【摘要】：隨著云計算的快速落地與崛起,互聯(lián)網(wǎng)IT行業(yè)隨之高速發(fā)展,越來越多的傳統(tǒng)企事業(yè)單位的IT服務正在朝著更加智能便捷和高效的方向發(fā)展。云計算的思想也影響著越來越多的研發(fā)人員。其核心是將一切計算業(yè)務放在云端,在充分利用空閑物理硬件資源的同時可以滿足更多的業(yè)務需求,完成資源的統(tǒng)一管理和數(shù)據(jù)集中放置,彌補了傳統(tǒng)IT行業(yè)中資源分散浪費、疏于管理的難處。云計算的一大核心技術(shù)就是將一切硬件資源虛擬化,因此虛擬化技術(shù)是目前各大技術(shù)廠商爭相研究的問題。從底層虛擬化的實現(xiàn)如KVM、Xen、HyperV等技術(shù)到虛擬化管理平臺如OpenStack、CloudStack等,正在逐漸的豐富虛擬化這一領(lǐng)域,可以說硬件資源虛擬化技術(shù)在云計算中扮演尤為重要的角色。本文研究背景為實驗室使用的虛擬化平臺,對其現(xiàn)有功能進行分析,發(fā)現(xiàn)其存在諸多亟待解決的問題,如無法避免的單機故障、缺乏鏡像管理與負載監(jiān)測機制以及備份方案。在此前提下本人深入學習并研究了KVM虛擬化技術(shù),開源Ceph存儲系統(tǒng)以及目前熱門的OpenStack平臺,在詳細了解了其涉及的核心理念與設(shè)計思想后,針對現(xiàn)在的虛擬化平臺提出了全新的架構(gòu)設(shè)計以達到平臺服務的高可用。架構(gòu)設(shè)計中首先將主機與虛擬機磁盤鏡像分離,主機被視作計算節(jié)點組成計算集群,避免單機運作。然后通過Ceph構(gòu)建分布式存儲集群實現(xiàn)虛擬機鏡像以及磁盤的共享存儲和備份。同時研究了基于Ceph RBD塊設(shè)備運行虛擬機的方案,以簡化計算節(jié)點的工作。最后設(shè)計了集群監(jiān)測模塊和基于綜合負載的誤差修正預測算法來調(diào)度虛擬機,實現(xiàn)系統(tǒng)的負載自動平衡。經(jīng)過測試,本文設(shè)計并實現(xiàn)的高可用虛擬化平臺能夠提供穩(wěn)定可靠的虛擬機服務,靈活的虛擬機遷移機制和鏡像存儲方案保證了平臺的效率與穩(wěn)定性。全新架構(gòu)下的虛擬化平臺分為存儲集群、計算集群、管理中心以及監(jiān)測四大模塊,降低了系統(tǒng)耦合性,利于平臺擴展和后續(xù)研究。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP393.09;TP302
【圖文】：

此外會檢測自身與其他 OSD 節(jié)點狀態(tài)向 Monitor 匯報；Ceph 于訪問集群中的存儲數(shù)據(jù)。Ceph 具備完全去中心化分布式的存儲結(jié)構(gòu)[32]。集群 OSD 節(jié)點通過交換設(shè)備進行通信。此外集群中將在多個物理節(jié)點上設(shè)置 Ceph Monitor，組成，共同監(jiān)測 OSD 集群的運行狀態(tài)，根據(jù) OSD 集群的變化調(diào)整副本數(shù)據(jù)保證數(shù)據(jù)副本可用。同時 Monitor 會處理和響應外部的請求，通過 CRUS訴客戶端所請求的數(shù)據(jù)放在哪個 OSD 節(jié)點上。分布式文件系統(tǒng)都會面臨是數(shù)據(jù)副本的一致性，Ceph Monitor 采用 Paxos 分布式一致性算法[33]來保據(jù)副本的一致性，Paxos 算法每次只會產(chǎn)生一個決策，在生產(chǎn)環(huán)境下一般 Monitor 數(shù)據(jù)一致性的同時也可以避免存儲集群的單點故障問題[34]。.2 Ceph 數(shù)據(jù)尋址方式Ceph 集群通過 CRUSH（Controlled Replication Under Scalable HashiUSH）算法[35]計算數(shù)據(jù)位置，數(shù)據(jù)尋址過程如圖 2-7 所示，每個 OSD 以及可通過 CRUSH 算法計算數(shù)據(jù)的位置。

操作系統(tǒng) 硬件信息 數(shù)量 用途說明CentOS Linuxrelease 7.6CPU：Intel Xeon(R) E5 2.20GHz*4內(nèi)存：Samsung 1066Hz 16GB*6硬盤：480GB*1, 4TB*23三臺服務器均作為 OSD 節(jié)點和 Monitor 節(jié)點，Monitor 之一作為 Admin 節(jié)點CentOS Linuxrelease 7.6CPU：Intel Xeon(R) E5 2.20GHz*4內(nèi)存：Samsung 1066Hz 16GB*6硬盤：480GB*1, 4TB * 14四臺服務器均作為計算節(jié)點，其中一臺部署虛擬化管理系統(tǒng)5.2 平臺功能測試5.2.1 功能測試(1) 計算節(jié)點管理展示管理員登錄系統(tǒng)后首先可以看到當前計算集群下得所有計算節(jié)點的基本信息，頁面展示效果如下如圖 5-2 所示。

圖 5-3 創(chuàng)建存儲池操作(3) 卷設(shè)備管理點擊存儲池名稱可以查看在當前存儲池下的所有塊設(shè)備信息，列表中的Watcher 列代表了當前塊設(shè)備是否正在被使用。通過右上角下拉框可以切換存儲池可查看對應存儲池的塊設(shè)備，塊設(shè)備的名稱統(tǒng)一由 rbd 開頭，用戶不能獨立創(chuàng)建塊設(shè)備，只能通過創(chuàng)建虛擬機或磁盤的方式創(chuàng)建塊設(shè)備，因此此處的塊設(shè)備列表僅作展示使用。詳情如圖 5-4 所示。

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