基于openstack构建私有云计算平台 毕业设计

毕 业 设 计 题目: 基于openstack构建私有云计算平台 学 院： 专 业： 届 别： 学 号： 姓 名： 指导教师： 填写日期：20xx年12月25日摘 要： 云计算是一种商业模型，被称为继个人电脑、互联网之后的第三次信息化革命。云计算正颠覆着传统的IT模式，通过对云的应用和管理，企业可以降低信息化建设成本和各部门重复投资的硬件与管理成本，云计算的核心思想是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，从而形成一个计算资源池想用户按需供给的服务。云计算已成为现代IT行业的一种趋势，对云计算的探讨是很有必要和价值的。从整体上来说，云计算的应用是基于大规模分布式的基础架构及平台之上的云计算应用两个方面的，其中，基础架构建设是整个云计算平台的基础，一种基于IaaS层资源管理的系统是必不可少的。关键词：云计算 ； Openstack ；云平台；虚拟机目 录1引 言31.1项目定义31.2编写目的41.3项目背景42. 云计算52.1什么是云计算52.2云计算的特点及发展62.3 云计算在之于世界62.4 云计算在之于中国63.系统总体分析93.1系统概述93.2需求分析93.3数据流程图94.虚拟机系统架设104.1 构建前的准备104.2 IAAS（基础架构即服务）平台搭建：104.2.1控制节点部分（controller）94.2.2 计算节点部分（compute）244.3在 IAAS 平台上创建云主机274.3.1 创建网络274.3.2添加访问规则294.3.3创建云主机305.结 束 语336.参考文献337.谢 辞331引 言1.1项目定义当今社会是信息的社会，信息就是王道，随着社会和IT技术的发展，各大企事业单位的信息中心都会面临越来越多的服务器和越来越多的部门需要自己的服务器。如按照原来的方式，每个单位里就得按照部门分配服务器，这样表面上看起来不错，每个部门有自己的服务器。单其实资源浪费很大，因为并不是每个部门都可以把服务器资源使用到满负荷，并且这些服务器硬件还得有专门的人来维护，这无形之中增加了企业的成本和负担。为了经济和高效，虚拟化技术的发展正在追捕的解决这些问题，但是对于多服务器的资源整合和动态分配，资源的统一管理等方面虚拟化并不理想。迫切需要一种解决方案，基于资源整合的云平台操作系统Openstack正式这样的一个完美的解决方案。所以对Openstack的理解，研究和实战部署对一个想在云端发展的企业来说是很有必要的。1.2编写目的希望通过本文，能帮助大家更为具体的了解云计算和OpenStack，以及如何用Openstack配置搭建企业自己的云开发环境，并通过前段来设置及管理自己的公共云或私有。1.3项目背景在计算设备（包括PC、智能手机、平板电脑等）、互联网技术非常普及的今天，从技术热点上看，云计算无疑是其中最热门的概念之一。公共云计算服务的主要优势是，给用户提供按需付费的弹性的计算能力，以及简化软硬件计算环境的搭建，让用户更专注于自身的计算任何或应用程序的开发。而私有云计算服务的主要优势是，让一个公司或组织的计算资源得到充分整合，从而实现按需分配计算资源而提升现有硬件资源的利用率，而且更加方便管理、减低资源管理成本。OpenStack是一个开源的基础架构即服务（IaaS）云计算平台，可以为共有云和私有云服务提供云计算基础架构平台。OpenStack使用的开发语言是Python，采用Apache许可证发布该项目源代码。OpenStack支持多种不同的Hypervisor，通过调用各个的底层Hypervisor的API来实现对客户机的创建和关闭等操作，使用libvirt API来管理QEMU/KVM和LXC、使用XenAPI来管理XenServer/XCP、使用VMwareAPI来管理VMware，等等。OpenStack开源项目是在2010年由Rackspace公司和美国国家航空航天局（NASA）发起的云计算项目。OpenStack项目在这两年发展得非常的快，目前，有超过150家公司和成千上万的个人开发者已经宣布加入到该项目的开发。在支持OpenStack开发的一些大公司中，包括了AT&T、Canonical、IBM、HP、Redhat、Suse、Intel、Cisco、WMware、Yahoo!、新浪、华为等一批在IT业界非常知名的公司。2. 云计算2.1什么是云计算云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。对云计算的定义有多种说法。对于到底什么是云计算，至少可以找到100种解释。现阶段广为接受的是美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。2.2云计算的特点及发展特点：云计算是通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。