1 引言
自從2006年Google首次提出“云計(jì)算”的概念以來,在世界范圍內(nèi)對(duì)云計(jì)算的討論就沒有停止過。有人說,云計(jì)算并不是一項(xiàng)新技術(shù),而是由以往的分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算等成熟技術(shù)搭建起來的,是商業(yè)炒作的概念而已。然而不管是新概念還是新技術(shù),它都已經(jīng)迅速滲入到國(guó)家建設(shè)的各個(gè)方面,國(guó)家在成都、濟(jì)南、深圳、長(zhǎng)沙等地分別建立云計(jì)算中心,掀起了“耘云播雨”的浪潮。云計(jì)算的三大特性——價(jià)格低廉、存儲(chǔ)海量以及超級(jí)計(jì)算能力讓很多商業(yè)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域改變其運(yùn)營(yíng)方式,也為國(guó)家的信息化建設(shè)帶來了十分難得的發(fā)展機(jī)遇。云計(jì)算平臺(tái)最顯著的用戶體驗(yàn)就是,無論在哪里操作,用戶的感覺都是和在本地的計(jì)算機(jī)上使用是一樣的,如同操作自己的計(jì)算機(jī)。利用軟件來實(shí)現(xiàn)硬件資源的虛擬化,使得用戶可以通過虛擬平臺(tái)來使用云端的網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、硬件等資源。而虛擬化技術(shù)的使用則可以幫助數(shù)據(jù)中心大大降低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本,并顯著提高數(shù)據(jù)中心軟硬件資源的利用率。云計(jì)算給用戶的另一種良好的體驗(yàn)是對(duì)客戶端硬件設(shè)備的要求很低,使用起來也非?旖莺头奖。一旦定制好需要的操作系統(tǒng)和軟件,則可以省去許多花銷,如軟件的升級(jí)和維護(hù)等等。對(duì)于保密性要求高單位或企業(yè),則可以將核心的數(shù)據(jù)保存在云端,真正將數(shù)據(jù)與本人隔離,起到很好的信息安全保密效果。同時(shí)對(duì)于云端的數(shù)據(jù)中心來說,價(jià)格低廉的普通計(jì)算機(jī)則可以輕松搭建起具有一定計(jì)算能力的云計(jì)算中心,計(jì)算性能甚至超過昂貴的大型機(jī)。同時(shí),云計(jì)算平臺(tái)對(duì)云端服務(wù)器的容錯(cuò)能力也非常高,一旦某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障,則可以采取策略拋棄該節(jié)點(diǎn),并將運(yùn)行中的任務(wù)交由其他節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。新服務(wù)器的加入也是實(shí)時(shí)方便的,計(jì)算能力的擴(kuò)展性很好。本文針對(duì)云計(jì)算平臺(tái)的種種特性和優(yōu)點(diǎn),通過使用桉樹[1]開源軟件在五臺(tái)服務(wù)器上成功搭建云計(jì)算平臺(tái),并對(duì)外提供數(shù)據(jù)庫等服務(wù),結(jié)果顯示了云計(jì)算在信息化建設(shè)中的各項(xiàng)優(yōu)越性能。
2 云計(jì)算平臺(tái)概述
通常云計(jì)算平臺(tái)基于整合、虛擬化和自動(dòng)化三個(gè)主要部分。本文將主要嘗試實(shí)現(xiàn)以下幾類功能:
2.1 提供基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)功能。
該云計(jì)算平臺(tái)將提供虛擬機(jī)作為服務(wù)提供給用戶。用戶并不知道獲取的只是一個(gè)虛擬的鏡像,從永固的角度來看,獲得的是一臺(tái)真實(shí)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。更為重要的是,用戶對(duì)這個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有至高無上的權(quán)力。用戶可以根據(jù)自己的需要或喜好安裝操作系統(tǒng),定制相應(yīng)的服務(wù)、應(yīng)用及資源。這和傳統(tǒng)意義下用戶只能在有限條件下使用集群中的節(jié)點(diǎn)完全不同。一般來說,計(jì)算中心中集群服務(wù)器的操作系統(tǒng)均為L(zhǎng)inux,用戶不得不將自己在Windows下開發(fā)的程序進(jìn)行相應(yīng)的平臺(tái)轉(zhuǎn)換后才能在集群中運(yùn)行起來。而在云計(jì)算平臺(tái)中,用戶可以自己定制數(shù)臺(tái)Windows節(jié)點(diǎn)用于程序的運(yùn)行,而不用去關(guān)心集群服務(wù)器的操作系統(tǒng)是什么。同時(shí),用戶也不必關(guān)心資源在哪里、如何部署,只需要把自己的需求告訴平臺(tái),剩下的工作就交給平臺(tái)了,平臺(tái)將返回用戶定制的結(jié)果,當(dāng)然用戶也可以對(duì)定制的服務(wù)進(jìn)行管理,如退訂或刪除一些服務(wù)等。
2.2 提供虛擬的計(jì)算能力。
以往情況下,飽滿的任務(wù)量導(dǎo)致集群中所有節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被一部分用戶提交的任務(wù)占據(jù)。雖然有些節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源還有剩余,但由于其他用戶提交的任務(wù)需求超過了計(jì)算資源的剩余量,這些任務(wù)不得不在隊(duì)列中焦急地等待。而在該平臺(tái)中,我們將使用虛擬化技術(shù)為用戶提供額外的計(jì)算能力,滿足原本在隊(duì)列中等待的任務(wù)的計(jì)算資源需求。提交的作業(yè)能夠立刻得到運(yùn)行,用戶的使用體驗(yàn)將大為改觀。
