摘 要
随着企业的规模逐渐扩大，随之而来的是企业对物理服务器设备投入的成本过高，在传统模式下部署新的业务 系统难度过大，面对物理服务器数量增加和业务系统复杂化的情况下，将会带来运维成本和难度过高的问题。企业 引入云计算技术，对物理服务器集群架构进行改造，搭建属于企业自己的私有云，是目前最有效的方法之一。
本次毕业设计论文主要是根据锐科企业管理平台的现状，分析出目前存在的问题，对企业目前状况进行需求分 析。通过分析企业的需求，提出企业私有云解决方案，对比目前活跃度较高的开源云管理平台，分析出OpenStackde 的优点， 选择OpenStack进行搭建企业私有云计算平台。然后在私有云环境下进行创建云主机，通过云主机进行部署 企业私有云盘项目。
关键词：云计算；私有云；OpenStack

Abstract

With the gradual expansion of the scale of the enterprise, the cost of investment in physical server equipment is too high, and it is too difficult to deploy new business systems in the traditional mode. In the face of the increasing number of physical servers and the complexity of the business system, the operation and maintenance costs will be too difficult. It is one of the most effective methods for enterprises to introduce cloud computing technology, transform the physical server cluster architecture, and build their own private cloud. This graduation design thesis is mainly based on the current situation of Ruike enterprise management platform, the analysis of the existing problems, the current situation of the situation of the enterprise demand analysis. By analyzing the needs of enterprises, the enterprise private cloud solution is proposed. Compared with the current open source cloud management platform with high activity, the advantages of OpenStackde are analyzed, and OpenStack is selected to build the enterprise private cloud computing platform. Then create the cloud host in the private cloud environment, and deploy the enterprise private cloud disk project through the cloud host.

Key words: cloud computing; private cloud; OpenStack

目录
一、绪论 1
(一)研究背景及意义 1
(二)研究现状 1
(三)研究内容及结构安排 2
二、企业初期现状及需求分析 4
(一)锐科企业管理平台建设现状 4
1.企业拓扑结构 4
2.业务分布情况 4
3.企业服务器情况 5
(二)需求分析 5
三、企业私有云解决方案 6
(一)开源云平台选择 6
(3)二次开发容易，是完全开源的。 7
(二)私有云平台架构设计 7
1.私有云平台网络拓扑结构 7
2.系统架构设计 8
(三)关于成本的评估与考虑 9
(四)私有云平台解决现状问题 9
四、私有云计算平台部署 10
(一)云平台部署准备工作 10
(1)各节点安装操作系统 10
(2)配置主机名 11
(3)配置域名解析 11
10.0.0.12 data 11
(二)认证服务配置 11
export OS_IMAGE_API_VERSION=2 12
(三)镜像服务 12
auth_type = password 13
(4)启动glance 服务并将其配置为在系统启动时启动 13
(5)上传镜像 13
#下载源glance 14
(四)计算服务 14
(5)启动服务，验证Nova 14
(1)安装软件包 14
(3)启动Compute 服务及其相关性，并将其配置为在系统启动时自动启动 15
(五)网络服务 15
(4)安装neutron网络服务软件包 16
(六)块存储服务 16
auth_strategy = keystone 17
(5)启动块存储服务，并将其配置为在系统启动时启动 17
(4)启动块存储卷服务及其相关性，并将其配置为在系统启动时启动 19
(七)Dashboard服务 19
(1)安装Dashboard服务软件包。 19
五、私有云下云主机部署应用系统并测试 21
(一)云主机部署企业私有云网盘 21
(1)环境准备 21
(2)安装docker 21
(3)数据库准备 22
(4)owncloud准备，启动owncloud 22
(4)验证 23
(二)测试企业私有云网盘功能 23
(三)验证企业私有云计算平台可用性 27
六、总结 27
参考文献 28
致谢 29

