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openstack存储优化与负载均衡的研究与实现

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OpenStack存储优化与负载均衡的研究与实现

作者：李宜华南理工大学

学位级别：硕士

openstack是当前最为活跃的云计算开源项目之一,它提供了完整的基础设施即服务(IaaS)解决方案,可以搭建私有云平台向企业内部提供服务,也可以搭建公共云平台向外部提供云服务。openstack中的多个组件需要后端存储系统的支持,Glance组件... 详细信息

openstack是当前最为活跃的云计算开源项目之一,它提供了完整的基础设施即服务(IaaS)解决方案,可以搭建私有云平台向企业内部提供服务,也可以搭建公共云平台向外部提供云服务。openstack中的多个组件需要后端存储系统的支持,Glance组件负责存储镜像数据,Cinder组件负责存储云硬盘数据,Nova组件负责存储虚拟机数据。原生的openstack中Glance、Cinder、Nova的后端存储技术各不相同,openstack需要维护三个不同的后端存储来满足对象/块/文件等访问方式,这导致云平台系统维护成本高,组件之间交互性能较差,数据存储可靠性不高等问题。如何提供合适的存储系统,成为改善云平台性能的关键问题之一。随着云计算快速发展,越来越多的用户选择将应用服务部署在云平台中的虚拟机上。openstack虚拟机资源是预先分配的,当用户请求增多时,单一虚拟机将无法承受。目前,针对云平台中虚拟机的负载均衡研究不多,大多采用传统的动态负载均衡算法,整体效率不高。因此,如何结合openstack云平台的特点实现负载均衡,也是云平台亟需解决的问题之一。针对上述问题,本文研究并实现基于openstack云平台的Ceph统一存储技术和负载均衡技术,优化了系统的性能。首先,基于Ceph RBD构建openstack统一块存储系统。通过解决Glance镜像独立存储的问题,实现openstack镜像分层,优化软件部署,并为负载均衡提供支持。在此基础上,结合云平台的特点设计负载均衡策略,设计和实现了基于BP神经网络的负载预测算法和支持在线学习的执行方案。最后,通过对比实验验证了技术可行性,实验结论证明运用本文方法使得改进后云平台的性能得到较大提高。

关键词： openstack 负载均衡 Ceph统一存储镜像分层 BP神经网络

openstack开源软件开发者集体工作模式研究

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OpenStack开源软件开发者集体工作模式研究

作者：张潇大连理工大学

学位级别：硕士

开源软件项目,特别是大型开源软件项目的开发模式和协调机制是引起学界很大关注的研究课题。本论文以著名的开源云计算平台之一openstack项目为例研究大型开源软件的开发。研究主要包括下面三个方面。(1)首先以openstack的代码协作修订... 详细信息

开源软件项目,特别是大型开源软件项目的开发模式和协调机制是引起学界很大关注的研究课题。本论文以著名的开源云计算平台之一openstack项目为例研究大型开源软件的开发。研究主要包括下面三个方面。(1)首先以openstack的代码协作修订网络为主对openstack开源软件的人员组成模式进行研究。以该项目Git提交数据中父子哈希码关系为基础构筑代码协作修订网络,分析其结构与演化。并在此基础上探究openstack项目的内在的自发组织模式和人员集体工作模式。研究结果表明,openstack的开发可以看作一个具有稳定的中央节点群的网络型系统的集体知识创造活动。核心开发人员在其中起主导作用,但一般活跃开发人员从开发总工作量上是整个项目的主体。openstack的子项目与社区具有显著关联性。(2)协作网络的动态发展也显示了协作网络的社区与openstack子项目具有非常显著的对应关系。协作网络社区的发展轨迹清晰,社区与子项目的关联关系得到很好的维持。从开发者个人层面看,大部分开发者的开发工作重心始终集中于单个子项目。部分开发者显现了其主要工作内容在子项目之间的“漂移”,这种漂移主要出现于工作集中度较低的开发人员以及项目的核心开发人员(领导者)。在所检测到的开发活动“漂移”中,有较大部分是转向新加入的子项目,这显示了openstack项目中开发力量具有自发向新增子项目协调的趋势。(3)以openstack的基于时间序列对openstack开源软件开发人员的工作模式进行了研究。研究表明,项目开始时期是时间爆发性最高的一个时间段,即开发人员工作量最为繁重的一个阶段,以少量的人员支撑起了前期大量的代码编写工作,开发人员提交代码频率突然增加时,会影响在网络中与之关系密切的合作人员的提交代码频率也增加。但两人的工作模式并不会彼此干扰。这显示了openstack开源软件的网络会影响到每个开发人员的提交代码的频率,即开发人员的提交代码频率的快慢并不是仅由自身做决定的,但对于时间的安排却是由自己决定的。反映了开源软件的开发人员在工作量的安排上的“不自由”,但在时间的安排上却更自由的特性。本文的研究结果对于理解大型开源软件项目的自组织型开发人员协作结构的形成和演化,及大规模群体的社会化创新活动模式具有参考意义。

