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云计算-基于IaaS的云计算平台的研究与实现.pdf
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云计算-基于IaaS的云计算平台的研究与实现.pdf
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基于 IaaS 的云计算平台的研究与实现
I
基于IaaS的云计算平台的研究与实现
摘 要
随着近几年来虚拟化技术不断进步,网络带宽不断提高以及计算
机的能力不断拓展,这三种技术的结合产物——云计算得到了空前的
发展。云计算平台通过汇集各处的闲置计算资源,从而形成一个资源
池。用户通过平台提供的接口获取资源池中的资源:比如计算资源、
存储资源等。而在处理用户提交的任务时,平台会根据任务调度算法
将任务分配到选择的资源节点上完成工作。但是,公有云由于其不能
自定义任务负载均衡算法,从而会导致任务处理效率低下。如何搭建
用户的私有云,并且优化其任务负载均衡算法正逐渐成为当前的研究
热点之一。
本文以提高私有云平台中的任务负载均衡效率为研究目标,对如
何搭建私有云计算平台框架和任务负载均衡算法进行了研究。本文的
主要研究内容如下:
针对目前的云计算搭建框架,通过对比他们之间的特点,选择最
适合要求的私有云计算平台框架。本文重点分析了 OpenStack 云计算
框架,并利用该框架设计和部署了基于计算机集群的私有云计算平台。
此外,本文还研究了目前主流的云平台任务负载均衡算法。算法提出
了资源效益度的概念,在输入 DAG 任务数量不太大的情况下,通过
牺牲部分任务完成时间,显著提高了系统的任务负载均衡能力。
关键词: 云计算;IaaS 云计算平台;OpenStack;任务负载调度算法
万方数据
基于 IaaS 的云计算平台的研究与实现
II
RESEARCH AND IMPLEMENT OF CLOUD COMPUTING BASED
ON IAAS FRAMEWORK
Abstract
With the development of virtualization, improvement of network bandwidth and extend of
computing ability, cloud computing has developed a lot. The cloud computing platform gathers
idle computing resources, so that there is a resource pool which customer can get resource from
the pool. When the platform processes the task being assigned, it separates these tasks to some
nodes in the platform to complete the task via the task-scheduling algorithm. However, the public
cloud platform could not customize the algorithm, it has low efficiency in processing task. So,
how to build a private cloud platform and improve task scheduling algorithm of load balance are
becoming a hot research point.
This paper's goal is improving efficiency in task scheduling of load balance in private cloud
platform. Also, it has some research on task scheduling algorithms of load balance and building a
private cloud platform. The main content includes:
For those frameworks of cloud platform, we choose the frameworks that mostly match our
requirement. This paper firstly studies the OpenStack cloud framework, and use it to design and
deploy our private cloud platform. In the other hand, this paper also researches the most popular
task scheduling algorithm of load balance in cloud platform. It proposes a new algorithm. It sets a
new parameter that called "resource efficiency". When the quantity of input DAG task is not large,
the algorithm improves the ability of load balance in private cloud platform by reducing part of
task complete time.
Keyword: Cloud computing, IaaS, cloud platform, OpenStack, Load balance
万方数据
基于 IaaS 的云计算平台的研究与实现
III
目 录
第一章 绪论.................................................................................................................. 1
1.1 课题研究背景................................................................................................ 1
1.2 研究意义........................................................................................................ 2
1.3 国外云计算服务的发展现状........................................................................ 3
1.4 我国云计算服务的发展现状........................................................................ 5
1.5 云计算任务调度算法的研究现状................................................................ 6
1.6 研究内容........................................................................................................ 7
第二章 云计算概述及关键技术.................................................................................. 8
2.1 云计算概念...................................................................................................... 8
2.2 云计算发展历史.............................................................................................. 9
2.3 云计算分类.................................................................................................... 10
2.4 云计算的关键技术........................................................................................ 11
2.4.1 能源管理技术..................................................................................... 11
2.4.2 虚拟化技术......................................................................................... 12
2.4.3 海量数据管理技术............................................................................. 13
2.4.4 分布式存储技术................................................................................. 13
第三章 开源私有云平台 OpenStack 的设计与部署 ................................................ 15
3.1 私有云平台功能概述................................................................................... 15
3.2 主流开源云平台项目.................................................................................... 16
3.3 OpenStack 概述和特点 ................................................................................. 16
3.4 OpenStack 的高可用性解决方案 ................................................................. 17
3.5 OpenStack 私有云平台的设计 ..................................................................... 18
3.5.1 平台架构设计..................................................................................... 20
万方数据
基于 IaaS 的云计算平台的研究与实现
IV
3.5.2 集群节点设计..................................................................................... 21
3.5.3 网络拓扑设计..................................................................................... 22
3.5.4 协议设计............................................................................................. 23
3.5.4.1 消息处理协议................................................................................. 23
3.5.4.2 时间同步协议................................................................................. 23
3.5.5 应用层部署流程设计........................................................................ 24
3.6 云平台各服务组件部署.............................................................................. 24
3.6.1 Keystone 相关概念及介绍 .............................................................. 24
3.6.2 Keystone 的部署 ................................................................................ 26
3.6.3 Glance 相关概念及介绍 .................................................................... 28
3.6.4 Glance 的部署 ................................................................................. 29
3.6.5 Nova 相关概念及介绍 ..................................................................... 30
3.6.6 Nova 的部署 ..................................................................................... 31
3.6.7 Neutron 相关概念及介绍 ................................................................ 33
3.6.8 Neutron 的部署 .................................................................................. 34
第四章 云计算平台的应用........................................................................................ 36
4.1 虚拟网络及虚拟机实例创建....................................................................... 36
4.2 创建外部网络....................................................................................... 37
4.3 创建虚拟机实例................................................................................... 38
第五章 基于资源效益度的负载均衡优化算法........................................................ 41
5.1 相关概念介绍............................................................................................... 41
5.2 算法优化模型............................................................................................... 42
5.3 优化算法....................................................................................................... 45
5.4 实验与结果分析........................................................................................... 48
5.4.1 实验条件............................................................................................ 48
5.4.2 实验结果............................................................................................ 49
万方数据
基于 IaaS 的云计算平台的研究与实现
V
5.5 总结................................................................................................................ 52
第六章 总结与展望.................................................................................................... 54
攻读硕士学位期间主要研究成果.............................................................................. 56
参考文献...................................................................................................................... 57
万方数据
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