基于云平台Eucalyptus的全盘快照恢复和资源调度的设计与实现

摘要

云计算自从google的工程师于2006提出后，在互联网行业掀起了一次革命性的创新，带来了互联网的彻底变革。云计算也是时代、技术发展的综合物。它是在并行计算、网格计算和分布式计算的发展下凸现出来的技术名称，它更多的是一种互联网的新的架构形式，着重解决了应用与需求、计算与数据之间的矛盾，使得它们得到了一定的平衡。本文选择了开源平台Eucalyptus进行云计算技术的研究，Eucalyptus平台实现了基本的IaaS层次的管理功能，架构清晰，而且用户数量多，社区活跃度高，是一个很好开源的实验云平台。
　　本文主要的研究任务分为三部分:
　　(1)分析了目前流行的IaaS解决方案:Eucalyptus、OpenStack、OpenNebula和CloudStack，并对四个平台从多分方面进行综合比较。着重分析了Eucalyptus的设计原则、架构组成和目前比较流行的架构方式。
　　(2)对Eucalyptus从源代码进行了深入的分析，主要分析了Eucalyptus两个模块:集群控制器和节点控制器。从定义的数据结构、初始化、实现的功能函数和参数结构定义（WSDL文件）等方面进行了详细的分析。除此之外，还分析了NC和CC两模块之间的通信机制，CC与NC之间采用管道作为进程间的通信机制，并以虚拟机运行为例子绘制了CLC-CC-NC之间的交互的实现细节的流程图。
　　(3)通过对源码的分析，根据实际的需求本文在Eucalyptus平台上实现了全盘快照虚拟机恢复功能和资源调度算法两部分功能。全盘快照虚拟机恢复主要分为两类工作:从全盘快照恢复原虚拟机和从全盘快照恢复处新的虚拟机。而资源调度算法主要实现了资源最大调度算法和资源最适调度算法。
　　本文的创新点如下:
　　(1)实现了通过全盘快照进行虚拟机的恢复功能，这个功能能够在一定程度上减少应用数据丢失。
　　(2)实现了资源最大调度算法和资源最适调度算法，它们为特定场景下的资源调度提供了相关的解决方案。资源最大调度算法较好的解决了多NC节点的负载均衡问题;资源最适调度算法较好的解决了服务器节能方面的问题，不过它不能单独使用，需要与其他调度策略组合使用，以提高资源利用率和合理配置。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 云计算的发展现状

1．2．2 快照的研究现状

1．3 论文结构

第2章 云计算综述

2．1 云计算定义

2．2 云计算前景

2．3 云计算服务分类

2．3．1 私有云和公有云

2．3．2 四层次云服务

2．4 IaaS的解决方案

2．4．1 Eucalyptus

2．4．2 OpenStack

2．4．3 OpenNebula

2．4．4 Cloudstack

2．4．5 四种开源平台的比较

2．6 本章小结

第3章 Eucalyptus的架构分析

3．1 Eucalyptus开发目的

3．2 Eucalyptus系统设计的原则

3．3 Eucalyptus体系结构

3．3．1 云控制器(CLC)

3．3．2 Walrus

3．3．3 集群控制器(CC)

3．3．4 存储控制器(SC)

3．3．5 节点控制器(NC)

3．4 Eucalyptus流行架构

3．4．1 演示原型架构

3．4．2 单集群架构

3．4．3 多集群架构

3．4．4 高可用性架构

3．5 本章小结

第4章 Eucalyptus的研究

4．1 Eucalyptus重要的数据结构

4．1．1 NC端的数据结构

4．1．2 CC端重要结构体

4．1．3 其他重要的数据结构

4．2 组件通信机制

4．3 NC端的实现

4．3．1 NC端功能实现

4．3．2 NC端初始化

4．4 CC端的实现

4．4．1 CC端功能实现

4．5 NC、CC间的通信

4．7 本章小结

第5章 Eucalyptus平台上相关功能的实现

5．1 全盘快照恢复虚拟机功能设计与实现

5．1．1 全盘快照恢复虚拟机设计目标

5．1．2 全盘快照的组成

5．1．3 功能实现的流程设计

5．1．4 相关数据结构的设计

5．1．5 程序设计

5．2 资源调度算法研究与实现

5．2．1 算法设计

5．2．3 算法分析

5．3 本章小结

第6章 实验与测试

6．1 测试环境

6．2 全盘快照虚拟机恢复测试

6．3 资源调度算法测试

6．4 本章小结

结论

参考文献

致谢