关键词： openstack 代码协作修订网络社区演化数据分析时间序列分析

openstack云计算平台在农业信息化中的应用

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OpenStack云计算平台在农业信息化中的应用

作者：张耀华中师范大学

学位级别：硕士

近年来,我国从资金、技术、人才等各方面都对农业信息化建设提供了大力的支持。由于云计算平台能够有效解决农业信息化资源不对称问题,实现一种新的信息化服务模式,从而降低农民信息消费成本,提高农民收入,成为目前政府以及企业大力发... 详细信息

近年来,我国从资金、技术、人才等各方面都对农业信息化建设提供了大力的支持。由于云计算平台能够有效解决农业信息化资源不对称问题,实现一种新的信息化服务模式,从而降低农民信息消费成本,提高农民收入,成为目前政府以及企业大力发展的信息服务平台。本论文基于openstack云计算平台,深入探讨其在农业信息化中的重要作用。该平台是由美国航空航天局与著名的研究机构Rackspace共同研发而成的。它具有Apache许可证,也是一项已获得认可的开放源代码项目。目前国内外有很多公司和相关专家都在参与其研究开发。其分布式架构可以针对不同的农业项目做出相应的模块,其兼容性可以实现农业信息化资源的迁移与应用,充分地利用农业信息资源。本论文首先介绍了国内外农业信息化以及云计算平台的研究现状,简要阐述了农业信息化、云计算、openstack云计算平台的一些基本知识。详细分析了openstack云计算平台应用于农业信息化系统中的可行性,以及云平台对农业信息化的影响和未来发展前景。基于openstack云计算平台的体系结构,提出了 openstack云计算平台的农业信息化系统应用模式。最后以湖北智慧农村网为案例,分析了该平台建设的重要性和可行性,详细讨论了平台的灵活性、兼容性和利用率。

关键词：农业信息化 openstack 云计算平台应用模式

基于Token选取的openstack单一平面网络建模方法

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计算机科学 2016年第11期43卷 66-70,106页

作者：李华邢熠张玉荣内蒙古大学计算机学院呼和浩特010021 内蒙古大学网络信息中心呼和浩特010021

CPN形式化建模适合为包含大量并发、通信、同步共享行为的软硬件系统建立形式模型,并完成系统功能和性能等方面的行为分析。在传统的CPN建模中,token的选取采用穷举法,由此造成生成的token数量较多、CPN模型生成的状态空间相当庞大甚至... 详细信息

CPN形式化建模适合为包含大量并发、通信、同步共享行为的软硬件系统建立形式模型,并完成系统功能和性能等方面的行为分析。在传统的CPN建模中,token的选取采用穷举法,由此造成生成的token数量较多、CPN模型生成的状态空间相当庞大甚至状态空间爆炸等问题。针对上述问题,提出将符号执行与CPN建模相结合,并在CPN模型的执行过程中采用一种基于token选取的方法,进而得到CPN模型的状态可达图。通过对openstack云平台支持创建的单一平面网络进行CPN建模,针对传统方法和所提方法生成的状态空间,分析了其规模的变化,验证了所提方法的有效性。