被普遍接受的云计算特点如下：(1) 超大规模“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器， Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。(2) 虚拟化云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。(3) 高可靠性“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。(4) 通用性云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。(5) 高可扩展性“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。(6) 按需服务“云”是一个庞大的资源池，你按需购买；云可以像自来水，电，煤气那样计费。(7) 极其廉价由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。云计算可以彻底改变人们未来的生活，但同时也要重视环境问题，这样才能真正为人类进步做贡献,而不是简单的技术提升。(8) 潜在的危险性云计算服务除了提供计算服务外，还必然提供了存储服务。但是云计算服务当前垄断在私人机构（企业）手中，而他们仅仅能够提供商业信用。对于政府机构、商业机构（特别像银行这样持有敏感数据的商业机构）对于选择云计算服务应保持足够的警惕。一旦商业用户大规模使用私人机构提供的云计算服务，无论其技术优势有多强，都不可避免地让这些私人机构以“数据（信息）”的重要性挟制整个社会。对于信息社会而言，“信息”是至关重要的。另一方面，云计算中的数据对于数据所有者以外的其他用户云计算用户是保密的，但是对于提供云计算的商业机构而言确实毫无秘密可言。所有这些潜在的危险，是商业机构和政府机构选择云计算服务、特别是国外机构提供的云计算服务时，不得不考虑的一个重要的前提。发展：21世纪10年代云计算作为一个新的技术趋势已经得到了快速的发展。云计算已经彻底改变了一个前所未有的工作方式，也改变了传统软件工程企业。以下几个方面可以说是云计算现阶段发展最受关注的几大方面：1、云计算扩展投资价值云计算简化了软件、业务流程和访问服务。比以往传统模式改变的更多，这是帮助企业操作和优化他们的投资规模。这不仅是通过降低成本，有效的商业模式，或更大的灵活性操作。有很多的企业通过云计算优化他们的投资。在相同的条件下，企业正扩展到更多创新与他们的IT能力，这将会帮助企业带来更多的商业机会。2、混合云计算的出现企业使用云计算(包括私人和公共)来补充他们的内部基础设施和应用程序。专家预测,这些服务将优化业务流程的性能。采用云服务是一个新开发的业务功能。在这些情况下，按比例缩小两者的优势将会成为一个共同的特点。3、以云为中心的设计有越来越多将组织设计作为云计算迁移的元素。这仅仅意味着需要优化云的经历是那些将优先采用云技术的企业。这是一个趋势，预计增长更随着云计算的扩展到不同的行业。4、移动云服务未来一定是移动，这样或那样的方式。作为移动设备的数量上升显著的平板电脑、iphone和智能手机是在移动中发挥了更多的作用。许多这样的设备被用来规模业务流程、通信等功能。让云计算应用在所有的员工采取“移动”的方法。更多的云计算平台和api将成为可以是移动云服务。5、云安全人们担心他们在云端的数据安全。正因为此，用户应该期待看到更安全的应用程序和技术上来。许多新的加密技术，安全协议，在未来会越来越多的呈现出来。2.2.1 美国政府云计算发展现状美国联邦政府认为，在资源有限的情况下，通过云计算技术能够极大地帮助政府机构快速提供高度可靠的创新服务，有助于提高联邦政府的运行效率，以及更快速地响应公众需求的能力。因此，美国政府正大力推行自行构建云服务或采用云服务的计划。2009年9月16日，前联邦政府CIO(首席信息官)维维克昆德拉于发布A网站，这是一个可以让各个联邦机构进行浏览及购买以云为主的IT服务的在线商城，该平台上提供了包括Google等IT服务业者，整合了商业、社交媒体、生产力应用与云端IT服务。之后，美国政府在2010会计年度将轻量级的工作流程都转到云端，并且加强了对云计算的安排，把云计算纳入了政府规划与架构中，资助了众多试点项目，包括中央认证、目标架构与安全、隐私以及采购相关内容。美国国防信息局(Defense Information Systems Agency，DISA)等美国国防部部门在云计算的研究与应用方面已有了相对成熟的技术与产品：美国国防信息系统局为美国军方和国防部开发一系列的云计算方案，如F，RACE，GCDS(GIG Content Delivery Service，全球性的计算平台，它可以为分散的用户群提供稳定安全的内容和服务解决方案）F与云供应商CollabNet联手，为用户提供一个允许重用和协作软件代码的软件开发平台。