一种IaaS层云计算平台的研究与设计

摘要

论文主要内容介绍了云计算是继1980年代大型计算机到客户端—服务器后的又一次计算机发展历史上的巨变。自2007年由Google公司提出云计算的相关概念后，其内涵在不断的发展。作为按服务类型划分的云计算的一种，IaaS通过完善的基础设施资源虚拟化为用户提供了包括：虚拟机、存储、网络等的可用虚拟计算资源。国内现有的IaaS层云计算平台多数是利用第三方虚拟化软件来实现的硬件资源的虚拟化，资源管理，部署等技术。例如：跃腾科技的云池底层采用的是Xen、KVM，东软的云平台采用了Intel的云平台的核心技术，还有许多企业在底层技术上采用了开放性比较大的OpenStack开源云计算管理项目等等。在平台的开发性，技术和产权等方面存在弊端，本论文研究的云管理平台是一种是基于XenServer虚拟化技术的开源的IaaS云管理平台。通过虚拟化管理软件XenServer6.0实现云管理平台对物理资源的虚拟化，并利用其开放的接口完成平台内资源的调度、管理、监控和安全等功能。此外希望通过本次论文工作探索跨XenServer的x86架构下的平台资源管理和控制方法。通过我们的研究摆脱对第三方虚拟化技术的依赖，研究属于我们自己的IaaS层云计算平台，让国内的云平台产品在底层技术上有新的突破。让本次论文研究的云管理平台与我们的工作、生活紧密结合起来，我们相信随着云计算的全球化发展，在不远的将来云计算模式将带来新的科技革新。我们希望研发一款IaaS层的开源云管理平台，可以解决上述问题。
　　在论文中需要完成的工作主要有两项，第一项云管理平台技术研究。借鉴主流开源云平台层次化的架构设计特点，研究适合云管理平台的技术架构，以降低云管理平台模块间的耦合，提高平台性能，增强云管理平台的扩展性。借助 XenServer提供的tools工具，通过其已经开放的接口实现云管理平台功能，并尝试跨XenServer直接进行资源的调度，管理，从而实现我们对云管理平台研究的最终目的。第二项验证研究结果，论文通过应用案例的测试，对数据进行分析，确认以上研究结果的正确性。计划分别使用FritzChessBenchmark（国际象棋）、HA_HWiNFO32 v3.56-870、Sisoftware2012绿色汉化版、Iozon V1.0四款测试工具对云管理平台的CPU、内存、网络带宽和文件读写速度四方面性能进行测试。
　　针对第一项研究工作中提出的最终目标，在云管理平台功能研究部分需要深入的研究以下三项技术：
　　一、工作内容是尝试通过Open vSwitch标准实现云管理平台中虚拟网络的创建、修改、删除，实现云管理平台中内部和外部网络的通信。
　　二、对虚拟机管理监控技术VNC的技术可行性研究。
　　三、XenServer中对于虚拟机部署的机制研究，来帮助我们在策略中高可用性的设计。
　　在云管理平台架构的研究中提出了五个层次的技术架构，包括：服务层、管理层、数据层、虚拟化层和资源层。网络拓扑设计上借用了数据中心的概念模型。其逻辑功能上采用了WebServer、CloudServer分层次设计理念。并通过HTML加载Applet应用后嵌入到Flex中实现对虚拟机的界面操作。通过分析IaaS的应用模式，研究云管理平台底层对于虚拟机的部署机制，将模型中计算节点的可用CPU颗数和内存的大小定义对二维队列，通过计算单元优先匹配的策略完成资源匹配，提高了计算节点CPU的利用率。
　　最后根据以上研究内容提出实验测试方案，并给出测试结果，验证以上研究内容的可行性。

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第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容及组织结构

第2章 相关研究技术说明

2.1 云计算平台相关技术介绍

2.2 Xen中VCPU调度算法概述

2.3 Open vSwitch标准特点概述

2.4 本章小结

第3章 一种IaaS层云计算平台的研究

3.1基于XenServer的云管理平台架构研究

3.2 基于XenServer的云管理平台逻辑功能研究

3.3 基于XenServer的云管理平台虚拟机部署机制研究

3.4 基于XenServer的云管理平台虚拟机网络管理

3.5云管理平台虚拟机控制台-VNC技术可行性分析

3.6 本章小结

第4章 IaaS层云计算平台性能实验

4.1 基于XenServer的云管理平台性能评测

4.2 基于XenServer的云管理平台压力实验

4.3 本章小结

结论

参考文献

致谢