云计算毕业设计说明

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1、. . . . .毕 业 设 计 （论 文）课题名称： 云计算与openstack 指导教师： 茹兴旺 系 别： 电子信息系 专 业： 计算机网络技术 班 级： 12计网四班 姓 名： 陈宁 . 专业 专注 .目录一、绪论11.1 云计算概述11.2 云计算的特点和优势1二、 云计算核心架构32.1 IaaS核心架构安全32.2 IaaS关键技术42.3 IaaS 核心架构安全防护8三、 Openstack云计算开源解决方案113.2 OpenStack三大优势123.3 Openstack平台架构143.4 Openstack 核心组件143.4.1 Keytone143.4.2 Glanc

2、e173.4.3 Nova183.4.4 Dashboard193.4.5 Cinder203.4.6 Swift213.4.7 Ceilometer24四、 云计算存在的问题25五、 结论275.1 创新与意义275.2 企业信息系统在云计算平台中应用的未来展望27致谢29参考文献30摘要随着互联网带宽的不断升级，云计算在日常生活中的应用已经相当普及。云计算(Cloud Computing )从狭义上将指IT基础设施的交付和使用模式，及通过网络以按需、易扩展的方式获得所取资源。广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展获得所需服务。提供资源的网络成为“云”，其计算能力通常是由

3、分布式大规模集群和服务器虚拟化软件搭建决定的。“云”中的资源在用户端看来是可以无限扩展的，并可以随时获取、按需使用、随时扩展、按使用付费的。云计算是一种“云-管-端”的计算模型。云计算分布式计算和虚拟资源管理等技术，通过网络将分散的资源(包括计算与存储服务器、应用运行平台、软件等)集中起来形成共享的资源池，并以动态按需可度量的方法向用户提供服务。用户可以使用各种形式的终端(如PC、平台电脑、智能手机甚至只能电视等)通过互联网这个载体获取计算资源服务。【关键词】云计算 IaaS平台 openstack . 专业 专注 .一、绪论1.1 云计算概述狭义云计算是指计算机基础设施的交付和使用模式，指通

4、过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源（硬件、平台、软件）。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是计算机和软件、互联网相关的，也可以是其他的服务。云计算是并行计算(ParallelComputing)、分布式计算(DistributedComputing)和网格计算(GridComputing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算是虚拟化(Virtualization)、效用计算(UtilityCo

5、mputing)、IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进并跃升的结果。1.2 云计算的特点和优势(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

6、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

7、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（特别象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

8、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。二、 云计算核心架构IaaS 的虚拟化技术、PaaS 的分布式技术以及 SaaS 的在线软件技术是构建云计 算核心架构的关键技术，是开展云计算服务的技术基础，其安全重要性不言而喻。 本节将在对 IaaS、PaaS、SaaS 关键技术

9、进行分析的基础上，提出安全防护措施及 相关安全策略要求，以提高云计算底层架构的安全性。2.1 IaaS核心架构安全虚拟化技术是开展IaaS云服务的基础。它把数据中心包括服务器、存储、网络在内的IT硬件资源抽象化成逻辑的虚拟资源池后，通过网络传递给客户，从而实现资源的统计复用。虚拟化技术是将底层物理设备与上层操作系统、软件分离的一种去耦合技术，它通过软件或固件管理程序（Hypervisor）构建虚拟层并对其进行管理，把物理资源映射成逻辑的虚拟资源，对逻辑资源的使用与物理资源差别很小甚至没有区别。虚拟化的目标是实现IT资源利用效率和灵活性的最大化。虚拟化技术具有悠久的历史，20世纪60年代为提高硬

10、件利用率对大型机硬件进行分区就是最早的虚拟化原型。经过多年的发展，业界已经形成多种虚拟化技术，包括服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化、应用虚拟化等，与之相关的虚拟化运营管理技术也被广泛研究。虚拟化能有效整合数据中心服务器，提升资源的利用率，简化数据中心结构，减少运营成本，并能提高关键应用的可靠性。这些优点，使得虚拟化逐渐成为企业数据中心IT基础架构的关键部分。2.2 IaaS关键技术(1) 服务器虚拟化 服务器虚拟化也称系统虚拟化，它把一台物理计算机虚拟化成一台或多台虚拟计算机，各虚拟机间通过被称为虚拟机监控器（Virtual Machine Monitor，VMM）的虚拟化层共享 CPU、

