PaaS平台CloudFoundry的协同管理引擎的设计与实现

摘要

随着分布式计算、网络技术以及其他相关技术的发展，云计算应运而生。云计算将计算资源整合在云端，为用户提供弹性、可靠、方便的租赁式服务。其中，云计算PaaS平台为用户提供了软件开发部署平台。用户可以使用PaaS平台进行软件的快速开发部署。
　　 但同时，PaaS平台依然不够完善，特别是开源PaaS，存在许多的缺陷。尤其是在协同管理方面，存在不足。CloudFoundry作为业界第一个开源PaaS，无法和IaaS层进行协作。从系统的部署到平台上程序的动态管理，以及系统自身组件的监控管理，CloudFoundry都暂时没有优秀的解决方案。目前拥有的部署工具Bosh使用难度较大，同时配置繁琐，而且无法动态配置。而CloudFoundry自带的监控工具过于简单，而且效率非常低。
　　 在深入了解了PaaS平台和IaaS平台以及他们之间协作流程的基础上，本文首次提出在CloudFoundry上建立一套完整的协同管理引擎。这套引擎可以方便跨越IaaS平台，同时为CloudFoundry平台提供了组监控、组件恢复以及自动扩展等各种协同管理之上的服务。
　　 本文主要解决了在协同管理引擎中分布式数据传递通信机制、自动扩展效率、故障反应速率、动态配置以及组件监控等关键问题。利用ZooKeeper高效率、高可靠性的特点，使协同管理引擎可以快速部署恢复组件、而且可以可靠地提供自动扩展等功能。从本文最后的实验中可以看到，协同开发引擎已经基本达到预期目标，可以实现快速的部署，同时在组件启动、程序扩展效率和动态调整等方面具有理想的表现。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 本文的研究背景和意义

1．1．1 云计算背景

1．1．2 PaaS和IaaS现状

1．1．3 PaaS协同管理(Orchestration)引擎的意义

1．2 本文的研究工作

1．3 本文的组织结构

1．4 本章小结

第2章 相关云平台技术

2．1 PaaS平台CloudFoundry

2．1．1 云计算PaaS平台介绍

2．1．2 CloudFoundry平台

2．2 IaaS平台CloudStack

2．2．1 CloudStack功能介绍

2．3 Google App Engine自动扩展

2．3．1 GAE的instance

2．3．2 GAE的instance自动扩展

2．4 亚马逊AWS的自动扩展

2．4．1 亚马逊CloudWatch

2．4．2 亚马逊Auto Scaling

2．5 Zookeeper框架

2．6 本章小结

第3章 协同管理引擎的设计目标与架构

3．1 CloudFoundry现存协同管理的缺陷

3．1．1 CloudFoundry缺陷以及改进空间

3．1．2 Bosh的缺陷

3．2 协同管理引擎的实现目标

3．1 协同管理架构设计与实现思路

3．2 本章小结

第4章 大规模部署相关技术

4．1 CloudFoundry集群构建

4．2 大规模部署流程

4．2．1 准备工作

4．2．2 部署流程

4．3 配置信息分析及保存

4．3．1 组件配置分析

4．3．2 动态配置信息

4．4 组件角色信息设置

4．5 系统自启动

4．6 本章小结

第5章 自动扩展与故障恢复

5．1 App Instance自动扩展

5．1．1 Instance监控

5．1．2 Instance自动扩展

5．2 CloudFoundry组件自动扩展

5．2．1 组件监控

5．2．2 虚拟机池技术

5．2．3 组件自动扩展

5．3 组件灾难恢复

5．4 异常处理

5．5 本章小结

第6章 实验与结果分析

6．1 实验环境

6．2 测试方式以及实验结果与分析

6．2．1 CloudFoundry大规模部署

6．2．2 Instance自动扩展

6．2．3 CloudFoundry组件恢复

6．2．4 CloudFoundry组件自动扩展

6．3 本章小结

第7章 总结与展望

参考文献

致谢