摘 要

当代社会，云计算技术正逐步兴起。近期，开源云平台正在快速发展，这些开源云平台以OpenStack为其中翘楚。但随着开源云计算平台的快速发展，其应用及管理出现了一些问题，这些问题如下：开源云计算平台管理着大量相关资源，但对这些相关资源的监测管理是不足的，与此同时，云计算集群的拓展依赖于人的手工部署，这样的手工部署是效率低下而且容易出错的，OpenStack这个云计算管理平台只提供了构建基础设施即服务的能力，却在平台即服务这一能力上颇为缺乏。

本论文主要研究针对OpenStack云计算平台的管理、开发、构造等相关核心技术，为了能改善OpenStack云计算平台在管理方面的薄弱之处，因而设计了一个基于Openstack的云计算资源管理系统，这个资源管理系统的实现如下。第一步是调用OpenStack的应用程序接口，通过这一步可以实现此平台的管理操作，第二步是用脚本采集的方式实现有关资源的相关检测模块，而集群的拓展则由自动部署的方式实现，这是最后一步。

本论文对以上所叙述的这个系统进行了完备的测试，经过仔细的测试，发现这个实现的OpenStack云计算资源管理系统为我们提供了十分有效的管理手段，其中的资源监测相关部分可以帮助我们简便的获取所管理资源的相关信息，而其中的集群拓展模块则可以迅速的完成Openstack集群的拓展，实验验证，这个云计算资源管理系统的设计是可行的。

关键字：开源云平台，云计算，资源

Abstract

In modern society, cloud computing technology is gradually emerging. Recently, the open source cloud platform is rapidly developing. These open source cloud platforms use OpenStack as their leader. However, with the rapid development of the open source cloud platform, there have been some problems in its application and management. These problems are as follows: The open source cloud platform manages a large number of related resources, but the monitoring and management of these related resources is insufficient. At the same time, the cloud The development of computing clusters relies on manual deployment by humans. Such manual deployment is inefficient and error-prone. We know that the OpenStack cloud computing management platform only provides the ability to build infrastructure-as-a-service, but in the platform as a service. There is a lack of capacity.

This thesis mainly focuses on the core technologies of management,、development and construction of OpenStack cloud computing platform. In order to improve the management weakness of OpenStack cloud computing platform, I designed a cloud computing resource management system based on Openstack. How is the resource management system implemented? The first step is to call OpenStack's application program interface. Through this step, the management operation of this platform can be realized. The second step is to use the script collection method to implement the related resource detection module. The cluster expansion is realized by the automatic deployment. This is the last step.

This thesis has tested the system described above thoroughly. After careful testing, I found that the implemented OpenStack cloud computing resource management system provides us with very effective management tools. The resource monitoring related parts can help us It is easy to obtain relevant information of the managed resources, and the cluster expansion module can rapidly complete the development of the Openstack cluster. Practice has proved that the design of the cloud computing resource management system is very helpful.

