云计算 毕业设计

对服务器的虚拟化主要包括CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O虚拟化三部分，部分虚拟化产品还提供中断虚拟化和时钟虚拟化。最初的系统虚拟化主要通过软件方式实现。CPU虚拟化是服务器虚拟化最核心的部分，通常通过指令模拟和异常陷入实现。内存虚拟化通过引入客户机物理地址空间实现多客户机对物理内存的共享，常用的内存虚拟化技术有影子页表。I/O虚拟化通常只模拟目标设备的软件接口而不关心具体硬件实现，可采用全虚拟化、半虚拟化和软件模拟等几种方式。为弥补计算机硬件体系架构在虚拟化方面的缺陷，如因敏感指令导致的虚拟化漏洞，解决软件实现虚拟化存在的性能问题，Intel、AMD等芯片厂商纷纷提出了各自的虚拟化技术，在CPU、芯片组、I/O设备等硬件中增加对虚拟化的支持。Intel在x86体系架构上提供了其虚拟化硬件支持技术VT，包括CPU处理VT技术（VT-x）、芯片组VT技术（VT-d）和网络VT技术（VT-c）。AMD则提出了AMD-V（Virtualization）技术。硬件虚拟化技术的出现，极大提高了系统虚拟化技术的性能和效率。
(3)高可靠性“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。
(4)通用性云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。
(5)高可扩展性“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。
图2-2虚拟化存储
目前，业界尚未形成统一的存储虚拟化标准，各存储厂商一般都根据自己所掌握的核心技术来提供虚拟存储解决方案。从系统的观点看，有三种实现虚拟存储的方法，分别是主机级虚拟存储、设备级虚拟存储和网络级虚拟存储。
主机级虚拟存储主要通过软件实现，不需要额外的硬件支持。它把外部设备转化成连续的逻辑存储区间，用户可通过虚拟管理软件对它们进行管理，以逻辑卷的形式进行使用。
(1)服务器虚拟化
服务器虚拟化也称系统虚拟化，它把一台物理计算机虚拟化成一台或多台虚拟计算机，各虚拟机间通过被称为虚拟机监控器（Virtual Machine Monitor，VMM）的虚拟化层共享CPU、网络、内存、硬盘等物理资源，每台虚拟机都有独立的运行环境，如图4-1所示。虚拟机可以看成是对物理机的一种高效隔离复制，要求同质、高效和资源受控。同质说明虚拟机的运行环境与物理机本质上是相同的；高效指虚拟机中运行的软件需要有接近在物理机上运行的性能；资源受控指VMM对系统资源具有完全的控制能力和管理权限。
(6)按需服务“云”是一个庞大的资源池，你按需购买；云可以像自来水，电，煤气那样计费。
(7)极其廉价。由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的 数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完 成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。
随着时间的积累，数据中心通常会配备多种类型的存储设备和存储系统，这一方面加重了存储管理的复杂度，另一方面也使得存储资源的利用率极低。于是存储虚拟化技术应运而生，它通过在物理存储系统和服务器之间增加一个虚拟层，使物理存储虚拟化成逻辑存储，使用者只访问逻辑存储，从而实现对分散的、不同品牌、不同级别的存储系统的整合，简化对存储的管理，如图2-2所示。通过整合不同的存储系统，虚拟存储具有如下优点：1）能有效提高存储容量的利用率；2）能根据性能差别对存储资源进行区分和利用；3）向用户屏蔽了存储设备的物理差异；4）实现了数据在网络上共享的一致性；5）简化了管理，降低了使用成本。
【关键词】云计算IaaS平台openstack
一、绪论
1.1
狭义云计算是指计算机基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源（硬件、平台、软件）。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。
广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是计算机和软件、互联网相关的，也可以是其他的服务。云计算是并行计算(Parallel Computing)、分布式计算(Distributed Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算是虚拟化(Virtualization)、效用计算(Utility Computing)、IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进并跃升的结果。
1.2
(1)超大规模“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器， Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。
