基于Docker的家庭私有云系统的设计

摘要

近年来，伴随着移动设备的异军突起，各种设备每天产生大量数据。云计算适应了用户对数据处理的需要，云计算为中小型企业或者个人提供数据的存储与计算服务，节省了存储计算成本。云计算带来便利同时也带来一定的风险，人们一般把数据存储在公有云，而公有云系统中是众多用户共享计算存储资源，人们在云端运行着资源，但是并不知道在何处，公有云中的数据被他人非法使用的风险特别大。随着个人的数据量越来越大，云数据安全问题成为人们越来越关心的问题，虽然传统的云端加密手段可以缓解一定的危机，但是当前社工库越来越泛滥，用户的众多账号被泄露的风险越来越高。从源头解决个人云数据安全的方法就是构建私有云系统。
　　提起云计算技术，部署难度较大，一般只是一些大公司能够能够提供的业务。亚马逊提供了一种VPC服务，是一种虚拟的私有云服务，但是其实质仍然是一种公有云，从本质还是不能缓解数据的安全。2014年兴起了一种操作系统级虚拟化技术Docker，极大地减少了硬件成本，使得云计算的部署也可以完全由个人完成，系统的部署与重构更加简单高效。
　　本文在分析云安全风险的基础上，提出一种基于Docker的家庭私有云的设计方案，首先对虚拟化与云计算技术概念进行详细的阐述，接下来对操作系统虚拟化使用到的内核技术Namespace、Cgroup、AUFS、Devicemapper技术进行详细的研究，然后对Docker的架构进行详细的分析，从本质上理解Docker容器如何运行。
　　Docker技术仅仅是实现了云计算中虚拟化的部分，是构建私有云的第一步，接下来利用分布式存储系统MooseFS实现高性能的云存储，并对MooseFS的源代码进行分析，发现源代码中的负载均衡算法对节点的利用率不高，然后提出一种新的改进算法，通过此算法达到将数据集中存储的原则，便于用户进行数据的备份与迁移，提高存储节点空间的利用率，并进行实际的测试验证。
　　本文在分析Docker与优化MooseFS的基础上，结合二次开发开源Seafile存储管理系统，完成整个家庭私有云系统的架构的构建，然后移植相关镜像文件，在此基础上构建MooseFS分布式存储系统各个节点镜像，构建Seafile服务镜像，最后私有云主机利用Docker运行六个容器，容器内分别运行对应的构建好的镜像，然后对系统进行全面的测试。

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第一章 绪论

1.1课题背景

1.2项目意义和目的

1.3国内外现状与发展

1.4论文主要工作

1.5本章小结

第二章 虚拟化与云计算

2.1虚拟化

2.2云计算

2.3本章小结

第三章 项目需求分析及关键技术研究

3.1项目需求分析

3.2 Docker技术

3.3分布式文件系统

3.4本章总结

第四章 MooseFS负载均衡算法研究及其改进

4.1 MooseFS负载均衡算法

4.2负载均衡改进算法

4.3算法测试验证

4.4本章总结

第五章 家庭私有云系统设计与实现

5.1系统整体架构

5.2数据存储层设计

5.3基础管理层

5.4访问层

5.5 本章总结

第六章 系统测试与总结展望

6.1 系统测试

6.2 总结展望

参考文献

致谢

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