Keywords: Open source cloud platform, cloud computing, resources

目录

第1章 绪论 7

1.1 研究背景及研究意义 7

1.1.1 研究背景 7

1.1.2 研究意义 8

1.2 基于Openstack的云计算相关资源管理系统的研究现状 8

1.3 论文的主要工作 9

第2章 相关技术 10

2.1开发平台（软件）介绍 10

2.1.1 PyCharm简介 10

2.1.2 Openstack部署环境简介 10

2.2开发技术介绍 11

2.2.1 后端技术选型及介绍 12

第三章 Openstack的部署工作 13

3.1 Openstack认证服务——Keystone 13

3.2 Openstack计算服务——Nova 13

3.2.1 Nova简介 13

3.2.2 Nova架构 13

3.3 Openstack存储服务——Swift及Opensatck管理的Web接口Horizon 14

3.3.1 Swift介绍 14

3.3.2 Horizon介绍： 14

3.4简介部署Openstack的几种方式 15

3.4.1 单节点部署 15

3.4.2 多节点部署 16

3.4.3本文的部署结构 16

3.4.4手动进行部署 17

3.4.5自动部署方式 17

3.5本章小结 22

第4章 资源管理系统系统设计与实现 23

4.1资源管理系统系统概述 23

4.2基于OpenStack的资源管理系统架构 23

4.3系统源码分析 26

4.3.1调用api 26

4.3.2身份管理部分 26

4.3.3镜像管理部分 31

4.3.4卷管理部分 32

4.4 OpenStack资源管理系统的界面 32

第五章 总结与展望 36

5.1 总结 36

5.2 展望 36

参考文献 37

致谢 38

第1章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.1.1 研究背景

云计算究竟是什么？它是一种计算模型，经由网络来对可配置的相关共享资源池提供快捷的、按需求的、随时的访问操作，它可以对相应的资源实现便捷快速地提供，并实现相应资源的释放，这通过很小的管理工作量以及同相应资源者供应者间的交互操作实现。近来，传统的并行计算和网格计算等计算模式逐渐发展成为云计算。云计算既是一种新型的IT服务模式也可以说是一套能够提供强大计算资源的技术实现机制。在云计算中，用户可以通过网络根据自己的需求以易扩展的方式获得各种资源（如计算、网络、存储、应用等）[1] 。Openstack是现在十分流行的一个云计算管理项目，我这次毕业设计的任务是设计一个基于OpenStack的资源管理器。所以要对Openstack的国内外研究现状有一定的了解。OpenStack是一款开源项目，由Apache授权，OpenStack由美国国家航空航天局以及太空火箭合作研发并且发起， 这是一个已经开源的云计算管理平台，它由多个主要的组件组合起来一同完成具体的事务。OpenStack 开源项目包括两个模块部分：Nova模块 及 Swift模块，Nova是美国国家航空航天局进行开发的业务计算和虚拟服务器部署模块；Swift模块是火箭太空开发的云存储相关模块，Swift模块是分布式的，这两者可以一同用，当然也可以单独用。这款云计算管理平台几乎支持一切类型的云环境，OpenStack的目标是能提供实施起来简单、能够规模性的扩展的云计算管理平台。OpenStack由各种互补的服务来提供Iaas的解决方案，其中的每个模块服务提供了API来进行集成的操作。OpenStack的一个首要任务是来简化云的部署相关过程并为它带来优秀有效的扩展性。论文盼望能通过提供一定的指导信息，来帮助阅读者利用OpenStack前端部分管理并设置自己的私有云或公共云。OpenStack可以帮助相关服务商及相关企业内部实现类似于亚马逊ECtwo 以及 亚马逊Sthree 的云基础架构相关服务。OpenStack中还包含 Dell、Cisco等巨头公司的贡献和支持，它的发展速度非常快，而且有超越另一个业界领先的开源云资源管理平台 Eucalyptus 的态势。现在Openstack有了快速的发展，但是它的资源管理方面还是存在一些不足的地方，例如对云平台的资源没有相对应的检测功能，其集群扩展依赖人工部署配置等，openstack只提供了Iaas的能力，却未提供PaaS的能力。所以设计基于OpenStack的云平台管理系统是很有意义的，从而可以为Openstack平台提供有效的管理框架，资源检测模块可以准确获得资源的实时信息，资源管理器的设计从而实现了基于Openstack的资源管理，可以实现平台即服务。OpenStack的宗旨是能为公共云和私有云提供建设及管理的相关软件。OpenStack社区有超过1350名开发者与130家相关企业，所有这些相关机构与个人都将其作为Iaas相应资源具备的通用前端部分。

1.1.2 研究意义

以Openstack为代表的开源云平台有了快速的发展，但它的管理方面还是有一些不足的地方，例如对云平台的资源没有相对应的检测功能，其集群扩展依赖人工部署配置等，openstack只提供了Iaas的能力，却未提供PaaS的能力。所以设计基于OpenStack的云平台管理系统是很有意义的，从而可以为Openstack平台提供有效的管理框架，资源检测模块可以准确获得资源的实时信息，资源管理器的设计从而实现了基于Openstack的资源管理，可以实现平台即服务。改进OpenStack的相关资源管理系统是我的研究意义。

1.2 基于Openstack的云计算相关资源管理系统的研究现状

通常云计算相关资源管理技术包括了存储相关部分，进行调度的部分，网络管理相关部分，资源检测相关部分，高可用的管理部分，弹性拓展的部分等。下面进行按条陈述：资源检测部分：云管理平台的运行稳定与健壮性的具备是十分关键的，资源检测部分能够获取云计算管理平台下各类资源的信息与数据，是计费等功能的基础。弹性拓展的部分：云计算的一个相关重要特征是可缩放，弹性拓展功能让云计算环境下的多种类型资源能够拓展与回收，弹性拓展功能常包括集群的拓展与动态的扩容。存储相关部分：云计算资源管理平台常拥有大量的数据，存储管理部分负责对平台的存储资源空间及相应的数据进行管理。调度迁移部分：这是负载均衡的相关部分，云计算管理平台负责将高负载主机资源向低负载主机资源进行转移，这也是容错处理操作的基础部分。网络管理部分：云计算包含了许多子网，外网，内网等相关物理和虚拟网络资源，因为云计算具有多个租户的特性，云计算管理平台下的网络环境管理是十分关键的。资源检测部分：云管理平台的运行稳定与健壮性的具备是十分关键的，资源检测部分能够获取云计算管理平台下各类资源的信息与数据，是计费等功能的基础。OpenStack这个平台包含多个功能服务相应组件，它们各自独立的同时又相互联系，当用户开始执行管理的一系列操作时，常要使用组件所提供的一系列命令行工具来进行比较复杂的指令相关操作，特别是涉及多组件及多资源的管理操作时，复杂性和低效性十分明显，在OpenStack底层组件基础上来构建独立的一个管理平台常是实现云计算资源管理系统的方式。Horizon是OpenStack的一个组件[8]，这是一个python语言来编写的应对OpenStack的管理工具，Horizon提供用户通过这个界面对OpenStack的资源进行管理和操作的功能。它提供了基于OpenStack来构建web 管理系统的范本，但它对OpenStack平台的资源监控管理与进一步扩展方面存在一系列缺陷。进行云计算管理的相关技术常包括对云平台的各项功能和资源进行统一管理和操作，云计算相关资源管理技术的覆盖面较为广泛，文献[9]对私有云环境下云计算相关环境内部的虚拟资源的管理进行了一系列研究，并加以设计了一个私有云相关的云计算资源管理系统。

