基于OpenStack私有云平台构建及高可用实现

鄢鄢鄢Vol.35第35卷No.12第12期Journal绥of化Suihua学院学University报2015Dec年.122015月基于OpenStack私有云平台构建及高可用实现杨军彭兴闫格渊闽南师范大学粒计算重点实验室福建漳州363000冤摘要院随着云计算技术的快速发展,开源云计算技术以其巨大的优势赢得了广泛的关注遥文章介绍了OpenStack云平台的基本架构和组件功能,并利用自动化部署工具Fuel构建了4个节点的OpenStack私有云平台遥在此基础上,说明了OpenStack高可用性的实现方式袁并通过Galera实现了后端数据库的高可用遥关键词院云计算曰OpenStack曰Fuel曰高可用中图分类号院TP393文献标识码院A文章编号院2095-0438渊2015冤12-0145-04自2006年Google提出野云计算冶的概念袁云计算便影响Keystone尧Glance尧Ceilometer尧Heat尧Trove尧Sahara[6]着整个计算机行业遥同时袁随着云计算的快速发展袁开源云计云平台相比袁OpenStack具备以下的优势[7]遥与其它开源算技术也已成为云计算行业不可忽视的力量遥开源云计算以合的结构袁模块清晰袁添加新的功能组院OpenS件时tack非常是简松单耦曰其独特低成本尧开放性尧灵活性和创新性赢得了广泛的关注袁OpenStack的API是基于RESTful的API袁用户可以很好的做逐步成为云计算基础架构的一种重要解决方案[1]到二次开发遥公司和研究机构都采用开源云计算技术构建私有袁一云些平商台以业供内部使用和研究遥目前袁业界处于领先地位的开源云计算一尧OpenStack的基本架构项目有OpenStack尧Eucalyptus[2]袁其中OpenStack的关注度最尧高OpenNebula[3]和CloudStack[4]等且发展最快速遥OpenStack云平台基本架构[8](如图1)袁分为5个部分院仪OpenStack是一个由美国国家航空航天局(NASA)和美表板(Dashboard)尧计算(Computing)尧网络(Networking)尧存储国Rackspace公司合作研究发起的项目袁OpenStack是一个(Storage)和共享服务(Sharedservices)遥IaaS(InfrastructureasaService)层的软件袁其目标是提供可靠的计算服务(Nova)袁其作用是在OpenStack环境中管理虚拟云部署方案及良好的扩展性遥项目每半年发布一个新版本袁机的生命周期袁包括虚拟机的生成尧调度尧停止等遥版本号以字母表顺序命名袁从第一版的Austin(2010.10)到最存储服务袁分为块存储(Cinder)和对象存储(Swift)遥块存储新版的Kilo(2015.4)袁已发布了11个版本遥目前袁OpenStack由是为运行的虚拟机提供持久的逻辑卷服务袁对象存储服务则11个子项目组成袁包括Horizon尧Nova尧Swift[5]尧Neutron尧Cinder尧用于存储和检索任意的非结构化数据袁并具有强大的扩展尧收稿日期院2015-07-31作者简介院杨军(1990原)袁男袁浙江江山人袁闽南师范大学粒计算重点实验室硕士研究生袁研究方向院信息安全遥基金项目院漳州自然科学基金项目渊ZZ2012J03冤遥. All Rights Reserved.

冗余和持久特性遥访问虚拟机袁具体网络配置及网络用途如表1所示遥网络服务(Neutron)袁用于OpenStack实例之间的网络连表1云平台的网络配置接袁具有可插拨的特性袁用于支持一些流行的供应商和技术遥名称Vlan网络说明仪表盘(Horizon)袁提供一个Web图形化的管理界面袁用Admin10.20.0.0/24Fuel部署尧管理网络于支持用户和OpenStack底层服务的交互袁例如袁虚拟机的Private1.168.111.0/24虚拟机间通信的私有网络创建尧重启及停止等遥存储102192.168.1.0/24OpenStack存储网络共享服务袁分为身份认证服务(Keystone)尧镜像服务管理101192.168.2.0/24OpenStack管理网络(Glance)和监控服务(Ceilometer)遥身份认证服务为其他服务提Public192.168.10.0/24外网访问虚拟机网络供身份认证和授权遥镜像服务为虚拟机的镜像文件提供存储和检索服务遥监控服务用于为计费尧监控尧统计等服务提供数安装渊动二作冤袁云其部平台署的过登程录大遥概配需置好要3安个装小环境时袁相的对于参数命之令后行袁执行安据的支撑遥装和源码安装袁安装是非常快速的遥云平台部署好之后袁就可以通过账号尧密码来登录云平台遥登录之后的界面如图2所示遥图1OpenStack基本架构图2云平台的登录二尧部署OpenStack云平台三尧OpenStack云平台的高可用性OpenStack的部署方式有很多种袁一是编译包的安装方式袁只需要使用apt-get命令即可袁这种方式可以帮助用户快