关键词： CPN 符号执行 token选择 openstack 单一平面网络

openstack云平台下的虚拟机监控与控制的研究与实现

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OpenStack云平台下的虚拟机监控与控制的研究与实现

作者：刘飞宇电子科技大学

学位级别：硕士

云计算作为一种技术，正越来越多的受到企业和政府的重视。在短短的几年里，高速发展的云计算已经成为最热门的技术之一。它帮助企业节约经济成本，帮助用户更好的利用网络资源，满足了用户的日常生活的需要。它把各种成本较低的硬件，... 详细信息

云计算作为一种技术，正越来越多的受到企业和政府的重视。在短短的几年里，高速发展的云计算已经成为最热门的技术之一。它帮助企业节约经济成本，帮助用户更好的利用网络资源，满足了用户的日常生活的需要。它把各种成本较低的硬件，软件资源结合起来，组成一个整体的具有强大计算能力的平台，为用户提供各种计算资源和服务。从谷歌2003年发表的核心论文开始，到2006年亚马逊把云计算技术的商业化，再到AT&T提供的主机托管服务，云计算发展为从内部IT系统到提供公共服务，从大量浪费资源到节约成本的工具。openstack云计算平台就是在这样的环境下产生起来的。本文首先阐述云计算的概念、发展，然后讲解了几种常用的云计算平台架构及其特点。接下来介绍了虚拟化技术，分析了几种常用的监控技术。结合虚拟机监控和控制的特点，分析了监控系统所使用的分布式数据库系统Cassandra和数据传输、通信的JSON格式数据以及虚拟机监控和管理的libvirt的特点。然后对虚拟机的监控和控制的需求进行分析，提出了一种对openstack云平台下的虚拟机监控的方案。通过监控代理，获取监控的虚拟机的性能信息，然后发送给监控服务器。监控服务器接收到监控的信息后，把监控的信息录入数据库。用户可以通过监控的界面或者API查询到监控的数据信息。监控代理采用心跳机制，每隔一段时间向监控服务器发送监控数据。关于虚拟机实例的控制，首先研究了云环境下虚拟机操作的流程特点，设计和实现了Portal Server来控制虚拟机实例。对于用户提交的虚拟机控制的请求，首先要通过VM的管理服务，接受用户的请求，然后通过统一的接口，来与openstack进行交互来操作虚拟机实例，从而实现对它的控制。本论文相关的先进性工作主要体现在以下的两个方面：（1）运用消息传输机制来解决监控代理与数据库之间以及监控服务器和监控请求客户端之间一对多的消息传输来实现高效的监控数据的传输。（2）提出了一种针对openstack云环境下虚拟机监控的方案。由于openstack本身没有提供虚拟机监控的应用，本文能够很好的弥补其不足，而且提供良好的监控接口。

关键词：云计算虚拟机监控虚拟机控制 openstack

openstack分布式虚拟路由及带宽分配策略研究

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OpenStack分布式虚拟路由及带宽分配策略研究

作者：郑泽丹华南理工大学

学位级别：硕士

云计算是新型的计算资源、网络资源和存储资源的交付模式和商业模式,通过动态可伸缩的虚拟化资源提高服务。openstack作为目前活跃度依旧高涨的开源云平台项目,凭借其高效的社区开发和灵活的部署模式,获得企业界和学术界的广泛关注。目... 详细信息

