU（GraphicsProcessingUnit）等具有运算能力的资源。存储资源通常是指保存数据的能力，即一般意义上的存储空间大小。决定这个资源的因素主要是内存和硬盘等存储设备。 网络资源通常是指多个计算机系统通过通信设备与软件所形成连接。决定它的主要因素一般包括路由器、光纤、交换机等等。常用的指标包括但不限于误码率、带宽等。............总结云计算作为21世纪才出现的新概念，学术界和工程界已经对其展开了较多的研究与实践。归功于这些实践取得的成功，云计算资源已经在某些地区有了初步的发展。尤其是IaaS云计算平台，借助于虚拟化技术，用户通过远程访问即可获取相关计算资源，极大减少了用户的使用成本。在诸多IaaS云计算平台中，OpenStack是其中最优的解决方案。自从推出它就获得了业界内的关注，并不断发展壮大，如今，OpenStack已经和诸多IT业内的龙头企业合作，不断改善自身，提高用户的使用体验。本文使用OpenStack的Neutron模式安装部署了IaaS的云计算平台，详细描述了部署的步骤，并作了相关演示，可以作为类似平台部署的参考。此外，还提出了针对任务负载调度算法的改进。针对本文所完成的工作项目，总结如下：（1）介绍了云计算的概念及其发展历史，从当前不同角度出发，按照不同模式，将云计算进行了分类。（2）从国内外不同企业和政府角度，详细介绍了云计算当前的发展情况。对比国内外，发现我国的云计算发展还存在诸多不足急需改进。（3）介绍了IaaS云计算平台的一种OpenStack的发展历史，项目组成及其架构。依靠现有资源，利用VirtualBox 部署了一个用于研究和展示的OpenStack平台，并对其中的安装步骤作了详细的描述。在实际部署中，系统采用的是最复杂，但是网络拓扑却是最灵活的Neutron模式，这是因为这样的部署模式更贴切实际应用环境。.........