一、绪论
(一)研究背景及意义
云计算(Cloud Computing)是基于互联网的相关服务的增加、通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚 拟化的资源[1]。国内的云计算技术迅速发展，各大云计算厂商都激烈竞争着云计算的市场份额，例如华为云、阿里 云等。在以前，企业需要部署信息系统的时候，需要投入大量的资金进行购买大量的硬件设备和软件平台，在后期 还要投入大量资金进行运维和管理，这无疑造成了许多难题。如今，云计算技术就能很好的解决这些难题。
目前，计算机硬件处于一个瓶颈阶段，仅仅依靠改变或者改善硬件性能己经不可能大幅度的提高计算性能，云 计算就是在这样的需求下产生的[2]。 云计算技术可以将大量的物理设备资源进行集中整合并且管理分配，对企业现 有的物理服务器设备进行升级改造为企业私有云计算平台，用私有云进行业务。企业除了自己搭建私有云计算平台 外，还能使用主流的公有云服务来进行业务。
私有云是云计算技术的一个分类，通常部署在企业信息中心的防火墙内，是为企业内部使用的专有云计算平 台，具有较高的安全性、可控性和可展性[3]。企业搭建属于自己的私有云平台可以大大降低运维和管理成本，对以 后部署新增业务和扩展计算资源时带来了诸多便利。企业私有云能让企业数据中心的物理服务器群的计算、储存、 网络资源进行池化，形成资源池。在很大程度上，减少了企业对IT基础设施的成本支出，并且降低了企业IT管理人 员的运维难度。因此，对云计算技术的研究是非常重要的。
本文毕业设计是基于锐科企业目前的IT基础设施架构上，为更好的解决目前存在的问题，对锐科企业现有的IT 基础设施进行私有云化的升级改造，搭建企业私有云平台。
(二)研究现状
云计算技术作为新一代IT技术的基础，具有快速交付、弹性扩展、集中管理、资源集约化的特点，是企业IT技 术架构演进的必然选择[4]。 目前许多企业正准备往云计算技术方面发展，改变以往传统模式，利用云计算技术来减 少IT服务的资金投入，如今现在越来越多的服务商更加注重于私有云的研发。
企业在部署私有云计算平台中遇到了许多问题，目前存在的主要问题是：(1)在部署私有云平台中，存在着大量 的繁琐配置，而这些配置需要花大量时间去面对不同的用户。(2)企业对资源隔离进行资源配置有着很大的难度， 尤其是在服务器进行部署的时候。(3)许多企业的网络架构存在较多的安全隐患和问题。
越来越多企业使用开源的云计算技术来搭建自己的企业私有云平台，并且可以按需求进行对云平台的二次开 发。可见私有云的市场逐步扩大，许多云计算服务商开始在积极推广私有云计算业务的发展。
国外云计算相比国内起步较早，云计算的规模要远大于国内，并且国外的云计算技术即将步入成熟阶段。 亚马 逊被认为最早做云计算产品的公司，它的AWS是一个典型的IaaS产品，提供了包含计算服务(EC2)、存储服务(S3、消 息传递(SQS)、数据集(SDB)等一系列服务[5]。国外的政府利用云计算技术进行政务办公要比国内早得多，许多国家 政府在运用云计算技术上相对成熟，给政务办公带来了极高效率。
国内云计算正处于追赶阶段，发展速度非常快，国内也有许多强大的公有云服务商，比如阿里云、腾讯云等。 在私有云方面，华为、深信服的私有云体系也足够强大，在“十四五”期间，国家积极响应发展云计算技术，许多 地区政府利用云计算技术进行搭建政务云，一些企业也逐步走向私有云方向。说明了中国的私有云发展形势也不容 小觑。
(三)研究内容及结构安排
分析目前中小型企业的数据中心现状，以锐科企业为例，可以看出，传统模式下的物理服务器设备的硬件资源 利用率较低，部署新的业务系统难度较高，成本投入过大。需要通过研究如何搭建锐科企业的私有云计算平台解决 以上问题，然后利用云环境在保留原来的业务系统情况下进行部署新的业务系统。研究如何在云环境下部署企业的私有云网盘，并对其进行测试。
本文的工作有以下几点:
(1)对锐科企业IT基础设施的现状进行分析，列出目前存在的问题，并进行需求分析，简述了企业部署私有云计 算平台的意义和必要性。
(2)针对锐科企业现状拟写私有云解决方案私，并分析列出能解决目前存在的问题
(3)进行私有云计算平台部署，对部分核心组件进行详细介绍部署过程。
(4)在云环境中利用在云主机部署企业私有云网盘项目，对其的实用性功能进行测试，说明该项目能替代原有的 FTP业务系统。
论文的结构安排:
第一章，阐述了云计算的发展背景，并对研究云计算的内容进行说明，列出本文的研究的主要工作。 第二章，概况了目前锐科企业管理平台的现状，分析出目前存在的问题，并进行需求分析。
第三章，企业私有云解决方案，在两个主流的开源云平台中，分析出OpenStack的优势，并选择OpenStack进行 部署。在私有云平台架构设计中拟出私有云平台网络拓扑结构和对私有云系统架构进行分析。
第四章，进行了IAAS和PAAS平台的建设，根据OpenStack T版安装手册，对部分核心组件的部署进行详细讲解。
第五章，在企业私有云的PAAS平台下进行部署新的SAAS应用，本次搭建的是企业私有云网盘项目，并测试企业 私有云网盘的功能，验证了企业私有云平台的可用性。
二、企业初期现状及需求分析
(一)锐科企业管理平台建设现状
1.企业拓扑结构