随着云技术的不断发展袁云平台对高可用性的要求越速熟悉OpenStack的各个组件曰二是源码的安装方式袁其优来越多遥系统高可用要求系统的线上时间超过99.99%或更势在于安装更加灵活曰三是使用第三方的工具进行安装袁例多[10]如devstack脚本袁Fuel工具等袁采用这种方式可以达到快速统必须袁就是保证说系统一年在的失宕效机1~2时间分不钟能之内超过恢一复个使小用时遥单袁高点可故用系障是安装的目的遥在本文中袁采用的是MirantisFuel多节点方式影响系统高可用的一个重要方面袁单点故障是指单个服务发部署云平台遥Fuel是OpenStack的一个野一键部署冶的工具袁生故障时波及到整个系统袁从而导致系统其他服务的不可提供了一个直观的图形化界面袁其功能有PXE方式的操作用遥OpenStack被设计成可以通过增加冗余来消除单点故障袁系统安装袁关键业务的健康检查和日志实时查看等遥用户只但是袁需要使用者自己配置环境遥需配置一些基本的信息袁就可以自动化的部署云平台遥渊一冤部署规划遥本次部署使用四台Dell服务器袁1台作渊1.一应冤用服务OpenStack的自高动可迁用移的遥实现OpenS方式tack遥云平台是由后端数为控制节点袁其余3台作为计算节点遥CPU为双路24核的据库尧消息队列以及各个子项目的服务一起协同工作袁实现野Intel(R)Xeon(R)CPUE5-**************冶袁控制节点内云平台高可用就需增加这些服务的冗余袁而这些服务主要可为48G袁计算节点内存为64G遥每台服务器挂载3块1T的存硬以通过配置成野主/主冶或野主/从冶两种模式来增加冗余遥盘袁一块作为系统盘袁其余两块用作统一存储袁存储采用Ceph[9]来实现遥每个服务器配置两张1.0Gbps网卡袁一张网卡准备野的主状/态从袁冶一模旦式主是指实例当失主效实袁例冗工作余实时例袁接冗替余主实机例的工作处于监以控上配置Fuel部署管理网络尧私有网络尧存储网络和达到服务的高可用遥野主/从冶模式可以通过Pacemaker搭配OpenStack管理网络袁以Vlan分隔袁外网通过另一张网卡来Corosync的方案[11]来实现遥这是一个为Linux平台提供服务. All Rights Reserved.

高可用性的解决方案袁同样适用于OpenStack组件遥在3台MySQL主机上的任意一台进行遥主要步骤是创建5Pacemaker需要Corosync来实现集群的通信和管理袁采用心个数据库nova尧keystone尧neutron尧cinder尧glance并分配访问权跳机制来判断对方是否失效遥如果超过一定的时间没有收到限遥此时袁用户只需将配置文件中关于数据库的连接部分修某服务器的心跳信息袁则判断该服务器处于失效状态袁集群改为野connection=mysql://nova:123456@192.168.2.201/nova冶即将此服务器上的应用迁移到其他的服务器上运行遥可以连接到的某一台服务器来使用数据库服务袁数据会同步工作野状主态袁/主主实冶例模和式冗是指余实服务例之的主间相实互例监和测冗遥余在实这例种情同时况处下于到其余的两台数据库中遥但这样仍会存在问题袁如果连接的袁数据库不能提供服务袁就需要用户手动的修改OpenStack中当主实例失效时袁冗余实例还在继续工作袁不会对用户产生的配置文件中数据库的连接部分来实现数据库的重新连接遥影响遥野主/主冶模式可以在所有的实例前端增加一个负载均衡的服务袁对客户端的请求进行负载均衡遥2.物理网络的高可用遥云平台使用的网络一旦失效袁就会导致服务的数据中断袁服务也将不可用袁可以通过网卡绑定来解决这个问题遥网卡绑定是将两个或两个以上网卡捆绑成一个虚拟的网卡袁而使用同一个IP遥网卡绑定可以配合交换机一起使用袁将每块网卡连接到不同的交换机袁在出现如交换机失效的网络异常时袁也可以保证网络的不中断遥图3集群的网络逻辑图3.配置OpenStack数据库集群遥为了解决上述问题袁可以Keystone渊二冤尧Neutron高可用应尧Cinder用案例尧Glance遥在OpenS项目tack都需的要云用平到台数据库服中袁Nova尧在数据库集群前面采用负载均衡袁使用的是Haproxy和务袁常用的是MySQL数据库遥在自动化的部署中袁数据库部keepalived的方案遥Haproxy是提供高可用性尧负载均衡的代署在OpenStack的控制节点上袁存在一个单点故障的问题遥理袁keepalived实现一个双机热备的功能袁避免代理服务器的如果这一个数据库失效袁就会导致其他的服务不可用遥本文单点故障遥在3台MySQL服务器的前端增加2个Haproxy采用的是使用Galera插件来实现MySQL的高可用遥的代理袁就可以在配置文件中使用虚拟的IP(192.168.2.220)MySQL/Galera是一种多主同步集群袁但只限于使用MySQL来进行数据库的连接袁用户的请求先发到代理服务器上袁然的InnoDB引擎袁集群中任意节点的数据库都能进行数据的后根据负载均衡策略袁分配到具体的MySQL服务器上执行遥读和写袁数据库之间的复制是基于row的并行复制袁比传统一旦第一个节点上Haproxy失效袁第二个节点就会接管代理的MySQLReplication更加快速尧高效遥服务袁保证数据库服务的可用性遥1.