通过F，DISA为整个国防部提供必需的工具和服务，用来快速发展、测试和部署新的软件和系统2.3 云计算在之于世界云计算在日本是一个前景看好的领域，日本政府积极推进云计算发展，谋求利用云计算创造新的服务和产业，并为此推出了“有效利用IT，创造云计算新产业”的发展战略，日本顺应IT发展的潮流，旨在降低政府IT运营成本，其内务部和通信监管机构正计划建立一个大规模的云计算基础设施，以支持所有政府运作所需的信息系统，这一系统被命名为“霞关云（Kasumigaseki Cloud）”的基础设施，该庞大的工程将在2015年完工，目标是巩固政府的所有IT系统到一个单一的云基础设施，以提高运营效率和降低成本。由于欧洲各国及欧盟的数据保护权力机构、网络安全机构等都对云计算的数据安全性、隐私安全性表现出一定的顾虑，相较于美国和日本，欧洲尚属于云计算应用市场的跟随者。然而，依然有越来越多的欧盟国家的企业、医院、中央政府和地方政府放弃计算机主机而采用云计算服务，越来越多的资金正在注入这一领域。世界各大著名IT厂商纷纷在欧洲各国设立数据中心、云计算中心，例如，欧洲粒子物理研究机构CERN目前使用Red Hat版本的Xen以及微软的Hyper-V技术；Google在欧洲已经建成和在建的计算中心多达12个；2009年微软投资5亿美元建立都柏林数据中心2.4与计算在之于中国 在我国，云计算发展也非常迅猛。2008年5月10日，IBM在中国无锡太湖新城科教产业园建立的中国第一个云计算中心投入运营。2008年6月24日，IBM在北IBM中国创新中心成立了第二家中国的云计算中心IBM大中华区云计算中心；2008年1月28日，广东电子工业研究院与东莞松山湖科技产业园管委会签约，在东莞松山湖投资2亿元建立云计算平台；2008年12月30日，阿里巴巴集团旗下子公司阿里软件计划于2009年初在南京建立国内首个“电子商务云计算中心”，首期投资额将达上亿元人民币；世纪互联推出了CloudEx产品线，包括完整的互联网主机服务CloudExComputingService,；中移动董长兼CEO王建宙认为云计算和互联网的移动化是未来发展方向。 中国移动通信研究院院长黄晓庆认为，中国超级计算机系统的运行环境和提供的服务功能完全满足云计算的要求，可以说中国已有云计算的硬件基础。但还是存在着明显的问题，“无论是制造还是应用，美国都占据着超级计算机领域的绝对优势地位，欧洲应用广泛但制造能力偏弱，中国在制造上较强但应用相对不够。应用比研发更难”。“天河一号”超级计算机工作能源张云泉如是说，他还说：“中国超级计算机的性能虽然取得了巨大进步，但还没有一个强大的技术平台，应用软件的水平还有待提高，在金融保险、软件和信息服务业等领域的应用也需要大力拓展。“中国云”面临应用比研发更难。”3.系统总体分析3.1系统概述云计算这个新的IT概念在全球迅速普及。由于它是多种技术混合演进的结果，其成熟度较高，又有大公司推动，发展极为迅速。我国企业在该领域也进行了积极地探索，产生了一些云计算企业和云计算服务提供商。在国家信息产的政策支持和社会消费需求刺激下, 云计算产业形态逐步完善，成为IT产业发展的又一大动力和趋势。但是，在云计算产业不断发展的同时，我们也看到了其中存在的困难与阻力。首先，云计算是一个概念广泛、应用领域多样的技术概念和商业模式，但其标准化还不充分，互操作还有待完善。一些网络提供商和软件服务提供商对于云计算在各自相关领域的发展路线还不够清晰，导致某些企业还存在观望的态度，阻碍了云计算在我国的推广和发展。因此，我们有必要将云计算的概念和应用模式做一个简要的总结。3.2需求分析为了设计一个利用iaas搭建起来的基于Openstack的私有云平台，本实验的设计对需求有了如下的分析：1. 完成控制节点以及计算节点两台虚拟机的安装。2. 正确的安装配置相关组件。3. 用户登入后台并添加网络，创建云主机。3.3数据流程图4.虚拟机系统架设 4.1 构建前的准备设施要求：4G内存、100G硬盘的电脑并带有VMware虚拟机软件创建2台虚拟机，一台为控制节点（512内存，双网卡），另一台为计算节点（1G内存，双网卡）。并均以 root 用户身份执行。（1）网络拓扑图（2）更改主机名修改/etc/hosts 中控制节点和计算节点主机的主机名：4.2 IAAS（基础架构即服务）平台搭建： 4.2.1控制节点部分（controller） 配置eth0与eth1的网络外网eth0内网eth1分别挂载IaaS_XianDian V1.1.iso和Repo_XianDian v1.0.iso，并复制到opt文件下。删除/etc/yum.repos.d路径下的所有 repo文件，将iaas-xiandian/yum.repo.d下的文件拷贝到目录/etc/yum.repos.d下。 