1.3 论文的主要工作

在论文开始我们会先介绍何为Openstack，云计算资源管理系统的作用，此类资源管理系统常用到的技术有哪些，资源管理系统有什么作用，被运用在哪方面等关于云计算资源管理系统的基础知识，让本文的逻辑更加清晰，更加让人理解。之后，我们将介绍我所设计的资源管理系统的具体功能，相关的参考文献都列在了正文中。本文的研究方向为云计算的管理和应用，相关研究和实验以开源云平台OpenStack作为基础，主要包含了以下内容：首先介绍OpenStack这个平台的相关背景，然后介绍构建云计算资源管理系统需要用到的相关技术，我这里用到的是Django框架，再一步步具体描述OpenStack的部署工作，包括单节点部署与多节点部署，这里涉及到大量Linux命令，最后章节涉及系统的相关构建工作，列出了各个功能组件所用到的代码：

第一章：绪论，描述了论文的研究背景，论文的研究意义，资源管理系统如何去构建等相关问题，这里是论文的一个概述，一览论文全貌

第二章：分析本论文用到的相关技术，包括Python的Django框架，ubuntu的相关操作，Linux的shell脚本，OpenStack的部署相关操作等，包括手动部署与自动化部署的操作

第三章：进行部署OpenStack的相关操作，OpenStack的部署是一个十分关键的操作，在这上面花费了不少时间，所以作为一个十分重要的部分进行相关的分析。

第四章．基于OpenStack的云计算资源管理系统的设计与实现。这里首先讨论云计算资源管理系统的应用，如何对云计算资源管理系统总体平台的架构与功能的相关模块进行一系列分析设计。后面对OpenStack 相关的资源管理功能的实现设计进行了详细的讲述。

第五章：总结与展望，分析本文的研究内容，分析其不足之处，展望之后的工作。

相关技术

2.1开发平台（软件）介绍

PyCharm简介

下面是pycharm的相关配置工作，这是一个好用的python IDE。Pycharm作为一款针对 Python的编辑器，配置简单、功能强大、使用起来省时省心，对初学者友好，这也是我使用Pycharm的原因。Pycharm提供了免费的社区版以及付费的专业版。其中专业版额外增加了一些功能，如项目模板、远程开发、数据库支持等。我认为Python使用免费的社区版已足够。但是我需要用到Python web功能，所以我下载的是pycharm的专业版本，其中安装过程照着提示一步步操作就可以了。要注意安装路径尽量不使用带有 中文或空格的目录，这样在之后的使用过程中可以减少一些莫名的错误。在配置过程中有一点要注意，

更改文件运行的时候，这里的三角和快捷键运行项目不会自动更改。所以经常会运行了错误的文件而没发现。所以推荐第一次运行使用右键的方式，将脚本切换之后再使用绿三角。

Openstack部署环境简介

OpenStack包括如该图所示的一些部件，这些项目的组合可以是自由的，因而满足在云平台的运用各种资源的用户，所以存储器，网络，虚拟机等能够容易并高效地管理，每个服务组件都提供了编程相关接口，用于Openstack queen的最新版本，这里包含当前的计算服务Nova的主要部件：我们经常会使用OpenStack的三个核心组件之一，这个组件就是Nova。Nova包括KVM，以及基于内核的VMWare虚拟机ESXi和Hyper-V。再者，Neutron服务用于管理OpenStack平台下的网络资源。它允许用户自定义所需的网络设置，启用或禁用VLAN，虚拟专用网络和其他类型的网络。它提供浮动的或者是专用的IP地址，对应的软件定义了有关入侵的检测以及相关的网络协议，还有负载均衡等一系列服务。接下来谈谈对象的存储服务Swift，这个组件是OpenStack的三个核心部件之一，与此同时也是OpenStack的一种主要存储技术，这个组件的原型能被识别为类似Aws.swift的简单存储服务。多个存储后端的实现是被其支持的。接下来是镜像服务的概述：创建镜像模板以快速创建虚拟机。视图可以上传并创建虚拟机映像模板文件，这意味着管理员可以设置虚拟机模板目录，以便用户选择并配置它们。看后端可以实现各种存储技术，整合图像。监测服务云高仪：云顶监测仪是一种监视系统，允许管理员使用云计算，包括访问用户资源并在整个云平台上汇总各种数据信息。身份和访问管理服务Keystone：OpenStack的前三个核心组件之一是OpenStack Shared Services代表。 Keystone是云计算中OpenStack用户身份验证和访问控制角色的主要工具。 Keystone允许管理员通过不同的规则来控制对不同用户的不同资源的访问。 Keystone支持令牌登录和传统的用户名和密码登录。 Dashboard Horizo​​n：这是由基于Python Django技术的OpenStack的图形用户界面提供的界面。基于Web的管理工具允许用户和管理员自动配置和管理云资源。

图2.1 Openstack各部件架构

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

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