安装MySQL集群遥文是采用5台普通的PC机来实在本次实验室中袁把原来的控制节点上的数据库数据复现袁分别为3台MySQL服务器和2台代理服务器袁系统是制到Galera集群中袁可以重新登录到Dashboard页面袁在第Ubuntu12.04服务器版袁数据库是MySQL5.5的版本袁一个代理服务器人为关机之后袁Dashboard页面仍能刷新袁说Galera的版本是2.99袁具体服务器主机名尧IP如表2所示袁表明第二个代理服务器接管了服务袁没有发生单点故障遥格最后一行是虚拟IP遥集群的网络逻辑图如图3所示遥表2集群的角色分配情况四尧结语HostnameIPRoleM1192.168.2.201Mysql/GaleraM2192.168.2.202Mysql/Galera本文介绍了开源云平台OpenStack的基本架构以及各个M3192.168.2.203Mysql/Galera组件的功能袁并利用MirantisFuel自动化部署工具搭建了一个Ha1192.168.2.218Haproxy+keepalived包括1个控制节点袁3个计算节点的OpenStack的私有云平Ha2192.168.2.219Haproxy+keepalived台袁在此基础上袁说明了如何实现OpenStack在软件和硬件两192.168.2.220虚拟IP方面的高可用袁并采用Galera插件和负载均衡的方案实现了2.配置OpenStack数据库集群遥在配置OpenStack数据OpenStack云平台后端数据库的高可用性袁避免数据库因单点库集群时袁可以根据OpenStack官方文档的说明进行配置袁故障而导致其他服务的失效袁提高了云平台的实用性遥. All Rights Reserved.

参考文献院群的高可用性的设计与实现[J].西安文理学院学报袁2015(18).北京:[1]科学出版唐宏袁秦社润袁峰2013.袁范均轮.开源云OpenStack技术指南[M].版社袁[7]2014.戢友.OpenStack开源云王者归来[M].北京:清华大学出云计[2]算张平帆台袁[J].李电磊信袁杨科学成胡袁2011(11).袁陈丽珍.基于Eucalyptus构建私有的应[8]用研究黄志[J].成.计开算源机云与计现算代OpenStack化袁2013(3).在高校计算机机房中京邮[3]电大学于飞袁.基2013.于openNebula云平台实现及性能评估[D].北安电[9]子科技大学李翔.Ceph袁2014.分布式文件系统的研究及性能测试[D].西机与现[4]代杨静丽化袁2012(4).袁查英华袁胡光永.开源云计算平台研究[J].计算的实施[10]案唐例飞[J].雄计袁张算利机袁系统杨宁应.基用于,2015(6).OpenStack的高可用私有云与性能[5]评葛测江[J].浩袁微刘型磊电袁脑李小应用勇,2013(11)..OpenStackSwift关键技术分析北京交通[11]姜大学懿珊袁2014..基于CloudFoundry的高可用设计与实现[D].[6]唐攀袁朱志祥袁梁小江袁等.基于OpenStackSahara集[责任编辑郑丽娟]ConstructionofPrivateAvailabilityCloudBasedPlatformonOpenStackandImplementationofHighYangJunPengXingYanGe(MinnanNormalUniversity,Zhangzhou363000,China)itscomponentshugeAbstract:advantageWithhastherapidwonwidespreaddevelopmentofcloudcomputing,opensourenStackthisbasis,cloudweshowplatform,Inthisbuildpaper,a4-nodeweintroduceprivatecloudthebasicplatformarchitecturewithautomateandKeythewords:highavailabilitycloudcomputing;ofdatabasewaystorealizethehighavailabilityofOpenStack,andweOpenStack;onthecloudfuel;highplatformavailabilitybyconfiguringGalera.理工科征稿启事为鼓励科技人员开展应用技术研究袁及时刊登应用技术方面的研究成果袁促进学术交流袁叶绥化学院学报曳特面向全国高校教师和社会科技人员征集理工科各研究方向具有创新性或实用性的学术论文袁欢迎大家投稿遥投稿信箱****************袁联系电话院0455要8301078遥绥化学院学报编辑部. All Rights Reserved.