基于Openstack的计算机软件实验云系统的设计与实现

摘要

近年来，随着虚拟化技术和云计算技术的快速发展，建立为教育提供服务的教育云已成为国家和教育界共同关注的热点。高校中逐步引入云计算是教育信息化发展的必然趋势。传统的计算机软件实验存在资源得不到合理的利用。实验时，所有同学需要在指定的时间内到指定的实验场地内进行实验，受到实验时间和实验地点的限制，实验方式不灵活。同时可能因为实验环境出现问题或机器故障而延迟或修改实验，这样不仅影响到正常的教学，而且还耽误了老师的工作和学生的学习。高校中建立实验私有云平台，不仅能够使高校的软硬件资源得到高效合理的利用，而且还提高老师的工作、科研效率和学生的学习实践效率。
　　实验云主要分为web业务层、资源管理层、数据存储层三个模块组成。在web业务层，使用Python的Django框架设计的web管理模块（Labcloud），主要是对业务进行管理，将传统的计算机软件实验管理以及实验室的管理云端化，使整个实验业务都基于互联网的方式进行运作。资源管理层是使用Openstack云平台管理软件对实验室的资源进行管理，主要对虚拟机以及虚拟机镜像的创建、修改及删除的全生命周期的管理，负责虚拟机的调度、网络的分配以及镜像管理。数据存储层使用开源的Ceph分布式存储系统作为Openstack的后端存储，能够保证实验数据的高可用，提高了系统数据的可靠性和安全性。
　　实验云系统使用了层次化、模块化的总体架构设计。各个模块内各自组成自有的子系统，子系统内部高度内聚。各个模块之间使用接口进行系统集成，使模块之间耦合度降低，达到了软件设计的高内聚低耦合的要求。经过大量实验测试，实验云系统能够正常稳定地运行，达到了预期设计的要求。

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1 绪论

1.1 课题来源、目的和意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 论文主要研究内容

2 关键技术概述

2.1 云计算概述

2.2 云计算关键技术

2.3 Openstack概述

2.4 Ceph概述

2.5 本章小结

3 系统的需求分析

3.1 系统概述

3.2 系统业务分析

3.3 系统功能需求分析

3.4 系统性能需求分析

3.5 本章小结

4 系统的设计

4.1 系统的架构设计

4.2 系统的功能设计

4.3 系统的数据库设计

4.4 系统的集成设计

4.5 系统的高可用设计

4.6 本章小结

5 系统的实现与测试

5.1 系统的开发及部署环境

5.2 系统的实现

5.3 系统的测试

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献