基于OpenStack的“实验云”平台的研究与开发

发布时间：2017-10-16 07:08

  本文关键词：基于OpenStack的“实验云”平台的研究与开发

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【摘要】：近年来,伴随云计算和虚拟化技术的快速发展,建立教育云为教育领域提供云服务(包括教育信息化所必须的一切计算机软硬件资源)已成为研究热点。而高校中建设实验室私有云平台,不仅能够使计算机软硬件资源建设合理和高效利用率,而且可以极大的方便学生和老师的实践活动,促进学生的学习效率和老师的科研效率的提高。本文首先介绍了几种比较流行的云计算IaaS平台,并选择了最被业界广泛应用的OpenStack技术搭建了高校实验室私有云平台,以及创建了实验云平台必备的实验环境模板文件和云主机类型,为用户提供了按需使用实验环境和计算机硬件的服务；然后深入研究了实验云基础平台OpenStack的整体架构和核心组件,用以分析实验云平台的基本原理；接着从实验环境的创建、调度和迁移三个方面深入分析了实验云平台管理实验环境的机制,并且针对OpenStack自身对实验环境所在虚拟机的调度策略,从其两个核心步骤(主机权衡和主机过滤)入手,提出了改进的主机过滤算法和权值计算方法,结合上述改进的算法提出了一种新的调度和放置策略,以更好的满足和适应高校实验室私有云平台的需求。并且通过在搭建的高校实验室私有云平台上对改进前后的调度策略进行了实验对比,实验结果证明改进的算法和策略足以提高实验室硬件设备的利用率以及降低实验环境创建失败的机率。除此之外,本文研究并设计了实验云平台的监控模块,监控云平台各个计算节点以及运行在计算节点上的虚拟机的负载信息(如CPU利用率、内存使用情况等),用以维护实验云平台的稳定性,提前预防故障发生。并设计与开发了高校实验云平台的客户端程序,方便测试和验证实验室私有云平台的有效性和可靠性,同时给出了系统的设计和编码实现。最后,通过对云平台的几大核心功能进行测试,验证了整个平台的可用性和稳定性。
【关键词】：实验云 虚拟机调度 虚拟机放置 虚拟机监控 OpenStack
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：G434
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 课题研究的意义10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 课题研究内容11-12
• 1.4 论文组织结构12-13
• 第2章 相关理论和技术介绍13-22
• 2.1 云计算概述13-14
• 2.1.1 云计算的定义13
• 2.1.2 云计算的分类13-14
• 2.2 虚拟化技术14-16
• 2.2.1 虚拟化的分类15
• 2.2.2 常见的虚拟化技术15-16
• 2.3 主流的IAAS平台16-17
• 2.4 OPENSTACK概述17-18
• 2.4.1 OpenStack技术简介17
• 2.4.2 OpenStack的核心组件17-18
• 2.5 LIBVIRT库简介18-19
• 2.6 教学理论基础19-21
• 2.6.1 认知主义学习理论19-20
• 2.6.2 经验之塔理论20-21
• 2.7 本章小结21-22
• 第3章 实验云平台的构建22-33
• 3.1 实验云平台简介22-23
• 3.2 构建实验云平台23-26
• 3.2.1 部署OpenStack24-25
• 3.2.2 创建/上传实验环境模板25
• 3.2.3 创建云主机类型25-26
• 3.3 详解OPENSTACK虚拟机管理策略26-32
• 3.3.1 虚拟机创建流程分析26-27
• 3.3.2 OpenStack调度策略分析27-30
• 3.3.3 虚拟机迁移过程分析30-32
• 3.4 本章总结32-33
• 第4章 OPENSTACK调度策略的研究和改进33-41
• 4.1 相关的研究工作33
• 4.2 虚拟机放置问题描述33-34
• 4.3 改进的调度策略34-40
• 4.3.1 对主机过滤算法的改进34-35
• 4.3.2 对权值计算方法的改进35-36
• 4.3.3 调度策略的改进36-37
• 4.3.4 实验对比37-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 实验云监控模块的设计41-51
• 5.1 监控系统架构41-42
• 5.2 物理机监控42-44
• 5.2.1 Client模块42-43
• 5.2.2 Server模块43-44
• 5.3 实验环境监控44-49
• 5.3.1 虚拟机实例监控架构设计44-45
• 5.3.2 Client模块45-48
• 5.3.3 Server模块48-49
• 5.4 实验云监控模块的测试49-50
• 5.4.1 系统部署49
• 5.4.2 模块测试49-50
• 5.5 本章小结50-51
• 第6章 实验云平台的实现与测试51-60
• 6.1 登录注册模块51-52
• 6.2 实验环境管理模块52-53
• 6.3 用户管理模块53-54
• 6.4 云主机管理模块54-55
• 6.5 “实验云”平台的测试55-59
• 6.5.1 测试的软硬件环境55-56
• 6.5.2 功能测试56-59
• 6.6 本章小结59-60
• 结论和展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 任磊;张霖;张雅彬;陶飞;罗永亮;;云制造资源虚拟化研究[J];计算机集成制造系统;2011年03期

2 钟啸灵;;阿里云的电子商务云服务[J];IT经理世界;2010年17期

3 黄志成;;开源云计算OpenStack在高校计算机机房中的应用研究[J];计算机与现代化;2013年03期

4 肖飞;杨晶;刘黎明;;基于OpenStack的计算机实验室自助服务平台的设计与实现[J];计算机与现代化;2013年07期

5 张峰;;云计算应用服务模式探讨[J];信息技术与信息化;2012年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 程龙;基于OpenStack的动态资源调度方法的研究与实现[D];西北大学;2014年

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本文编号：1041296