基于CloudStack的私有云平臺(tái)設(shè)計(jì)與研究

何文興

摘 要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化建設(shè)已成為建設(shè)智慧城市和提高政務(wù)服務(wù)水平的必要工作。建設(shè)基于CloudStack的私有云平臺(tái)，可以有效地將政務(wù)服務(wù)應(yīng)用快速部署到云平臺(tái)，充分挖掘信息的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)信息共享，提升政府管理能力、工作效率和公共服務(wù)水平。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)私有云平臺(tái)，目的是實(shí)現(xiàn)快速部署和運(yùn)維私有云計(jì)算平臺(tái)。該平臺(tái)可對(duì)數(shù)據(jù)中心的硬件設(shè)備與動(dòng)力環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)一管理與監(jiān)控，將空間信息與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)完美融合，使數(shù)據(jù)中心管理更加直觀便捷。

關(guān)鍵詞：私有云；云計(jì)算；CloudStack

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)政務(wù)工作信息化已成為全社會(huì)的共識(shí)。如何更好地在政府現(xiàn)有信息平臺(tái)和資源的基礎(chǔ)上，通過整合、創(chuàng)新，并結(jié)合新的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智慧城市和政府政務(wù)信息化，是政務(wù)平臺(tái)升級(jí)改造必須要做的工作。

本文研究一個(gè)基于CloudStack的私有云平臺(tái)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)快速部署和運(yùn)維私有云計(jì)算平臺(tái)。通過該平臺(tái)，能更好地挖掘現(xiàn)有政務(wù)信息的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)信息資源共享，提高政府政務(wù)工作能力、工作效率和公共服務(wù)水平。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算模式，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的軟硬件資源和數(shù)據(jù)資源“按需服務(wù)”。云計(jì)算既實(shí)現(xiàn)了資源利用最大化，也解決了現(xiàn)實(shí)生活中的計(jì)算問題。云計(jì)算（Cloud Computing）是網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）、并行計(jì)算（Parallel Computing）和分布式計(jì)算（Dis-tribute Computing）的發(fā)展，或者說是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。

隨著技術(shù)越來越成熟，云計(jì)算概念逐漸深入人心。目前，云計(jì)算有4種部署方式，即公有云、私有云、社區(qū)云和混合云。其中，私有云通常是通過虛擬化技術(shù)將硬件資源提供給企業(yè)使用。因?yàn)槠鋵?duì)外不可見，故而被稱為“私有”。

目前，私有云中用到的比較成熟的云平臺(tái)有：OpenStack、CloudStack和Eucalyptus。三者各有優(yōu)勢。比如：CloudStack擁有一個(gè)整體性的架構(gòu)，安裝程序需要中等規(guī)模的時(shí)間和專業(yè)技術(shù)，一個(gè)強(qiáng)大的GUI（圖形用戶界面）和類似亞馬遜EC2的命令行界面能提供一些基本的安全防護(hù)和負(fù)載均衡功能；Eucalyptus因?yàn)槠浔旧硎茿mazon EC2的一個(gè)開源實(shí)現(xiàn)，因此既能實(shí)現(xiàn)私有云的應(yīng)用，也能無縫連接到亞馬遜公有云上，但其部分開源且收費(fèi)；OpenStack是三者中安裝最困難的，但其擁有強(qiáng)大的安全系統(tǒng)，并能實(shí)現(xiàn)基于Swift的高可用性。對(duì)企業(yè)來說，采用基于CloudStack技術(shù)的私有云平臺(tái)，可以在節(jié)約企業(yè)硬件、電力成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更好的安全性、更友好的界面，并能更加靈活地實(shí)現(xiàn)企業(yè)項(xiàng)目的應(yīng)用和部署。

吳常清和王慧敏等學(xué)者[1]介紹了一個(gè)基于CloudStack的企業(yè)私有云平臺(tái)的構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)通過對(duì)私有云的虛擬化技術(shù)的研究，將計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)實(shí)現(xiàn)虛擬，解決了企業(yè)實(shí)際應(yīng)用問題：既減少了成本，同時(shí)也解決了企業(yè)數(shù)據(jù)中心不斷擴(kuò)張、資源利用率低的問題。史建燾和李秀坤等學(xué)者[2]針對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)驗(yàn)對(duì)普通網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境產(chǎn)生一定的破壞性而造成的經(jīng)濟(jì)損失的問題，采用CloudStack搭建了虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，既能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求，同時(shí)也減少了經(jīng)濟(jì)損失。