2.3 桌面虛擬化。
桌面虛擬化是指將計(jì)算機(jī)的桌面進(jìn)行虛擬化,以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性。云計(jì)算模式下,用戶的所有數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在云端,在需要的時(shí)候直接從云端下載使用。當(dāng)個(gè)人計(jì)算出現(xiàn)故障或崩潰,也不會(huì)影響該用戶對(duì)其軟件的試用,用戶只需要換個(gè)PC 就可以繼續(xù)自己的工作,包括文檔實(shí)時(shí)編輯和協(xié)作開發(fā)等。用戶可以在任何時(shí)間、任意地點(diǎn),采用任何設(shè)備登錄到云計(jì)算系統(tǒng)后就可以進(jìn)行計(jì)算服務(wù),使用方式非常靈活便捷。個(gè)人工作機(jī)上也許將不再安裝硬盤,用戶甚至只需要一個(gè)顯示器、一個(gè)鍵盤、一個(gè)鼠標(biāo)和一根網(wǎng)線就可以完成日常的辦公。這在大大提高辦公自動(dòng)化的同時(shí),對(duì)信息安全保密工作有著非常重要的作用和意義。
3 技術(shù)方案
經(jīng)過前期的調(diào)研分析,我們選擇開源軟件桉樹(Eucalyptus)來搭建云計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。桉樹[1]是世界上部署最廣的私有基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)云軟件平臺(tái)。桉樹包括云控制器(CLC)、Walrus、集群控制器(CC)、存儲(chǔ)控制器(SC)和節(jié)點(diǎn)控制器(NC)。圖1是桉樹系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖。
圖1.桉樹系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖
CLC 是整個(gè)桉樹系統(tǒng)的核心,負(fù)責(zé)高層次的資源調(diào)度;Walrus 主要用于存儲(chǔ)虛擬機(jī)映像和用戶數(shù)據(jù);CC 是負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)一個(gè)集群內(nèi)的計(jì)算資源;SC用來存儲(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù);NC 是最終的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。桉樹云計(jì)算平臺(tái)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)IaaS和提供虛擬計(jì)算能力的基本功能,而對(duì)桌面虛擬化,則還需要我們?cè)阼駱淦脚_(tái)的基礎(chǔ)上通過VNC 等技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)。
4 云計(jì)算平臺(tái)搭建與測(cè)試
目前已有的硬件資源包括:計(jì)算服務(wù)器4臺(tái),存儲(chǔ)服務(wù)器1臺(tái)。服務(wù)器的具體配置如下表。
表1.服務(wù)器配置
根據(jù)桉樹云計(jì)算平臺(tái)的架構(gòu),使用桉樹的快速安裝包silvereye,我們?cè)诖鎯?chǔ)服務(wù)器上安裝云控制器CLC、CC、SC 以及Walrus,將其作為云計(jì)算平臺(tái)的核心,并作為集群的前端,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)集群內(nèi)的計(jì)算資源,并儲(chǔ)存虛擬機(jī)映像和用戶數(shù)據(jù);剩余4臺(tái)計(jì)算服務(wù)器上安裝節(jié)點(diǎn)控制器,作為計(jì)算節(jié)點(diǎn)。
平臺(tái)搭建好之后,我們對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)三個(gè)功能進(jìn)行了測(cè)試。通過在其上部署虛擬機(jī)并搭建數(shù)據(jù)庫服務(wù),發(fā)現(xiàn)該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了IaaS功能,可以為多個(gè)用戶創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī),實(shí)現(xiàn)按需定制,滿足用戶對(duì)硬件資源的需求,同時(shí)我們也驗(yàn)證了其提供虛擬計(jì)算能力的功能。對(duì)于桌面虛擬化,我們真實(shí)做到了數(shù)據(jù)與個(gè)人的隔離,將數(shù)據(jù)放在云端,保證了信息保密安全。
5 結(jié)論
云計(jì)算正在給人們的生活帶來翻天覆地的變化,引領(lǐng)著新一輪信息技術(shù)革命的浪潮。本文中云計(jì)算平臺(tái)的成功搭建實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo),為信息化建設(shè)起到了非常大的促進(jìn)作用。同時(shí)平臺(tái)的搭建過程測(cè)試了可能遇到的多種技術(shù)問題,將對(duì)今后搭建大規(guī)模云計(jì)算平臺(tái)有著非常重要的借鑒作用和意義。
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