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      OpenStack云主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

      2017-06-20 09:16:50周晴倫
      軟件導(dǎo)刊 2017年4期
      關(guān)鍵詞:監(jiān)控系統(tǒng)云計(jì)算

      周晴倫

      摘要:〖HT5”K〗針對OpenStack云平臺中云主機(jī)的運(yùn)行及安全狀況,分析開源OpenStack云平臺對于云主機(jī)監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù),提出OpenStack云平臺的云主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案,設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架,實(shí)現(xiàn)一套云主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)既有助于完善OpenStack云管理平臺,又為云平臺運(yùn)維人員提供更好的云主機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),為云用戶提供更好的云主機(jī)服務(wù)。

      關(guān)鍵詞:云計(jì)算;OpenStack;云主機(jī);監(jiān)控系統(tǒng)

      中圖分類號:TP319

      文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

      文章編號:16727800(2017)004007303

      0引言 云計(jì)算(Cloud Computing)是分布式計(jì)算(Distributed Computing)、并行計(jì)算(Parallel Computing)、效用計(jì)算(Utility Computing)、虛擬化(Virtualization)、負(fù)載均衡(Load Balance)、網(wǎng)絡(luò)存儲(Network Storage Technologies)等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)技術(shù)等發(fā)展融合的產(chǎn)物[13]。自2006年谷歌提出云計(jì)算概念以來,云計(jì)算在全世界掀起了一股研究熱潮,涌現(xiàn)了多個開源云計(jì)算平臺,這些云計(jì)算平臺方便了科研人員的研究,對推動云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展起到了重要作用。在這些開源云計(jì)算平臺中,應(yīng)用比較廣泛的有Eucalyptus、OpenStack、Oracle VM、Abi Cloud、Open Nabula、Open QRM、Xen Server、ConVirt以及CloudStack等[4]。 OpenStack是由Rackspace和美國國家航空航天局合作發(fā)起的一個開源項(xiàng)目,為公有云和私有云的搭建以及管理提供一種解決方案。云平臺主要由Nova、Swift、Glance、Keystone和Horizon共5個部分組成[57]:①Nova即計(jì)算服務(wù),提供運(yùn)行在主機(jī)操作系統(tǒng)上潛在的虛擬化機(jī)制交互的驅(qū)動,并提供基于Web的API功能;②Swift即存儲服務(wù),提供可擴(kuò)展的對象存儲系統(tǒng),可以用來創(chuàng)建基于云的彈性存儲;③Glance即鏡像服務(wù),提供虛擬機(jī)鏡像的存儲、查詢和檢索系統(tǒng);④即Keystone:認(rèn)證服務(wù),提供認(rèn)證和管理用戶、賬號和角色信息服務(wù),并為OpenStack對象存儲提供授權(quán)服務(wù);⑤Horizon即UI服務(wù),提供用戶Web管理控制臺,可以通過Web界面訪問的方式來操作管理網(wǎng)絡(luò)和虛擬機(jī)實(shí)例等。 OpenStack云平臺的低控制性、強(qiáng)兼容性和高擴(kuò)展性使其深受企業(yè)青睞。OpenStack開源性使其不受某個廠商的限制,任何人都可以進(jìn)行開發(fā)、使用[910]。同時OpenStack具有強(qiáng)大的社區(qū)支持,用戶可以很容易地獲得開發(fā)和使用相關(guān)參考資料。但是,OpenStack發(fā)展時間較短,系統(tǒng)還不夠完善,尤其是與之相關(guān)的監(jiān)控功能。OpenStack是通過其Horizon組件來完成運(yùn)行信息的查看等操作,而目前Horizon組件中僅僅可以查看一些簡單的云主機(jī)運(yùn)行概況,比如啟動、暫停還是關(guān)閉,并無法獲取云主機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。云平臺的運(yùn)維人員和云用戶無法通過其監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)得知云主機(jī)的詳細(xì)運(yùn)行狀態(tài)。因此,必須設(shè)計(jì)一套完善的監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對OpenStack云主機(jī)的實(shí)時監(jiān)控,然后根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),采取相應(yīng)的措施處理云主機(jī)。監(jiān)控系統(tǒng)可以最大程度地提升運(yùn)維人員的工作效率,同時簡化他們的工作[10]。 Libvirt是一套用來對底層各種形式的虛擬機(jī)(云主機(jī))進(jìn)行管理的編程接口,本身構(gòu)建于一種抽象的概念之上。它為受支持的虛擬機(jī)監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)的常用功能提供通用的API。它屏蔽了底層虛擬化層的不同,這樣用戶可以直接通過調(diào)用就可以實(shí)現(xiàn)對多種虛擬機(jī)的管理和控制,并且可以通過Libvirt接口獲得各種形式的虛擬機(jī)的運(yùn)行狀況。Libvirt的基本架構(gòu)如圖1所示。 從Libvirt基本框架可以看出,Libvirt為各種虛擬機(jī)管理器提供了一套統(tǒng)一的調(diào)用接口。Libvirt的主要功能有以下幾種:①虛擬機(jī)(云主機(jī))管理:對虛擬機(jī)的生命周期進(jìn)行管理,包括對虛擬機(jī)的啟動、停止、保存、恢復(fù)和遷〖HJ〗移等;②存儲管理:管理不同類型的存儲,主要對虛擬機(jī)鏡像的管理,如創(chuàng)建不同格式的鏡像文件;③網(wǎng)絡(luò)管理:管理物理和邏輯的網(wǎng)絡(luò)接口,如管理和創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò);④遠(yuǎn)程機(jī)器支持:控制遠(yuǎn)程機(jī)器(物理節(jié)點(diǎn))上的虛擬機(jī)(見圖2),當(dāng)管理應(yīng)用程序和域位于不同的物理節(jié)點(diǎn)時,該管理程序可以在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行Libvirtd守護(hù)進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程機(jī)器的控制。Libvirtd守護(hù)進(jìn)程會隨著Libvirt的安裝自行啟動,而且可以自動識別本地虛擬監(jiān)控程序,并為其安裝驅(qū)動程序。該管理應(yīng)用程序通過一種通用協(xié)議從本地Libvirt連接到遠(yuǎn)程Libvirtd。