使用命令 rm -r *.repo 删除一下文件复制文件修改centos6.5.repo、epel.repo、foreman.repo、openstack-havana.repo、puppetlabs.repo文件的baseurl字段的格式为file:/opt/*全部修改完后使用yum clean all命令清除缓存1. 安装ftp 执行yum y install vsftpd2.修改配置文件允许ftp匿名登入用命令service vsftpd restart 重启ftp用命令chkconfig vsftpd on和service iptables stop设置ftp开机自启并关闭防火墙2.安装 iaas-xiandian执行脚本yum install iaas-xiandian安装完成后修改配置文件/etc/xiandian/openrc.sh 此文件用来后面网页登陆的账户密码设置使用。配置完成后所有内容追加至/root/.bash_profile 中。然后执行命令#source /root/.bash_profile3.安装NTP时钟服务 执行脚本:iaas-pre-controller.sh为了控制节点和计算节点之间的服务器时间同步，需将控制节点设置为 NTP 服务器/etc/ntp.conf修改前：修改后修改完后使用reboot命令重启。4.安装数据库服务端执行脚本 iaas-install-db.sh 5.身份服务安装与配置 安装身份服务，执行脚本 iaas-install-stone.sh 进行安装。Please enter the password for the root MySQL user: （输入密码本文默认都是000000） 配置身份服务执行脚本 iaas-config-stone.sh定义身份服务执行脚本 iaas-define-stone.sh验证身份信息执行脚本 iaas-verify-stone.sh 6. glance服务安装与配置安装glance服务执行安装脚本 iaas-install-glance.sh配置glance执行脚本 iaas-config-glance.sh验证glance执行脚本 iaas-verify-glance.sh7.nova服务安装与配置 安装nova 计算服务执行脚本 iaas-install-nova.sh配置nova计算服务执行脚本 iaas-config-nova.sh 验证nova的配置运行脚本运行 iaas-verify-nova.sh8.安装dashboard 执行脚本 iaas-install-dashboard.sh安装完成之后。手动修改/etc/openstack-dashboard/local_settings 文件保存退出后依次执行#service httpd start#service memcached start#chkconfig httpd on#chkconfig memcached on然后，执行脚本 iaas-install.spice.sh9.安装云硬盘组建 执行脚本iaas-install-cinder.sh至此控制节点部分安装配置完毕。4.2.2 计算节点部分（compute）网络配置删除/etc/yum.repos.d路径下的所有 repo文件，将提供的 repo 文件拷贝到该目录下。编辑各个 repo文件，修改成从控制节点的 ftp 路径下获取包。修改centos6.5.repo、epel.repo、foreman.repo、openstack-havana.repo、puppetlabs.repo文件的baseurl字段的格式为file:/20/*安装本系统的执行脚本：执行命令 yum install iaas-xiandian修改/etc/xiandian/noderc.sh 配置文件配置后加入系统环境变量， 将文件内容追加到计算机点/root/.bash_profile 文件的末尾执行脚本iaas-pre-node.sh之后同步时间并重启执行脚本 iaas-install-node.sh 执行脚本iaas-config-node.sh 执行脚本 iaas-install-spice-node.sh执行脚本 iaas-install-cinder.sh 执行脚本 iaas-install-cinder-node.sh至此，计算节点安装配置完毕，云平台基础架构服务平台(iaas)的搭建也完成了，接下来在计算节点的firefox浏览器地址栏中输入20/dashboard 来验证安装结果。登录界面如下：登陆用户名为admin，密码为000000，可在openrc.sh配置文件中修改。登陆后界面如下：4.3在 IAAS 平台上创建云主机 4.3.1 创建网络4.3.2添加访问规则 4.3.3创建云主机4.4 实验过程问题汇总1.配置文件配置规则不规范例如配置local_settings文件时删掉注释没有顶格会导致后面的配置出错。 2.没有打开ftp 或者 openrc.sh配