云计算是新型的计算资源、网络资源和存储资源的交付模式和商业模式,通过动态可伸缩的虚拟化资源提高服务。openstack作为目前活跃度依旧高涨的开源云平台项目,凭借其高效的社区开发和灵活的部署模式,获得企业界和学术界的广泛关注。目前部署openstack均采用传统的网络架构,集中式的网络服务使得网络节点容易出现网络瓶颈如单点失效及网络负载过大等问题,因此如何减小网络节点的流量负载成为改善云平台的关键问题之一。openstack云平台提供的实例,一部分为基础应用,提供单个应用服务给用户,另一部分作为租户虚拟机提供给用户使用,该类虚拟机上可部署多个应用。随着用户需求的加大,云平台存储的数据量增加,对云平台网络资源的竞争也越来越大。为了解决数据存储维护困难的问题,云平台已采用Ceph实现后端统一块存储系统,创建的实例会在各个计算节点上进行调度从而实现负载均衡。而对于网络资源的竞争问题,可以采用静态或者动态分配带宽的方法解决,但静态分配的方式资源利用率低,传统的动态带宽分配方式无法保证应用的网络QoS。因此,如何动态分配虚拟机的带宽也是云平台亟需解决的问题之一。针对上述问题,本文首先研究了分布式虚拟路由技术,并应用在openstack云平台上实现了集群网络的高可用,解决了网络节点的性能瓶颈。在此基础上研究单应用服务虚拟机及多应用服务虚拟机的带宽动态分配策略。研究针对单个应用的虚拟机流量特性,提出容忍时延保证改进有效带宽的计算方式,克服了只有丢包率保证的缺点,使用ARIMA模型建模并预测未来一段时间内单应用虚拟机的网络负载状态,从而实现单应用虚拟机带宽的动态分配,并实验验证了该策略相比较传统策略具有保证应用网络QoS的优势。针对多应用服务虚拟机,提出基于z-分数的尖峰检测算法检测用户虚拟机的流量波动程度,并由此提出通过宽松的带宽保证的方式实现虚拟机多个应用的网络QoS保证。最后对openstack云平台系统进行性能测试,实验结果表明改进后的云平台网络性能有了较大提高。

关键词： openstack 分布式虚拟路由流量特性时间序列分析带宽分配

openstack的私有云环境下信息监测系统的应用研究

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OpenStack的私有云环境下信息监测系统的应用研究

作者：黄艳霞郑州大学

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自云计算的概念在2007年被提出以来,其商业模式在工业界获得了广泛的认同和应用,引发了新的技术变革和新的IT服务模式。而私有云凭借其安全性、可控性以及有效利用资源等特性,成为了众多企业相继构建云环境的基础。但如何及时、有效的... 详细信息

自云计算的概念在2007年被提出以来,其商业模式在工业界获得了广泛的认同和应用,引发了新的技术变革和新的IT服务模式。而私有云凭借其安全性、可控性以及有效利用资源等特性,成为了众多企业相继构建云环境的基础。但如何及时、有效的对其物理机和虚拟机进行系统信息的监测,进而能够及时发现和排除故障成为关键问题。为此openstack开源云平台应运而生,但是其Ceilometer项目本身的监控功能并不完善,只提供了对虚拟机的监控,并没有对物理机进行监控。基于上述问题,本课题对私有云环境下的信息监测系统进行了设计和实现。本文以openstack云平台和电科院桌面虚拟化系统为基础,首先对信息监测系统中的物理机监控需求和虚拟机监控需求进行分析,完成了openstack Ceilometer的监控功能的设计:虚拟机的监控信息通过Ceilometer自身所提供的功能进行获取,物理机的监控信息则通过对Ceilometer物理机监控项的采集模块、传送模块、存储模块这三部分的设计来完成信息的获取;另外根据系统的报警需求完成了物理机的报警监控模块的设计;最后根据上述设计实现了信息监测系统。该信息监测系统为云平台运营人员提供了一套可视化的数据显示和分析界面,便于工作人员快速定位故障位置,并及时有效地排除故障,为桌面虚拟化系统的日常运行和维护提供一定的保障,满足了中国电子科学研究院对云平台系统的监控需求,并且对openstack Ceilometer监控功能进行了补充和完善,为其他类似的系统提供了参考价值。

