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计 算 机 与 现 代 化 2012 年第 4 期 JISUANJI YU XIANDAIHUA 总第 200 期文章编号: ) (2012 04-0023-04 1006-2475
开源云计算平台研究 杨静丽,查英华,胡光永 (南京工业职业技术学院计算机与软件学院,江苏 南京 210046) 摘要:Eucalyptus、OpenNebula和Enomaly弹性云计算平台是3个主要的
开源云计算软件平台。
这些系统的基本功能是为了 提供云基础设施服务来管理虚拟机的配置。
这些不同的
开源项目对那些不希望使用商业提供云的用户提供了一个重要选 择。
本文对这些系统进行比较详尽的比较和分析, 以方便用户的选择。
特别分析了反映这些项目各自不同目标的不同特点, 关键词:云计算;
开源;管理平台 中图分类号: TP311 文献标识码:A doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2012.04.006 Research on Cloud Computing Platforms for Open-source YANG Jing-li,ZHA Ying-hua,HU Guang-yong (Colloge of Computer and Software, Nanjing Institute of Industry Technology, Nanjing 210046,China) Abstract: Eucalyptus,OpenNebula and Enomaly elastic computing platform are three major open-source cloud-computing software platforms. The overall function of these systems is to manage configuration of virtual machines for a cloud providing infrastructure-as-a-
service. These various open-source projects provide an important alternative for those who do not wish to use a commercially provided cloud. This paper compares and analyzes these systems more detailed. To facilitate the users choice,it s also analyzes the overall structure of each of these project’ defferent features so that as reference for the defferent goals of each projects. Key
words: cloud computing;open-source;management platforms 的服务。
这些资源和服务可划分为以下几个层次:0 引 言 (1)硬 件 即 服 务 HaaS : (Hardware as a Service, ) 现在的云计算已不再是一个新的尖端技术, 它已 HaaS出现在2006年 由于硬件虚拟化、 IT自动化的迅成为彻底改变人们使用和开发应用程序方式的一种 速发展, 以及计量和定价的使用, 用户可以以订阅服极有价值的重要技术。
LinuxampReg以及
开源技术为云 务的方式购买IT硬件, 甚至是整个数据中心。
HaaS具(公共的和私有的基础设施 提供了基础。
) 本文将对云 有灵活性和可扩展性, 可满足用户的需要。
进行剖析,探究基于虚拟机的
开源云计算平台以及这 ) (2 软件即服务 SaaS : (Software as a Service, ) 用些平台的一些典型实例,以便用户利用这些
开源平台 户会得到一个特殊用途的客户端, 该客户端允许用户来建立自己的云计算系统。
通过互联网进行远程访问, 并且基于使用情况来收取 费用。
这种模式不需要在客户的本地计算机上安装和1 云计算的功能 运行应用程序, 因此, 减轻了客户对软件维护的负担, 随着高速互联网的发展,互联网已经传播到企业 由于按需定价也降低了软件采购的费用。