图2-1 锐科企业现状网络拓扑图
2.业务分布情况
表2-1 业务分布情况
服务器1 资源库 保存企业的所有业务资料以及项目案例
服务器2 FTP服务器 员工个人文件空间及保存企业的资料等
服务器3 Web服务器 OA系统、考勤系统等
服务器4 数据库服务器 对业务系统进行数据库支持
服务器5 邮件服务器 邮件系统
3.企业服务器情况
现企业有5台服务器，各服务器的资源使用情况如下：
表2-2 服务器资源使用情况
服务器 操作系统 CPU CPU使用率 内存 内存使用率
服务器1 CentOS7 4核 35% 8G 42%
服务器2 Windows 2008 4核 32% 8G 34%
服务器3 Windows 2008 4核 30% 8G 43%
服务器4 CentOS7 4核 28% 8G 38%
服务器5 Windows 2008 4核 25% 8G 31%
(二)需求分析
(1)根据企业服务器情况可以看出许多服务器的CPU和内存使用率都比较低，而且物理服务器都是独立单一 的，硬件资源相互不能够共用，严重造成整体硬件资源使用率较低。
(2)以后面临着企业的规模增加，随之企业的内部业务系统也会增加，企业物理的服务器数量也会逐渐增多， 随之而来的是建设成本高。在现有的建设状况下，扩容的方法只有增加物理服务器和物理存储设备，造成扩容成本 较高。
(3)随着物理服务器数量增大，企业设备间所承受的供电、降温的压力将会很大，这无疑增大了企业对服务器 维护、升级、扩展和管理的工作量，造成以后运维的成本过高。
(4)现有架构的物理服务器都是独立单一的，相互冗余性能低，需要部署新的业务系统往往要增加新的服务 器，造成系统扩展的难度加大。
(5)如何去解决合理充分地分配调用硬件资源，提高服务器的运行效率，减轻服务器在维护、升级、扩展和管 理的难度，减少企业对物理服务器的资金投入，降低服务器运维的压力等问题，已经成为当下企业的当务之急，也 是企业未来发展道路上的重要点。
(6)对企业而言， 一些敏感数据如：财务数据、人力资源信息以及核心技术信息，将其放置在公有云环境下为企业 带来的风险要大于给企业带来的利益，因此，企业设计并实施自己的企业私有云系统的需求就显得尤为重要[6]。
三、企业私有云解决方案
(一)开源云平台选择
目前主流的云平台有CloudStack和OpenStack。
C1oudStack是一个开源的具有高可用性及扩展性的云计算平台，CloudStack的系统架构如图3-1所示。

图3-1 CloudStack架构图
OpenStack也是一项开源的云计算平台，但它是完全开源的。根据目前的统计数据，在开源的云计算平台软件 中，OpenStack占市场份额是最大的，目前排名第一，而且社区活跃度最高，可以说是现在影响力最大的云计算管理 工具。通过Web的可视化控制面板来管理IaaS平台。现在汇集了来自上百个国家，接近上万名的人员和上千个在世界 上有名的企业。OpenStack的系统架构如图3-2所示。

图3-2 OpenStack架构图
OpenStack对比CloudStack有以下优势：
(1)与CloudStack开源软件相比，OpenStack的模块分明 ，只需要根据手册就能轻松添加独立的组件和新的模 块。
(2)组件灵活性比CloudStack要高，组件可以安装在一个物理机或者多个物理机上。
(3)二次开发容易，是完全开源的。
(4)兼容性：OpenStack兼容其他公有云，方便用户进行数据迁移。
(5)可扩展性：模块化设计，可以通过横向扩展，增加节点、添加资源。
(6)避免被厂商锁定：CloudStack虽然在云平台构建时会比较方便，对企业来说会更容易上手，但它必竟是从 商业软件开源出来的，会带有商业软件属性；而OpenStack自诞生之初就是开源软件，所有的开发都是由社区承担， 采用分布式的架构，不同的项目之间几乎没有耦合，所以可以方便的进行开发定制。
根据最新的数据表明，目前OpenStack的社区活跃度远高于CloudStack，基于OpenStack更加开放的架构，以及 众多技术厂商的支持，加上OpenStack 自身迅速成长壮大的势头，从长远来看对企业还是非常有益的。因此，对于 纂齿传动这种规模企业而言，选用Openstack作为企业私有云建设平台具备极高的性价比[7]。本次私有云搭建采用 OpenStack进行部署，使用的是T版本。
(二)私有云平台架构设计
1.私有云平台网络拓扑结构
本次采用OpenStack架构T版本指南，搭建企业私有云计算平台。在原有的5台物理服务器设备和1台存储设备下 进行重新规划，在实施过程中，把这些物理服务器设备还有网络资源部署在企业的同一个局域网中，这样可以快速 地将私有云计算平台的计算资源和存储资源共享到所有客户端。
在锐科企业搭建私有云计算平台，不仅能保留原有的业务系统，还能快速部署新的业务系统，不再需要一个业 务系统对应一台服务器，在资源不满足业务系统运行时，可以对业务系统扩容资源。 锐科企业私有云平台的网络拓 扑中，需要部署三个节点，控制节点部署在服务器1上，计算节点部署在服务器2、3、4、5上。整套私有云平台环境 的网络拓扑结构如图3-3所示。

