摘 要

随着全球范围内经济与网络IT科技的快速进步，数量庞大的用户与各类人员通过各种各样的设备连接到INTERNET中，进而形成了大规模数据与大规模用户的处理瓶颈，所以互联网中的大量并发访问和海量的数据处理的难题都急需解决。这些都对互联网中目前所支持的网络服务发起了新的挑战，在新的挑战与市场中潜在的巨大商机的促使下，“云计算”引领着全球科技信息的进一步发展。

基于此背景下，本文首先基于对云计算的发展背景和历程做一详细的阐述，并对国内外云计算的发展现状做一对比，接着详细介绍了云计算发展过程中的各项关键性技术，然后在此基础上着重对开源云计算管理平台OpenStack进行了研究，最后结合现有的实验环境针对OpenStack设计并部署了一个小型的OpenStack云计算管理平台。

关键词: 云计算；开源云计算平台；OpenStack；虚拟化

Abstract

With the rapid developments of the social economic and the Internet technology, more and more people are connected to the Internet via a variety of intelligent terminals. Then, big data and large user problems cause the large number of concurrent access to the Internet and massive data processing. All of these are the new challenges to the existing IT services on the Internet. Under the new challenge and great business opportunities, "Cloud computing" leads the further development of the world's scientific and technical information.

Based on this background, this paper is first based on cloud computing development background and history to make a detailed exposition, and contrasts the development of domestic and foreign cloud computing, then, the key technologies in the development of cloud computing are introduced in detail. On this basis, the paper focuses on the open source cloud computing platform OpenStack. Finally, I designed and deployed a small OpenStack cloud computing platform combined with the existing experimental environment for OpenStack.

Keywords：cloud computing ；Open source cloud computing platform ；OpenStack；

Virtualization

目录

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摘要 I

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究内容及意义 2

1.3 论文组织结构 2

第2章 云计算概述及关键技术 4

2.1 云计算概述 4

2.1.1 云计算的概念 4

2.1.2 云计算的发展历程 5

2.1.3 云计算的分类 6

2.2 云计算关键技术 8

2.2.1 虚拟化技术 8

2.2.2 数据存储与处理技术 10

2.2.3 虚拟化资源管理与调度技术 10

2.2.4 能耗管理技术 10

2.2.5 高速网络技术 11

2.3 本章小结 11

第3章 开源云计算平台 OpenStack 12

3.1 OpenStack平台简介 12

3.2 OpenStack的主要组件 12

3.3 OpenStack的概念架构 14

3.4 OpenStack的逻辑架构 15

3.5 OpenStack的物理架构 16

3.6 OpenStack的关键技术 17

3.6.1 REST 17

3.6.2 WSGI 18

3.6.3消息队列- AMQP 18

3.6.4 Libvirt库 19

3.7 本章小结 19

第4章 OpenStack云计算管理平台的部署和实践 21

4.1 OpenStack云计算管理平台的部署 21

4.1.1 系统架构设计 21

4.1.2系统环境部署 22

4.1.3 系统部署过程 23

4.2 本章小结 37

第5章 总结与展望 37

参考文献 38

致谢 40

第1章 绪论

1.1 研究背景

随着全球社会经济与网络IT科学的迅猛发展，云计算一路高歌猛进的带领着全世界IT界从业人员向新的进程出发，这是科学信息技术发展新的起点，也是新一代IT技术的前进方向。云计算是信息技术的最新成果，其与生俱来的低成本性、可控性和灵活性为IT服务模式带来了新的生机^[1]。云计算所具有的按需按量付费的特性将为企业大幅降低管理成本与营运成本做出巨大贡献，这为企业解决现在面临的IT服务架构问题开辟了新的出口。

在互联网技术高速发展的背景下，越来越多的用户通过使用互联网作为媒介来进行外界通信^[2]，大量使用网络服务的用户同快速发展的IT技术相辅相成，一则各种客户端和各式各样的智能设备基本人手一部，二则大规模并发访问请求同时访问网络服务器，这种“大量用户”的现象给网络服务带来了巨大的压力，同时对企业的网络服务提出了更高的要求。

随着“大规模用户”同时对网络服务的并发访问，网络中每个节点与其它任意节点相互之间都会产生交叉信息数据^[3]，加速了数据的产生、传播以及衍生速度，这使得数据的增长速度变得极为迅速，进而形成了网络中的“大数据”问题。大规模数据在为企业带来巨大利润的同时，也给企业造成巨大的处理压力，此外大量数据的存储问题也十分令人头痛。

一方面，企业在建立数据中心时，考虑到网络访问量突然增大的情况^[4]，一般情况下必须根据峰值情况来规划容量，这样就造成企业存储能力不能得到完全的利用。像这种为了应对企业重要业务周期性或突发性需求而在网络服务中留有一定余量而使得企业资源使用率低下的情况，会造成企业资源极大的浪费和数据冗余。

另一方面，企业在建设网络服务IT系统的过程中，如果按照传统的网络架构方法将花费大量的人力、物力成本去维持自身的IT服务系统，而随着“大用户”、“大数据”问题的不断加剧，企业的网络维护成本也将会越来越高。