关键词：信息监测系统私有云 openstack 物理机监控虚拟机监控

openstack云平台的虚拟机资源调度技术的研究

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OpenStack云平台的虚拟机资源调度技术的研究

作者：陈昊成都信息工程大学

学位级别：硕士

云计算技术在各个国家得到了广泛的重视并取得了飞速的发展。随着云用户数量的增加以及云服务规模的不断增大,云数据中心的规模也急剧增加。如何更好的来对物理机的资源进行分配、改进虚拟机的资源调度机制以提高整个云平台的资源利用... 详细信息

云计算技术在各个国家得到了广泛的重视并取得了飞速的发展。随着云用户数量的增加以及云服务规模的不断增大,云数据中心的规模也急剧增加。如何更好的来对物理机的资源进行分配、改进虚拟机的资源调度机制以提高整个云平台的资源利用率、资源均衡度以及降低整个云系统的能耗成为当前业界研究的热点问题。目前,openstack云平台可以通过Dashboard管理界面或者通过命令nova live-migration手动的实现迁移虚拟机,缺乏完善的虚拟机的自主迁移以及目标物理主机的选择机制。而且,openstack中内置的目的主机选择算法单一,只是经过主机过滤后按照所剩余的内存量排序,优先选择内存剩余量最大的主机作为目的物理主机。针对上述问题,本文首先深入研究了openstack内部资源调度的机制,分析了openstack内置的调度算法的不足。然后,研究了近几年国内外流行的虚拟机的调度策略。最后提出了一种基于蚁群算法的改进的多目标优化部署策略,该算法能更好的对虚拟机进行动态的整合。在CloudSim仿真云平台上的仿真结果表明该算法能有效的平衡多个相互冲突的目标,既提高了整个云平台的资源利用率、资源平衡度又降低了整个系统的电量消耗。云系统在运行一段时间后,服务器之间会出现负载不均衡的现象。一部分服务器随着应用的增加导致该节点负载的增高。由于每台服务器的资源是有限的,因此负载增高会导致用户的服务质量下降。一部分服务器会随着应用的减少,造成运行在负载较低的情况,大量的低负载服务器造成了电量的严重浪费。所以,在openstack中需要一个合理的虚拟机的动态调度算法来补充原有的算法的不足。针对这个问题,本文提出了一个双阈值加多目标优化的虚拟机动态调度算法,然后从系统资源监控、资源调度时机的选择、待迁移虚拟机的选择到迁移物理机的选择四个方面来阐述该策略。该迁移策略采用时间预测来选择虚拟机迁移的时机,使用多目标优化算法来选择合适的物理机作为迁移的目标主机。为了避免群聚效应,设计了基于概率选择的物理主机选取算法。最后通过在云仿真平台CloudSim上的仿真,结果表明该算法耗电量、用户SLA违背率、资源均衡方面有了比较显著的提高。

关键词： openstack 资源调度动态迁移多目标优化

基于openstack的高吞吐量路由仿真技术研究

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计算机工程与应用 2018年第22期54卷 74-79页

作者：翟孟冬姜鑫王晓锋江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 江南计算技术研究所江苏无锡214083

融合了轻量级虚拟化、全虚拟化以及SDN技术的openstack云平台具有逼真度高、可扩展性强等优势,可有效满足网络仿真的大规模、高逼真、灵活构建的需求。在网络仿真层面,openstack的neutron机制支持三层网络高逼真仿真,可为各虚拟设备的... 详细信息

融合了轻量级虚拟化、全虚拟化以及SDN技术的openstack云平台具有逼真度高、可扩展性强等优势,可有效满足网络仿真的大规模、高逼真、灵活构建的需求。在网络仿真层面,openstack的neutron机制支持三层网络高逼真仿真,可为各虚拟设备的无缝通信提供便利,但其虚拟路由器qrouter只能够转发直连网络的数据,难以构建复杂的仿真网络。为此,基于openstack平台,提出了一种基于集中式路由引擎与分布式路由部署的路由仿真技术。实验表明,该方法不仅可以基于qrouter构建复杂的仿真网络,而且具有高吞吐量的优势。

关键词： openstack 路由仿真高吞吐量路由引擎路由计算