總之，CloudStack云平臺(tái)憑借著其自身優(yōu)勢，目前在面對(duì)大量數(shù)據(jù)任務(wù)時(shí)，已成為企業(yè)和政府機(jī)關(guān)解決數(shù)據(jù)資源利用問題和降低平臺(tái)成本的主要途徑之一。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該云平臺(tái)是基于開源云平臺(tái)CloudStack進(jìn)行二次開發(fā)。該平臺(tái)按資源范圍從大到小的級(jí)別是數(shù)據(jù)中心（zone）、機(jī)架（pod）、集群（cluster）、主機(jī)（host）和虛擬機(jī)（VM）。

該云平臺(tái)的核心功能是將物理資源虛擬化后向客戶提供云主機(jī)、云桌面和云存儲(chǔ)等一系列云服務(wù)。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上，提供企業(yè)審批流程管理、數(shù)據(jù)資源管理、物理資源管理、虛擬資源管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息安全管理及權(quán)限管理等功能。系統(tǒng)框架分為四層，即UI應(yīng)用層、API接口層、虛擬資源層和物理資源層，系統(tǒng)框架如圖1所示。

UI應(yīng)用層在Web界面收集用戶請(qǐng)求，根據(jù)相應(yīng)功能模塊的請(qǐng)求發(fā)送給下層的CloudStack4.3.0的API接口層，調(diào)用其提供的API，完成對(duì)虛擬資源層的操作。虛擬資源層上實(shí)現(xiàn)由集群里主機(jī)的Hypervisor對(duì)物理資源層的操作，然后將反饋結(jié)果逐一向上傳給上層，最后用戶會(huì)在UI界面得到操作反饋信息。

在此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，該云平臺(tái)共分為七大功能模塊，即資源面板、資源管理、時(shí)空應(yīng)用、北斗授時(shí)、智能管理、系統(tǒng)設(shè)置和個(gè)人中心，如圖2所示。

①資源面板模塊，主要負(fù)責(zé)對(duì)平臺(tái)物理設(shè)備的使用情況進(jìn)行監(jiān)控，包括物理主機(jī)、虛擬機(jī)、CPU、內(nèi)存、主存儲(chǔ)等；②資源管理模塊，包括物理主機(jī)管理、虛擬機(jī)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、負(fù)載均衡和模板等功能；③時(shí)空應(yīng)用模塊，主要包括系統(tǒng)應(yīng)用、辦公應(yīng)用、GIS應(yīng)用和自定義應(yīng)用；④北斗授時(shí)模塊，可以根據(jù)獲得的北斗時(shí)間同步系統(tǒng)中所有服務(wù)器的時(shí)間；⑤智能管理模塊，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、事件查詢、安全審計(jì)和系統(tǒng)體檢四個(gè)功能；⑥系統(tǒng)設(shè)置模塊，包含報(bào)警配置和賬號(hào)管理兩個(gè)功能；⑦個(gè)人中心模塊，主要功能是用戶對(duì)自己的信息和密碼進(jìn)行修改。

3 結(jié)語

針對(duì)眾多政府機(jī)構(gòu)和非IT企業(yè)缺乏技術(shù)沉淀、缺乏運(yùn)維管理體系、難以掌控?cái)?shù)據(jù)中心資源和空間信息資源的問題，為滿足政企單位資源有效管理，本文建設(shè)了一套全中文化界面、部署簡單、易于使用、便于客戶使用空間信息資源的，且無需特殊培訓(xùn)即可進(jìn)行運(yùn)維管理的私有云平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳常清，王慧敏，薛濤.基于CloudStack的私有云平臺(tái)的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)[J].西安工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（2）：220-224.

[2]史建燾，李秀坤，張兆心.基于CloudStack的網(wǎng)絡(luò)攻防虛擬實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2017（5）：75-78.