      本文所設(shè)計(jì)的云主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)如圖3所示。①監(jiān)控系統(tǒng)的用戶分為云平臺運(yùn)維人員和云主機(jī)的用戶,可以通過身份認(rèn)證后,登錄至監(jiān)控系統(tǒng)中,可以根據(jù)各自的身份權(quán)限,看到不同的監(jiān)控和展示界面;②監(jiān)控系統(tǒng)用戶(包括云平臺運(yùn)維人員和云主機(jī)用戶)可以通過監(jiān)控管理端設(shè)置云主機(jī)監(jiān)控的指標(biāo)參數(shù),監(jiān)控管理端通過調(diào)用監(jiān)控子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置,并寫入DB系統(tǒng)(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))中;③監(jiān)控系統(tǒng)用戶可以直接通過查詢DB系統(tǒng)來查看當(dāng)前各云主機(jī)的監(jiān)控指標(biāo)參數(shù);④實(shí)時展示端通過訪問DB系統(tǒng),獲取云主機(jī)的各種參數(shù),直觀展示給監(jiān)控系統(tǒng)的用戶。

      3云主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于上述業(yè)務(wù)需求分析,本文的系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)如圖4所示。

      (1)用戶管理模塊。主要實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限分配,用戶類型主要分為兩大類:云平臺運(yùn)維人員和云用戶,各類型的用戶分別擁有不同級別的權(quán)限。 (2)數(shù)據(jù)庫模塊。用數(shù)據(jù)庫存儲相關(guān)數(shù)據(jù)表,比如用戶身份識別數(shù)據(jù)、云主機(jī)類型參數(shù)、云主機(jī)的設(shè)置參數(shù)、云主機(jī)自動控制的參數(shù)閾值等。 (3)云主機(jī)采集器。主要是利用Libvirt接口完成云主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息的采集工作,比如云主機(jī)CPU占用情況、內(nèi)存占用情況、網(wǎng)絡(luò)流量使用情況以及系統(tǒng)磁盤占用情況等。 (4)監(jiān)控功能模塊。這部分包括了云主機(jī)的監(jiān)視展示、云主機(jī)的監(jiān)控參數(shù)設(shè)置、自動控制云主機(jī)模塊、監(jiān)控告警模塊。監(jiān)視展示是在頁面上直觀展現(xiàn)當(dāng)前云主機(jī)的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)指標(biāo)。監(jiān)控參數(shù)設(shè)置是指各云主機(jī)所需監(jiān)控參數(shù)的設(shè)置。自動控制模塊是監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)各云主機(jī)的控制閾值、當(dāng)前云平臺的資源狀況以及云主機(jī)的重要性等級來決定重啟、關(guān)閉云主機(jī)等操作。 在OpenStack平臺上,對云主機(jī)的數(shù)據(jù)采集主要包括CPU狀態(tài)、內(nèi)存狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)狀況、磁盤狀況,將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以獲得一些更多的性能參數(shù)。對云主機(jī)周期性采集的數(shù)據(jù)描述如表1所示。

      4結(jié)語 本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠監(jiān)測到云主機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù),而且能夠根據(jù)云主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)突發(fā)異常狀況或者其它有關(guān)云平臺用戶的需求等一系列狀況,對云主機(jī)甚至整個云平臺作出智能操作,提高系統(tǒng)的自律性。該系統(tǒng)在OpenStack云平臺的實(shí)際運(yùn)維過程中效果良好。

      參考文獻(xiàn):[1]梁宇.OpenStack資源監(jiān)控和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[D].沈陽:中國科學(xué)院研究生院(沈陽計(jì)算技術(shù)研究所),2014.

      [2]孫香花.云計(jì)算研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].計(jì)算機(jī)測量與控制,2011,19(5):9981001.

      [3]張建勛,古志民,鄭超.云計(jì)算研究進(jìn)展綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2010,27(2):429433.

      [4]陳俊汝.基于openstack的維修信息中心云平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都:電子科技大學(xué),2013.

      [5]李小寧,李磊,金連文,等.基于OpenStack構(gòu)建私有云計(jì)算平臺[J].電信科學(xué),2012(9):18.

      [6]OpenStack[DB/OL].http://www.OpenStack.org.cn/,2016.[7]王志浩,王俊芳,高瞻.基于OpenStack的綜合網(wǎng)絡(luò)管理體系架構(gòu)研究[J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò),2015(16):5759.

      [8]OpenStack[EB/OL].http://hc.csdn.net/article.html?arcid=2808301,2012.

      [9]劉智超.基于OpenStack的虛擬機(jī)集群監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京:北京郵電大學(xué),2014.

      [10]OMA AGMON BENYEHUDA,MULI BENYEHUDA,ASSAF SCHUSTER.Deconstructing amazon EC2 spot instance pricing[C].In 2011 Third IEEE International Conference on Cloud Computing Technology and Science,2011:304311.(責(zé)任編輯:孫娟)

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