和家庭,大量涌现了基于Web的各种服务。
云计算则 (3)数据即服务 DaaS : (Data as a Service, ) 网络以透明的方式提供给用户访问硬件、软件、数据资源 上的用户以一种透明的、 合理的方式通过服务访问各 收稿日期:2011-11-10 基金项目:南京工业职业技术学院院级科研基金资助项目 (YK10-02-07) 作者简介:杨静丽 ) 女, (1971- , 辽宁绥中人, 南京工业职业技术学院计算机与软件学院副教授, 硕士,研究方向:
计算机应用; 查英华 ) 女, (1969- , 江苏溧水人, 高级工程师,研究方向:计算机
软件;胡光永 ) 男, (1974- , 江苏徐州人,高级工程师,硕士,研究 方向:计算机软件。
24 计 算 机 与 现 代 化 2012 年第 4 期种格式各种来源的数据。
例如, 用户可以像操纵本地 (KVM 。
与其他纯IaaS解决 和Kernel Virtual Machine )磁盘上的数据一样管理远程的数据。
方案不同的是, Enomaly提供了一个基于Turbo Gears 另外,基于HaaS、SaaS和DaaS, 云计算还能为用 Web应用程序框架和Python的软件栈。
ECP提供了一户提供计算平台的支持, 即平台即服务(Platform as a 个Libvirt的网络接口和一些高级功能,如图像库、用Service, ) 因此, PaaS 。
用户可以按需定制他们想要的满 户管理以及基本的网络管理功能。
ECP也使用自己的足硬件配置、 数据访问需求的云计算平台。
软件安装、 图像格式, 由一个或者多个磁盘映像和一个XML描述
开源虚拟化的最新进展导致了许多开放
源码的 符组成,并使用一个强大的工具VMcasting,来建立远IaaS供应商的发展。
消费者通过 Internet 可以从完善 程图像资料库。
在一个典型的ECP簇上的所有节点都的计算机基础设施获得服务。
这类服务称为基础设施 连接到同一个数据库,并在网络上共享它们的本地资即服务(Infrastructure as a Service, ) IaaS 。
基于 Internet 源库。
ECP的体系结构如图2所示。
的服务 ) (如存储和数据库 是IaaS的一部分。
图1显示了这些服务之间的关系。
IaaS的提供者通常使用两种虚拟机监视器:Xen和KVM〔1〕。
Xen是一个开放源
代码虚拟机监视器,由剑桥大学开发。
Xen 是可用于Linux 内核的一种虚拟化技术, 可以像在现有环境中一样安装并测试新的升级,而不必担心破坏原有的系统。
KVM于2007年发布, 它引入了一个新的方法来管理虚拟机,这已被证明是相当有效的,非常轻便。
有了这两个虚拟机管理
程序,很多云管理层得到发展,用 图 2 Enomaly弹性计算平台体系结构户能够从一个中心管理结点在一个物理机群集部署 2.2 Eucalyptus项目多个虚拟机,从而建设一个通常被称为“基于虚拟机 Eucalyptus〔2〕是加利福尼亚大学的Daniel Nurmi等的云”它可以被用来提供IaaS。
, 如果将这些中心管理 人实现的,是一个用于实现云计算的
开源软件基础设结点在一个具有共享存储的物理
网络上繁殖它们,在 施。
Eucalyptus是一个面向研究社区的软件框架, 它不整个基础设施上编排管理,然后用缓存和过滤提供入 同于其他的IaaS云计算系统, 能够在已有的
常用资源向连接(无论是私有的还是公共的设置)的前端负载 上进行部署, Eucalyptus采用模块化的设计,它的组件均衡,那么就有了一个可以叫作云的虑拟基础设施 可以进行替换和升级,为研究人员提供了一个进行云了。
下面对使用这种技术的
开源云计算平台进行全面 计算研究的很好的平台。
Eucalyptus的设计目标是容的比较,主要比较以下几个云计算平台:Eucalyptus、 易扩展、安装和维护。
Eucalyptus 依赖于Linux和XenOpenNebula和Enomaly弹性云计算平台。
进行操作
系统虚拟化。
Eucalyptus专门用于支持云计算研究和基础设施 的开发〔3〕 它基于 。
“基础设施即服务 ) 的思想, (IaaS ” 不 同 于 Google、Amazon、Salesforce、3Tera 等 云 计 算 提 供 商,它所使用的计算和存储基础设施如集群和
工作站 可为学术研究组织所用, 为他们提供了一个模块化的 开放的研究和试验平台, 该平台为用户提供了运行和 控制部署在各种虚拟物理资源上的整个虚拟机实例 的能力。