(2)虚拟化云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在 “云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至 包括超级计算这样的任务。
（2）存储虚拟化
存储系统可分为直接依附存储系统（Direct Attached Storage，DAS）、附网存储系统（Network-attached Storage，NAS）和存储区域网络（Storage Area Network，SAN）三类。DAS是服务器的一部分，由服务器控制输入/输出，目前大多数存储系统都属于这类。NAS将数据处理与存储分离开来，存储设备独立于主机安装在网络中，数据处理由专门的数据服务器完成。用户可以通过NFS或CIFS数据传输协议在NAS上存取文件、共享数据。SAN向用户提供块数据级的服务，是SCSI技术与网络技术相结合的产物，它采用高速光纤连接服务器和存储系统，将数据的存储和处理分离开来，采用集中方式对存储设备和数据进行管理。
“云”中的资源在用户端看来是可以无限扩展的，并可以随时获取、按需使用、随时扩展、按使用付费的。
云计算是一种“云-管-端”的计算模型。云计算分布式计算和虚拟资源管理等技术，通过网络将分散的资源(包括计算与存储服务器、应用运行平台、软件等)集中起来形成共享的资源池，并以动态按需可度量的方法向用户提供服务。用户可以使用各种形式的终端(如PC、平台电脑、智能手机甚至只能电视等)通过互联网这个载体获取计算资源服务。
虚拟化技术是开展IaaS云服务的基础。它把数据中心包括服务器、存储、网络在内的IT硬件资源抽象化成逻辑的虚拟资源池后，通过网络传递给客户，从而实现资源的统计复用。
虚拟化技术是将底层物理设备与上层操作系统、软件分离的一种去耦合技术，它通过软件或固件管理程序（Hypervisor）构建虚拟层并对其进行管理，把物理资源映射成逻辑的虚拟资源，对逻辑资源的使用与物理资源差别很小甚至没有区别。虚拟化的目标是实现IT资源利用效率和灵活性的最大化。
二、
IaaS的虚拟化技术、PaaS的分布式技术以及SaaS的在线软件技术是构建云计算核心架构的关键技术，是开展云计算服务的技术基础，其安全重要性不言而喻。本节将在对IaaS、PaaS、SaaS关键技术进行分析的基础上，提出安全防护措施及相关安全策略要求，以提高云计算底层架构的安全性。
2.1 IaaS
虚拟化技术具有悠久的历史，20世纪60年代为提高硬件利用率对大型机硬件进行分区就是最早的虚拟化原型。经过多年的发展，业界已经形成多种虚拟化技术，包括服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化、应用虚拟化等，与之相关的虚拟化运营管理技术也被广泛研究。虚拟化能有效整合数据中心服务器，提升资源的利用率，简化数据中心结构，减少运营成本，并能提高关键应用的可靠性。这些优点，使得虚拟化逐渐成为企业数据中心IT基础架构的关键部分。
毕 业 设 计 （论 文）
课题名称：云计算与openstack
指导教师：茹兴旺
系别：电子信息系
专业：计算机网络技术
班级：12计网四班
姓名：陈宁
摘要
随着互联网带宽的不断升级，云计算在日常生活中的应用已经相当普及。云计算(Cloud Computing )从狭义上将指IT基础设施的交付和使用模式，及通过网络以按需、易扩展的方式获得所取资源。广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展获得所需服务。提供资源的网络成为“云”，其计算能力通常是由分布式大规模集群和服务器虚拟化软件搭建决定的。
上述三种虚拟存储技术可以单独使用，也可以在同一存储系统中配合使用。
（3）网络虚拟化
狭义的网络虚拟化概念就是指传统虚拟专用网络，通过VPN或者VLAN的方式在公共网络上建立虚拟专用网。近年来随着虚拟化技术的不断发展成熟，网络虚拟化的概念也在不断外延。网络虚拟化与计算虚拟化是不可分割的，计算虚拟化的发展及成熟给IT行业带来了革命性的变化，网络虚拟化是计算虚拟化发展的必然结果，而计算虚拟化则是促进网络虚拟化发展的主要因素。计算虚拟化“多对一”的特征对网络提出了虚拟化的要求，传统网络逐步向虚拟交换机、虚拟网卡、动态感知技术以及大二层网络的方向发展。
按V虚拟化（Full Virtualization），它虚拟的是现实存在的平台，现有操作系统无须进行任何修改即可在其上运行，完全虚拟化技术又分为软件辅助和硬件辅助两类；类虚拟化（Para-Virtualization），它虚拟的平台是VMM重新定义的，需要对客户机操作系统进行修改以适应虚拟环境。按VMM的实现结构还可将VMM分为以下三类：Hypervisor模型，该模型下VMM直接构建在硬件层上，负责物理资源的管理以及虚拟机的提供；宿主模型，VMM是宿主操作系统内独立的内核模块，通过调用宿主机操作系统的服务来获得资源，VMM创建的虚拟机通常作为宿主机操作系统的一个进程参与调度；混合模型，是上述两种模式的结合体，由VMM和特权操作系统共同管理物理资源，实现虚拟化。
云计算可以彻底改变人们未来的生活，但同时也要重视环境问题，这样才能真正为人类进步做贡献,而不是简单的技术提升。