11、网络、内存、硬盘等物理资源，每台虚拟机都有独立的运 行环境，如图 4-1 所示。虚拟机可以看成是对物理机的一种高效隔离复制，要求同 质、高效和资源受控。同质说明虚拟机的运行环境与物理机本质上是相同的；高效 指虚拟机中运行的软件需要有接近在物理机上运行的性能；资源受控指 VMM 对系 统资源具有完全的控制能力和管理权限。 按 VMM 提供的虚拟平台 类型可将 VMM 分为两类 ：完全虚拟化（ Full Virtualization），它虚拟的是现实存在的平台，现有操作系统无须进行任何修改即可 在其上运行，完全虚拟化 技术又分为软件辅助和硬 件辅助两类；类虚拟化（Para-Virtualizati

12、on），它虚拟的平台是 VMM 重新定义的，需要对客户机操作系统 进行修改以适应虚拟环境。按 VMM 的实现结构还可将 VMM 分为以下三类： Hypervisor 模型，该模型下 VMM 直接构建在硬件层上，负责物理资源的管理以及 虚拟机的提供；宿主模型，VMM 是宿主操作系统内独立的内核模块，通过调用宿 主机操作系统的服务来获得资源，VMM 创建的虚拟机通常作为宿主机操作系统的 一个进程参与调度；混合模型，是上述两种模式的结合体，由 VMM 和特权操作系 统共同管理物理资源，实现虚拟化。对服务器的虚拟化主要包括 CPU 虚拟化、内存虚拟化和 I/O 虚拟化三部分， 部分虚拟化产品还提供中断

13、虚拟化和时钟虚拟化。最初的系统虚拟化主要通过软件 方式实现。CPU虚拟化是服务器虚拟化最核心的部分，通常通过指令模拟和异常 陷入实现。内存虚拟化通过引入客户机物理地址空间实现多客户机对物理内存的共 享，常用的内存虚拟化技术有影子页表。I/O虚拟化通常只模拟目标设备的软件接 口而不关心具体硬件实现，可采用全虚拟化、半虚拟化和软件模拟等几种方式。为 弥补计算机硬件体系架构在虚拟化方面的缺陷，如因敏感指令导致的虚拟化漏洞， 解决软件实现虚拟化存在的性能问题，Intel、AMD等芯片厂商纷纷提出了各自的 虚拟化技术，在 CPU、芯片组、I/O 设备等硬件中增加对虚拟化的支持。Intel 在 x86 体

14、系架构上提供了其虚拟化硬件支持技术 VT，包括 CPU 处理 VT 技术（VT-x）、 芯片组 VT 技术（VT-d）和网络 VT 技术（VT-c）。AMD 则提出了 AMD-V（Virtualization）技术。硬件虚拟化技术的出现，极大提高了系统虚拟化技术的性能 和效率。（2）存储虚拟化存储系统可分为直接依附存储系统（Direct Attached Storage，DAS）、附网存 储系统（Network-attached Storage，NAS）和存储区域网络（Storage Area Network， SAN）三类。DAS是服务器的一部分，由服务器控制输入/输出，目前大多数存储 系统

15、都属于这类。NAS将数据处理与存储分离开来，存储设备独立于主机安装在 网络中，数据处理由专门的数据服务器完成。用户可以通过 NFS 或 CIFS 数据传输 协议在 NAS 上存取文件、共享数据。SAN 向用户提供块数据级的服务，是 SCSI 技术与网络技术相结合的产物，它采用高速光纤连接服务器和存储系统，将数据的 存储和处理分离开来，采用集中方式对存储设备和数据进行管理。随着时间的积累，数据中心通常会配备多种类型的存储设备和存储系统，这一方面加重了存储管理的复杂度，另一方面也使得存储资源的利用率极低。于是存储 虚拟化技术应运而生，它通过在物理存储系统和服务器之间增加一个虚拟层，使物 理存储虚拟化成逻辑存储，使用者只访问逻辑存储，从而实现对分散的、不同品牌、 不同级别的存储系统的整合，简化对存储