基于openstack清华云平台构建和调度方案设计

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1、基于OpenStack清华云平台构建和调度方案设计　　摘要：从一般云计算的体系结构与清华大学的实际需求出发，利用先进的OpenStack平台，采用分层设计的方法设计实现一个可对云资源进行综合管理的清华云平台。分析了该系统的优势和应具备的主要模块功能，重点研究系统中的资源调度关键技术，提出了一种基于任务调度和负载均衡的策略，并通过对调度方案的实验与分析，验证了该调度策略在保证服务性能和执行效率的基础上能够均衡服务器的资源负载，使云平台处于相对稳定的状态。关键词：云计算；云平台；OpenStack；体系结构；资源调度中图分类号：TP3

2、93.027；TP311文献标志码：A0引言13工业界以Google、Amazon、IBM、Microsoft等为代表的公有云计算平台发展迅猛，在网站数据处理、在线服务等领域作用显著。学术界对云计算也开展了许多研究，但遇到了诸多困境，如难以取得资源池上的测量参数指标等，限制了对云计算系统的全面了解，因此建立一个小型的云计算基础平台就显得尤为重要。为此，本文在OpenStack开源软件包的基础上，根据清华大学教学科研的实际需要，利用虚拟化技术构建了清华云（TsinghuaCloud）服务平台，该平台对云端资源池的分配合理高效。1一般

3、云计算IaaS体系架构云计算的体系结构的特点包括：设备众多，规模较大，利用了虚拟化技术，提供任意地点、各种设备的接入，并可以定制服务质量等。图1所示是一种面向市场应用的云计算体系结构[1]。用户/代理可以从任意地点提交服务请求任务，服务等级协议（ServiceLevelAgreement，SLA）资源分配器接收用户提交的请求，经过相应的处理，再提交到后端处理。SLA资源分配器的子模块主要有：服务请求检测和接纳控制模块、定价模块、计费模块、虚拟机（VirtualMachine，VM）监视器模块、任务分派模块以及服务请求监视模块等。服

4、务请求检测和接纳控制模块主要完成当服务请求首次提交时，服务请求检测和接纳控制模块检测该请求的服务质量（QualityofService，13QoS）需求，决定是否接纳该请求，该机制确保不会出现资源过载，但是可能会因此导致部分请求因为资源短缺问题而被拒绝，它需要协同VM监视模块的资源可用信息和服务请求监视器模块的负载处理信息；定价模块主要负责服务请求的计价方式选择；计费模块主要负责根据计价方式和实际用量计算用户应付的费用，同时会保存用户的资源请求信息；虚拟机监视器模块主要负责监测VM的可用情况和资源信息；服务请求监视模块主要负责监视

5、跟踪已接纳服务的执行情况。2TsinghuaCloud平台的选用为了构建合理的清华云平台架构，保证云平台中各种应用的顺利实施，最根本的是需要建立一个稳定的基础架构即服务（InfrastructureasaService，IaaS）层。IaaS通过互联网提供给消费者的服务是对所有设施的利用，包括处理、存储、网络和其他基本的计算资源，用户能够部署和运行任意软件。用户不需要管理或控制任何云计算基础设施，就能进行操作系统的选择乃至储存空间、部署的应用，也有可能获得有限制的网络组件（如防火墙、负载均衡器等）的控制。目前，可用于搭建IaaS服

6、务的工具较多，主要有Rackspace和NASA联手推出的OpenStack、美国加利福尼亚大学设计的Eucalyptus以及欧洲的OpenNebula等。清华云选用OpenStack作为云计算设计的平台工具，主要原因是由于其开源的特质，并具有良好的控制性、兼容性、可扩展性与灵活性。OpenStack由美国国家航空航天局和Rackspace公司合作研发，目前已占据市场主流地位。它致力于提供规模化、灵活扩展易部署且功能丰富的全开源模式平台，协助运营商、企业、ISP/CP、科研机构等搭建并实现满足自身需求的公共云和私有云服务，有力地推

7、动了云计算的创新发展。13OpenStack的主要组件及其相互关系包括：OpenStackCompute（Nova），OpenStackObjectStorage（Swift），OpenStackImageService（Glance），Identity（Keystone），Dashboard（Horizon）以及NetworkConnectivity（Quantum）等[3]。其中，Dashboard（Horizon）提供了一个Web前端到OpenStack其他服务的界面；Compute（Nova）组件主要负责管理虚拟机，存储和

8、检索虚拟磁盘（Image）和Image上相关的元数据（Glance），并提供管理和维护系统镜像的服务；网络组件Network（Quantum）提供构建与管理虚拟网络的功能，它将网络连接作为服务提供；块存储服务组件BlockStorage（Cinde