OpenStack构架下计算机实验中心云平台的设计
【摘 要】
高校中逐步实现云计算是教育信息化发展的必然趋势。该方案以计算机实验中心(机房)现有设备为基础，基于OpenStack部署了私有云基础平台。在此基础平台上，进一步设计了教学科研服务平台，并根据教研实际情况对客户端和云服务器上的软件进行了合理布局，使教学效果和科研服务能力有了明显提升，使资源得到更有效的利用。同时该方案的实施为学校进一步建设校级云平台提供了实践经验和借鉴。
【关键词】 OpenStack；教学科研；云平台；模块
【中图分类号】 G40-057 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009―458x(2014)09―0078―05
一 、引言
云计算“是一种基于互联网的计算方式”[1]，被视为未来新一代信息技术变革的核心，它具有灵活动态分配资源、统一管理、有效降低IT成本等特点，是目前高校信息化建设首选的前沿技术。随着分布式系统的逐渐成熟，开源软件的免费提供，使得高校实验室在资金投入有限的情况下，利用自身技术搭建云平台成为可能。本文即以计算机实验中心(以下简称中心)两个机房约140台机器规模为例，在其现有设备及基础构架的基础上，结合中心教学科研实际，探索机房云平台的构建。
二、基于OpenStack的基础
设施云平台构建
云计算按服务性质不同，可分为公有云、私有云和混合云[2]。由于高校的重要数据和研究成果受知识产权保护，而私有云“提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制”[3]，因此，选择私有云作为平台框架是目前计算机实验中心最符合实际需求的选择。比较著名的用于搭建私有云的平台有Eucalyptus、OpenStack、vCloud Director和CloudStack，四个主流云平台在其商务评估和功能评估上各有千秋。但鉴于OpenStack是完全开放源码，其社区活跃程度高，响应速度快，可扩展性强，因此，在综合考虑性价比、二次开发的难易程度等多方面因素后，中心选择OpenStack作为私有云的基础平台。
(一)OpenStack介绍
OpenStack是一个由NASA和Rackspace合作研发的云平台管理项目，帮助服务商和企业内部实现云基础架构服务。OpenStack主要由以下五个相对独立的组件构成[4]：
OpenStack Compute(Nova)：是一套控制器，用于虚拟机计算或使用群组启动虚拟机实例，包括nova-compute、nova-scheduler、nova-volume、nova-network、nova-api等服务；
OpenStack镜像服务(Glance)：是一套虚拟机镜像查找及检索系统，实现虚拟机镜像管理；
OpenStack对象存储(Swift)：是一套用于在大规模可扩展系统中通过内置冗余及容错机制，以对象为单位的存储系统；
OpenStack Keystone：用于用户身份服务与资源管理，以及角色信息服务；
OpenStack Horizon：与Django的仪表板接口，是一个图形化管理前端。
(二)部署与安装
计算机实验中心原有独立运行的服务器6台， CPU利用率平均低于5%，资源浪费严重。拟建云平台后，由于预期需要运行多个大量处理能力的虚拟机实例，为实现高可靠性和可用性，也为以后逐步增加的客户端打下基础，特增设9台服务器。参与实验的两个机房有自己专属的局域网段。因此，基于 OpenStack开源框架，中心所搭建的私有云平台构架部署如下：
客户端：参与实验的机房局域网段中的任意一台计算机；
控制器：将除nova-compute外的所有nova-services安装在同一台服务器上，将Swift、Glance、Keystone和Horizon分别安装在不同的服务器上。控制器运行消息服务器、数据库和其他的组件来编排云；
计算节点：由10台支持硬件辅助虚拟化技术的多核双网卡服务器组成，将nova-compute安装于其中，主要用于运行虚拟实例，提供计算服务[5]。
在同一局域网内，任何一个客户端均可直接访问云或使用云资源，云的各个组成部分通过交换机完成互联。云平台框架如图 1所示。
图1 云平台构架图
OpenStack可以采用脚本安装或手动安装，考虑后期维护等多方面因素，这里采用OpenStack源代码方式进行手动安装，使用的版本是Essex[6]。底层的虚拟化技术采用开源的KVM。由于服务器配置选择双网卡方式，因此，将公网网段绑定在Eth0，内网网段绑定在Eth1，虚拟机网段桥接在内网网络上。在安装过程中，源代码从OpenStack官方代码网站上获取。参照OpenSt
