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基于Nimbus的云计算平台研究及应用

作　者: 葛辉
导　师: 罗省贤
学　校: 成都理工大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 云计算 Nimbus 虚拟化 IaaS 云中间件
分类号: TP393.09
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

云计算是一种商业计算模型。相对于传统的软件架构,低成本和高效率的特点使云计算得到了迅速的发展,也促进了开源的云计算技术层出不穷。被看做是下一次科技业革命的云计算,将带来工作方式和商业模式的根本性改变。云计算的核心思想,是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度,从而构成一个计算资源池向用户提供按需服务。从总体上来说,云计算分为大规模分布式的基础架构以及平台之上的云计算应用程序两个方面,其中的基础架构建设是构建整个云计算平台的基础。Nimbus是一套开源的工具集,这些工具集共同提供了一种基础设施即服务(IaaS)的云计算解决方案。Nimbus通过部署虚拟机的方式将资源引入云中。使用Nimbus,可以将物理上分散的资源聚集起来,快速便捷地引入云中。本文的研究重点是设计一个基于Nimbus的云计算体系结构,并按照这个体系结构设计与实现一套基础设施即服务(IaaS)的云计算系统,并通过web页面的方式为云用户提供云计算操作的界面。该体系结构采用了分布式多云的设计思想,即Nimbus云由任意多个子云构成,每个子云包括一个Nimbus服务节点和多个资源节点,通过对Nimbus服务节点和资源节点的部署,从而构成一个可灵活方便地管理资源的Nimbus云计算基础架构。本文所设计的体系结构共分三层:基础设施层、云中间件、云管理门户。其中基础设施层使用Xen、libvirt等虚拟化工具和Nimbus组件搭建而成。云中间件和云管理门户都建立在基础设施层之上。云中间件的主要功能建立在通信模块之上,通过通信模块远程调用云服务节点和云资源节点的Nimbus组件,进而实现资源分配、资源部署、云存储等功能。云中间件的功能以Web Service的方式发布,为上层提供了跨平台、跨编程语言、支持快速二次开发的统一接口。云管理门户是用Struts框架实现的基于MVC架构的云管理Web应用程序,主要的业务逻辑通过调用云中间件的Web Service接口来实现。该门户中的资源监测在搜集了节点资源信息后,使用Java的绘图包工具将资源信息绘制成图形并动态地展现出来。本文实现的云计算平台,可通过Web方式向用户提供了基础设施即服务(IaaS)的功能,云用户可以通过Web页面轻松的部署新的云、将空闲资源引入到云中以及管理云中的资源。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章引言  11-13
  1.1 研究背景  11
  1.2 研究现状  11-12
  1.3 研究内容  12-13
第2章云计算技术  13-23
  2.1 云计算特点  13-14
  2.2 云计算分类  14-15
    2.2.1 软件即服务（SaaS）  14
    2.2.2 平台即服务（PaaS）  14-15
    2.2.3 基础设施即服务（IaaS）  15
  2.3 云计算架构  15-18
  2.4 云计算与网格计算  18-19
  2.5 开源云计算系统简介  19-20
  2.6 SOA 与Web Service  20-23
    2.6.1 SOA 概述及特征  20-21
    2.6.2 Web Services 定义及服务描述  21-23
第3章 Nimbus 开源云计算系统  23-34
  3.1 Nimbus 综述  23-26
    3.1.1 Nimbus 特点  23-24
    3.1.2 Nimbus 体系结构  24-25
    3.1.3 Nimbus 组件  25-26
  3.2 开源云存储系统Cumulus  26-27
  3.3 Xen 虚拟化技术  27-28
    3.3.1 Xen 虚拟化技术概述  27-28
    3.3.2 Xen 虚拟网络设备  28
  3.4 Nimbus 云环境搭建  28-33
    3.4.1 Nimbus 云服务节点搭建  29-31
    3.4.2 Nimbus 云虚拟机管理节点（VMM）搭建  31-32
    3.4.3 Nimbus 云通讯配置  32-33
  3.5 本章小结  33-34
第4章基于Nimbus 的云计算平台框架设计  34-40
  4.1 Nimbus 云计算平台拓扑结构  34-36
  4.2 云计算平台层次结构  36-37
  4.3 云计算平台工作原理  37-39
  4.4 基于Nimbus 的分布式多云计算平台优势  39-40
第5章云中间件的设计与实现  40-53
  5.1 云中间件功能概述  40-42
    5.1.1 资源注册与部署  40
    5.1.2 资源监测  40-41
    5.1.3 资源分配与回收  41
    5.1.4 云存储  41
    5.1.5 云中间件需求  41-42
  5.2 云中间件设计  42-47
    5.2.1 云中间件功能模块划分  42
    5.2.2 资源注册与部署设计  42-44
    5.2.3 资源监测设计  44
    5.2.4 资源分配与回收设计  44-46
    5.2.5 云存储设计  46-47
  5.3 云中间件的实现方法  47-52
    5.3.1 通信组件的实现方法  47-48
    5.3.2 资源管理的实现  48-49
    5.3.3 资源监测的实现  49-50
    5.3.4 云存储的实现  50
    5.3.5 云中间件调用接口的实现  50-52
  5.4 本章小结  52-53
第6章云管理门户的设计与实现  53-62
  6.1 云管理门户功能设计  53-54
  6.2 云管理门户数据库设计  54-55
  6.3 云管理门户的实现方法  55-57
    6.3.1 基于Struts MVC 模式的云管理门户的实现  55
    6.3.2 云中间件Web Service 接口的调用  55-56
    6.3.3 资源监测在云管理门户中的实现  56-57
  6.4 云管理门户的运行实例  57-60
    6.4.1 用户注册审核与资源分配  57-58
    6.4.2 云管理和资源注册  58-59
    6.4.3 资源监测  59-60
  6.5 本章小结  60-62
结论  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
攻读学位期间取得学术成果  67

基于Nimbus的云计算平台研究及应用

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