Eucalyptus的
设计强调模块化,以允许研究者 对云计算的安全性、 可扩展性、资源调度及接口实现 图1 云计算提供的服务 有利于广大研究社区对云计算的研究探索。
进行测试, 为了在单一的云计算系统中使用所有资源,2 基于虚拟机的
开源云计算平台 Eucalyptus采用了分层的体系结构, 如图3所示。
其中,2.1 Enomaly弹性计算平台 CLC代表云控制器 ) CC代表集群控 (Cloud Controller , Enomaly弹性计算平台提供了一个功能类似于 ) NC代表节点控制器 制器 (Cluster Controller , (NodeEC2的云计算框架。
Enomaly基于Linux,同时支持Xen ) Controller 。
2012 年第 4 期 杨静丽等:
开源云计算平台研究 25 节点控制器负责管理一个物理节点。
节点控制器 2.3 OpenNebula是运行在虚拟机寄宿的物理资源上的一个组件, 它负 ) (ONE 〔10〕是开放原始码的虚拟基础 OpenNebula责启动、检查、关闭和清除虚拟机实例等工作。
一个集 设备引擎,用来动态地在一群实体资源上部署虚拟机群控制器可以管理多个节点控制器, 集群控制器负责 器,OpenNEbula 最大的特色在于将虚拟平台从单一从其所属的节点控制器收集节点的状态信息, 根据这 实体机器到一群实体资源。
OpenNEbula能够在分布些节点的资源状态信息调度进入的虚拟机实例执行 式基础设施上,根据资源分配策略,结合数据中心资请求到各个节点控制器上,并负责管理公共和私有实 源和远程云资源,实现多层服务的动态布置。
Open-例网络的配置。
云控制器相当于系统的中枢神经,它 Nebula是一个建设私有、公共、混合云的
开源工具,提是用户可见的入口点和做出全局决定的组件。
它负责 供灵活的架构、接口、组件,支持XEn、KVM和Vmware处理进入由用户发起的请求或系统管理员发出的管 虚拟化平台,使用Libvirt,支持EC2和OGC OCCI接口。
理请求,做出高层的虚拟机实例调度决定,并且处理 它有自己的命令行工具, 并提供给用户不同的配置脚服务等级协议维护系统与用户相关的元数据。
本,用户可以以一种简单而灵活的方式来设计和管理 运行的虚拟机。
一个ONE集群通常由一个管理(前端) 和几个配置组成,它们之间通过SSH进行网络
通信。
它的具体的拓扑结构如图4所示。
3 三种
开源云计算平台的比较 本文从计算架构、虚拟化管理、编程框架、存储以 及安全等几方面对这3种
开源云计算服务平台进行比 图3 Eucalyptus的分层拓扑结构 较,如表1所示。
4 云计算的发展趋势以及选择云计算 平台的建议 随着企业级云计算及虚拟基础设施的不断发展, 云计算市场将在2011年逐渐走向成熟。
与此同时,有 望在统计分析业、媒体业、电信业和高端金融业等高 附加值的云计算服务新领域中出现喜人的增长态势。
如上所述,本文对现有的典型云计算平台进行了比较 分析,下面给出基于不同的需求选择合适的云计算平 图4 OpenNebula云计算平台体系结构 台的建议。
表 1 基于
开源云计算服务 特 征 Eucalyptus OpenNebula Enomaly elastic computing platform虚拟化管理 Xen 管理程序 Xen、KVM 以及对亚马逊 EC2 的在线访问 KVM 和 Xen 管理程序 ) (1 使用具有自己的网络堆栈, 能够以虚拟服 务形式运行在 Linux 和 Solaris 上的用户模式 使用轮叫或加权选择机制 负载均衡 简单的负载均衡云控制器 的负载平衡软件。
把 Nginx 服务器配置成负载均衡 ) (2 支持不同的负载均衡方法, 包括轮叫、随 机、 散列和最少资源等方法。
编程框架 Hibernate、Axis2 和 Java
Java 和 Ruby Ruby on rails、
PHP 和 Python 独立的 Eucalyptus 云集群 ) 同时恢复所有正在运行的虚拟机。
(1 重启 Daemon 程序, 容错机制 提供溢出和故障转移服务 减少了相关故障的机会 ) (2 持久性数据库后端存储主机和虚拟机信息。
云服务之间的互操作, 例如通过插件访问 互操作性 云计算接口多使用相同的 基础设施 “后端” 跨云供应商的云可移植性和互操作性 亚马逊 EC2 云和弹性主机云 (1 持久存放 ONE 数据结构的数据库。
) 使用 MYSQL 实现数据共享的众多远程云存 存 储 Walrus 存储子系统前端 ) .