2.1云计算平台的系统架构

本项目主要帮助读者掌握搭建OpenStack 云计算平台的环境设计及系统准备，包括硬件基本需求，OpenStack 云计算平台的搭建所需的软件包，部署一个实际的OpenStack 云计算平台拓扑结构，并在这个环境下进行系统安装基础工作。

掌握构建云计算平台的系统拓扑结构。

掌握系统拓扑结构下的网络配置。

掌握正确搭建云计算平台的安装基础工作。

云计算平台的系统架构
小李基本掌握了云计算平台搭建的基础知识，接下来需要对公司的应用需求进行调研，在此基础上要进行公司云计算平台的系统环境设计和系统搭建的基础安装工作，为此，小李当前要完成的任务如下。

公司云平台应用的需求分析。

公司云平台系统环境架构设计。

1.项目需求分析
（1）基本概念
需求分析是指理解用户需求，就用户的功能需求与客户达成一致，并需要估计项目风险和评估项目代价，最终形成开发计划的一个复杂过程。

在这个过程中，用户是处在主导地位的，需求分析工程师和项目经理要负责整理用户需求，为之后的项目设计打下基础。

从广义上理解：需求分析包括需求的获取、分析、规格说明、变更、验证、管理等一系列需求工程。

狭义上理解：需求分析指需求的分析、定义过程。

需求分析阶段结束后应该得到相应的需求分析报告。

（2）分析内容
学习目标 项目 环境设计和系统准备 二
OpenStack云计算基础架构平台技术与应用
22 需要分析的内容可以包含：公司应用需求、技术资金投入与生产效益、行业技术发展
趋势，国家政策支持等。

（3）分析过程
需求分析阶段的工作，可以分为4个方面：问题识别、分析与综合、制订规格说明、评审。

（4）分析方法
需求分析的方法有很多。

如原型化方法、结构化方法和动态分析法等。

2．系统架构设计
一个项目的系统架构设计一般是由系统架构设计师来负责完成的。

对于系统架构设计师来说，其主要职责有如下4条。

（1）确认需求
在项目开发过程中，架构师是在需求规格说明书完成后介入的，需求规格说明书必须得到架构师的认可。

架构师需要和分析人员反复交流，以保证自己完整并准确地理解用户需求。

（2）系统分解
依据用户需求，架构师将系统整体分解为更小的子系统和组件，从而形成不同的逻辑层或服务。

随后，架构师会确定各层的接口，层与层相互之间的关系。

架构师不仅要对整个系统分层，进行“纵向”分解，还要对同一逻辑层分块，进行“横向”分解。

（3）技术选型
通过对系统的一系列的分解，架构师最终形成项目的整体架构。

技术选择主要取决于项目架构。

架构师对产品和技术的选型仅仅限于评估，没有决定权，最终的决定权归项目经理。

架构师提出的技术方案为项目经理提供了重要的参考信息，项目经理会对项目预算、人力资源和时间进度等实际情况进行权衡，最终进行确认。

（4）制定技术规格说明
在项目开发过程中，架构师是技术权威。

他需要协调所有的开发人员，与开发人员一直保持沟通，始终保证开发者依照他的架构意图去实现各项功能。

架构师不仅要保持与开发者的沟通，也需要与项目经理、需求分析员，甚至最终用户保持沟通。

所以，对于架构师来讲，不仅有技术方面的要求，还有人际交流方面的要求。

3．环境说明
①若教学环境有足够的可供学生使用的服务器，则每组分配2台服务器进行练习。

②若教学环境没有服务器，可使用PC代替，每组分配2台PC进行练习（每台PC 支持CPU虚拟化，双网卡，最低4GB内存，最低100GB硬盘）。

23
提示
有了项目的需求分析和系统架构设计，才能针对具体的情况按照项目系统解决方案去实施项目任务。

通过实际项目的锻炼是最好的学习方式。

1．公司对云平台应用的需求
经过调研分析，公司的基本情况如下。

（1）公司的基本组织结构
内部有100名员工，其中50名在项目研发部（研发环境），45名在业务部（办公环境），3人在IT 工程部（运维环境）。

（2）应用需求情况
按员工的办公情况不同，分别使用Centos7、Ubuntu 、Windows 7和Windows Server 镜像作为办公使用；根据云存储特点，将镜像资源云硬盘存储于Swift 内部，提升镜像的安全性；编写批量模版文件，可以短期快速部署集群；构建内部块存储和卷存储，实现实例扩容和公司内部资源存储；根据企业员工的构成比例构建4种办公网络和4个租户组，保证单位内部资源隔离和资料安全；使用监控系统可以查看平台运行情况，保证系统的正常稳定的运行，以及监测硬件平台的稳定。

（3）服务需求
构建3个用户租户，100个用户，管理人员拥有管理员权限，其余人员拥有普通用户权限。

构建4种不同类别镜像，镜像后端存储为Swift ，满足企业正常的办公需求。

构建云硬盘服务，云硬盘后端存储为Swift ，保证资源的安全。

创建3个用户租户网络，满足正常的办公需求。

编写模版文件，定制虚拟机特性。

运行监控系统，查看系统运行情况。

2．云平台系统架构设计
按照既定的项目目标，接下来围绕这个目标开始一步一步构建云计算平台，满足日常的企业办公、生产和研发。

基于以上要求，依据OpenStack 架构指南，构建一个通用性云平台，遵循IaaS （Infrastructure as a Service ）模式，基于简单的需求为用户寻求最合适的平台。

OpenStack云计算基础架构平台技术与应用
24 通用性平台为最基本，最简单的平台，适合概念验证、小型实验，也可以基于通用性
平台随意扩展计算资源和存储资源。

整套平台环境的网络拓扑结构如图2-1所示。

（1）拓扑说明
在云平台的网络拓扑结构中，采用2种节点服务器构建云计算平台，其中一种为控制节点服务器，另一种为实例节点（即计算节点，以下相同）服务器。

按照网络分离和功能化要求，也依次构建了4种网络，分别为实例通信网络、内部存储网络、内部管理网络和实例私有网络。

同时，考虑到服务器只有2个网口的实际情况，采取结合Open vSwitch虚拟交换机功能虚拟生成3个网口，对应为br-ex、br-mgmt和br-prv，分别作为实例通信网口、内部管理网络网卡和内部私有网络网卡。

将服务器流量转化为2个交换机来进行数据流量分流，交换机1为管理流量，交换机2为实例私有和实例通信网络流量。

图2-1 云平台的网络拓扑结构
（2）系统架构设计
根据系统拓扑结构，每个节点模块的安装服务也是根据此来进行确定的。

根据前期系
统的部署，将平台服务做了拆分，如节点部署服务如图2-2所示。

①控制节点安装包括：数据库服务（MySQL）、认证服务（Keystone）、镜像服务（Glance）、计算控制服务（Nova）、网络控制服务（Neutron）、控制台服务（Dashboard）、存储控制服务（Swift）、编配服务（Heat）和监控服务（Ceilometer
），完成
项目二 环境设计和系统准备
25 云平台控制端的安装工作。

② 计算节点安装包括：计算服务（Nova Compute ）和监控服务（Ceilomete Compute ），完成实例节点的安装。

提示 必须先将公司对云平台应用的需求分析清楚，才能针对具体的情况制定出合理的解决方案，搭建合理的云平台，才能将平台实际地应用起来。