高职院校开源虚拟化云计算平台的搭建实例

韩庆生++喻民权++王东桥

[摘要]SmartOS是一个Unix-like的操作系统，它主要集成了OpenSolaris的技术以及Linux：ZFS+DTrace+Zones+KVM，是一个免安装的、直接运行在内存的开源操作系统。FIFO是一个优秀的Web管理界面的虚拟机管理平台，二者的结合为搭建高效的开源虚拟化云计算平台提供了保证。

[关键词]云计算；云存储；虚拟化

[DOI]1013939/jcnkizgsc201730222

“云”是存在于互联网上的服务器集群上的资源，主要包括云计算、云存储等。通常所说的云技术就是把日常信息、工具或是程序等放到互联网的虚拟空间里，以达到资源共享的目的，主要包括网络技术、整合技术、信息技术、应用技术和管理平台技术。“云存储”是在云计算概念上延伸和发展出来的一个新的概念，它不是存储，而是服务。

1Project FiFo+SmartOS解决方案的可行性

开源云平台开发项目很多，但对中小规模的虚拟化云计算教学实验平台来说，其部署的硬件成本和复杂性还有一定难度。而Project FiFo+SmartOS的出现，使简单化、产品化的云平台部署得以实现，且没有额外的版权费用，其目标是建立一个快速部署可全面管理的、可定制的、零接触的混合云。

2系统环境搭建及基本概念

FIFO+SmartOS可以安装到普通计算机上，SmartOS有USB、ISO和VMware环境等安装介质，也可采用DHCP/PXE启动方式，系统本身是免安装的，而且是只读的，启动后只需设置IP地址和存储池，即完成了系统安装。其优势在于可用USB启动，升级时只需要下载一个新的SmartOS版本，写入U盘后重启。SmartOS使用了ZFS文件系统，使用者不必关注硬盘大小和分区，安装时只需建立一个池，然后把硬盘依次加入。zpool存储工具方便了文件管理，每一个被创建的虚拟机都在一个独立管理的zone中，其特点是安全、隔离、虚拟、细粒度和透明，全局域global zone可访问和管理所有的zone，命令zlogin用于登录zone。SmartOS针对不同的操作系统和应用发布了许多镜像，在根目录下首先安装pkgin包管理器，命令$ imgadm avail 用于查看可用的镜像文件。命令$ imgadm import UUID可通过UUID号导入开源社区的各种系统镜像。

UUID（Universally Unique Identifier）是全局唯一标识符，每一个虚拟机在被创建时赋予一个UUID号。头节点（Head Node）是配置安装管理程序的节点，它运行核心服务及API，并且负责PXE启动其他计算节点。在头节点管理中加入的每一个被管理的虚拟机实例为计算节点。

3虚拟机管理程序的部署

要实现Project FiFo管理程序部署，需要建立清单文件（内容包括CPU数量、硬盘和内存大小、DNS、IP地址和网卡配置等），然后在SmartOS系统中建立三个zone，其中两个LeoFS zone用于存储管理，一个FiFo zone用于安装虚拟机管理和通讯程序，当FIFO zone安装完毕后，就可以使用Web界面来创建和管理虚拟机，通常使用清单创建虚拟机有以下几个步骤：①建立清单文件。②创建虚拟机命令# vmadm create -f leofs-1json。③登录虚拟机命令：# zlogin UUID 用于登录虚拟机进行个性化配置。④加密登录命令：# openssl rand -base64 32 | fold -w16 | head -n1随机生成访问键和密钥。

4Fifo体系架构特点

从操作系统来看，SmartOS是由Unix系统发展而来的，与linux命令有许多相似之处。Fifo是安装在SmartOS上的虚拟机管理和业务流程系统，主要有以下几个特点：

①编程语言的特点：Erlang具有简洁精练的分布式模型、超强的并发性、多核支持、跨平台、高可靠性、热部署、独特的错误处理模型及函数式编程等特点，在国内外有广泛的应用。②架构与管理的特点：FIFO不需要专用的硬件设备和服务角色，支持多数据中心的部署，通过Web界面的虚拟机管理程序，方便地在云中管理、建立、删除一台虚拟机及查看每台虚拟机的运行状况，进行图表分析和备份，重新部署任意节点等。③存储的特点：FIFO平台存储采用的是LeoFS，是无结构、高可用、分布式的与Amazon S3兼容的对象存储。④命令的特点：FIFO对常用命令组进行统一命名，通过设置不同的参数达到简化管理命令的目的。例如：Imgadm是与镜像相关的命令组，avail和import分别是查询可用的镜像和导入镜像参数；vmadm是虚拟机实例管理命令组，create-f和delete分别是建立和删除虚拟机命令参数；svcadm是配置主从节点管理命令组，enable和disable分别是启用和关闭相关服务命令参数；leofs-adm对象存储管理命令组，status是显示当前存储节点和网关状态信息参数。

5FIFO组件与运行机制分析

FIFO系统的主要组件介绍，除Chunter组件运行在global zone中负责虚拟机的创建维护外，在LeoFs中安装运行了三个组件与服务，分别是Leo Manager、Leo Gateway和Leo Storage，在FIFO zone中安装运行了Sniffle、Snarl、Howl、Wiggle、Jingles等组件服务。

Howl负责Fifo项目的实时通讯服务，实时更新用户界面。sniffle是中央决策系统和数据存储服务，实时查看虚拟机是否正常工作或无故障运行，包括网络、IP范围、包配置等，发现故障时，可自动做出替换决定。Snarl是基于角色的访问控制PBAC（Role-Based Access Control），负责授权或撤销用户权力，具有多数据中心的情况下，允许相互之间同步用户数据的功能。Wiggle提供了完整的API服务，向上为Snarl验证用户的权限和许可，向下获得Sniffle的决策信息，同时为客户端Jingles提供各种功能支持。Jingles是图形化的用户接口，授权用户及系统操作界面维护。Chunter用于虚拟管理程序交互服务，安装在每个由FiFo管理的实体机器上，通过与SmartOS交互，创建、更新、销毁一个虚拟机，并收集虚拟机VM信息实时反馈给Howl。Tachyon提供了对历史数据收集、分析和度量功能，并存储在DalmatinerDB数据库。Docker提供了对Docker的支持及CA认证。

6结论

Project FiFo+ SmartOS为开源虚拟化云计算平台提供了一種新的选择，目前最新的092版已全部重写了代码，随着社区开发者的不断努力，软件平台的各项功能日趋完善，基本满足了高职院校虚拟化云计算教学实验平台的需要，虽然其软件产品在虚拟机部署、备份等方面与Vmware相比仍有一定差距，但相信未来会被更多的云平台用户所接受。

参考文献：

[1]田龙云计算环境下计算机软件系统架构分析[J].电子技术与软件工程，2016（2）：57

[2]王康云计算环境下的院校网络体系结构分析[J].电脑知识与技术，2016（2）：41-42

[3]田昶云计算平台搭建探析[J].智富时代，2016（10）：195

[作者简介]韩庆生（1962—），男，汉族，河北任丘人，研究生，高级工程师，研究方向：云计算、VR技术；喻民权（1975—），男，汉族，云南腾冲人，本科，工程师，研究方向：数据库及数据挖掘分析技术；王东桥（1960—），男，汉族，河北河间人，本科，副教授，研究方向：计算机应用与管理。