图3-3 云平台的网络拓扑图
2.系统架构设计
根据开源OpenStack T版安装手册的系统拓扑结构，来进行每一个节点的部署服务。每个节点的部署服务划分如 图3-4所示。

图3-4 系统架构节点部署服务示意图
控制节点安装的组件：Dashboard(控制台服务)、RabbitMQ(消息队列服务)、MySQL(数据库服务)、 Keystone(认证服务)、Glance(镜像服务)、Nova(计算控制服务)、Neutron(网络控制服务)、Cinder(存储 控制服务)、Horizon(仪表板)、Heat(编配服务)和Ceilometer(监控服务)
计算节点安装的组件：Nova(计算服务)、Neutron(网络服务)、Ceilometer(监控服务)
存储节点安装的组件：Cinder(块存储服务)
OpenStack云平台架构拓扑图如图3-5所示。

图3-5 云平台架构拓扑图
(三)关于成本的评估与考虑
利用原有的基础设施物理设备进行重新规划，搭建出企业私有云计算平台。因为基于原来的基础设施进行改 造，没有买入新设备，初步搭建企业私有云目前资金投入较低。
考虑到以后企业规模变大，云平台规模也随之变大，对于后期的云基础设施需要一批专业的云运维团队进行维 护，这里花销成本就比较大，需要列入考虑范围中。但总体来说，云基础设施的运维成本相比传统IT模式的成本投 入要少得许多。
(四)私有云平台解决现状问题
企业私有云平台将解决以往传统模式存在若干的问题，以下进行企业传统计算模式与企业云计算模式比较可以看出 它们之间的区别，如表3-1：
表3-1 传统模式和云计算模式对比

传统计算模式	云计算模式

基础设施 本地物理服务器
本地物理网络
本地系统管理 虚拟机服务器
虚拟网络
作为服务的系统管理
存储 本地物理磁盘 共享分配的存储空间
业务端 一个本地机只能部署一个业务 采用云下的资源池进行部署业务，能做到一台本地部署多个业务
应用程序 本地机运行的应用程序 以软件即服务的形式交付
锐科企业私有云平台能解决传统IT模式下来带的问题如下：
(1)OpenStack私有云平台能将现有的硬件资源整合成一个资源池，这样就能提供高性能的计算能力。这样做 的好处就是避免了硬件资源浪费，在原来传统模式下，锐科企业的5台服务器资源利用率都较低，平均资源的利用率 都没有超过50%，严重造成物理服务器设备资源的浪费。而OpenStack私有云平台能够有效解决浪费资源的问题。
(2)锐科企业目前有5台服务器分别支撑着5个业务，在此情况下想要增加新的业务系统就需要购买新的服务 器，并且在传统IT模式下只能一台服务器对应一个业务系统，无疑是增加了硬件上的资金投入。在OpenStack私有云 平台模式下大幅度提高原有的硬件资源的利用率，可以做到利用原有的5台物理服务器设备，在不增加硬件资源的情 况下部署出新的业务系统，将旧的未使用资源重新利用，大大降低了企业在硬件上的资金投入，减少成本。
(3)OpenStack私有云平台下在扩展相同数量的业务时所需要的物理服务器设备数量相比传统IT模式下要少， 无疑减少了企业对物理服务设备维护、扩展、升级和管理的工作量，降低了运维难度。
(4)OpenStack私有云平台能够快速地部署新的业务系统，在云主机中可以配置合适的资源，能快速搭建业务 系统所需要的环境，不需要进行像传统模式那样对独立单一的物理服务器设备进行繁琐且复制的配置。在大多程度 上有效解决业务系统扩展的难度。 因为有了基于私有云的企业平台构建，所以业务同IT间的距离被瞬间缩短，不仅 让企业IT的运营成本大大降低，而且使业务系统无论是在应变能力还是在柔软性上都大大提高[8]。
四、私有云计算平台部署
(一)云平台部署准备工作
本次私有云平台搭建使用的是OpenStack T版本，以下详细介绍了部分重要的部署过程。
(1)各节点安装操作系统
安装Centos7 x64，配置主机名，将镜像导入到centos系统内。
(2)配置主机名