TRƯỜNG ĐẠI ĐẠI HỌ HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘ N ỘI ỆN CÔNG NGHỆ VIỆ VI NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀ TRUYỀN THÔNG --------o@o--------
BÀI TẬ TẬP LỚ LỚ N ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ĐỀ TÀI TÀI : XÂY DỰNG CLOUD COMPUTING TRÊN CLOUNDSTACK
Nguyễn Thị Thị Hoàng Lan Gi ản g vi ên : TS Nguyễ Nguyễn Văn Hoan CB1400094 H ọc vi vi ên th ự c h i ện : Nguyễn
GIỚI THIỆU Cloudstack là nền t ảng cho cơ sở h ạ t ầng đám mây và các hệ thống Datacenter có th ể nhanh chóng và d ễ dàng xây dựng dịch vụ đám mây trên cơ sở hạ tầng hiện có. Ngườ i dùng có thể tận dụng lợ i thế của điện toán đám mây để cung cấ p hiệu quả cao hơn, quy mô không giớ i hạn và triển khai nhanh các dịch vụ mớ i và các h ệ thống cho ngườ i dùng cuối. Cloudstack cho phép ngườ i dùng phối hợ p ảo hóa server, network, network storage để cung cấ p Infrastructure – as-a service (Iaas) giống như các nhà cung cấp hosting nhưng vớ i phần cứng riêng của họ. Cloudstack là hệ thống “Cloud operating system“ mã nguồn mở , nó cho phép xây dựng “Public cloud computing “ tương tự Amazon EC2 hay Private Cloud, Hybird Cloud. Cloudstack phối h ợ p các nguồn tài nguyên ảo hóa thành một môi trường đồng nhất, nơi chúng có thể ủy nhiệm cho ngườ i s ử dụng t ự tạo các máy ảo và s ử d ụng tùy theo nhu cầu riêng của họ.
+ Hỗ tr ợ nhiều hypervisor: Xenserver, VMware, OracleVM, KVM, XCP. + Quản lý tậ p trung, có th ể quản lý tới mườ i ngàn server, khi một thành phần tr ục tr ặc không làm sụp đổ hệ thống. + Tính sẵn sàng cao: tự đông giám sát và khắc phục Virtual machine (VM), khi một VM bị lỗi hệ thống sẽ cố gắng khôi phục lại. Management server có th ể đượ c triển khai nhiều node để thực hiện load balancing, Cloudstack h ỗ tr ợ NIC Bonding. + Sử dụng security groups hoặc chia Vlan t ạo thành các mạng ảo giúp cô lậ p các accounts. + Chọn lựa interface: Web UI, command line, API. S ử dụng giao diện đồ họa (Web) cho việc quản lý cũng như ngườ i dùng cuối có thể tương tác vớ i VM: power off, restart, backup…
PAGE 1
+ Cung cấ p các dịch v ụ m ạng: loadbalancing, dhcp, routing, Vlan, firewall, isolation, VPN, manage external networking. D ịch vụ load balancing cho phép xây dựng hệ thống cân bằng tải sử dụng phương pháp: Roud-robin, Least connection, Source IP. Vitual Router cung c ấ p DHCP và DNS tự động đến các VM, default Firewall ch ặn mọi k ết nối từ bên ngoài đến nhưng cho phép mọi k ết nết từ hệ th ống ra môi trườ ng internet. + Hỗ tr ợ nhiều giao thức lưu trữ: NFS, SCSI, FC, FCoE + Giớ i hạn tài nguyên theo nhu c ầu: RAM, CPU, Network, HDD.
Kiến trúc Cloudstack : + Management server cung c ấ p giao diện web cho ngườ i quản tr ị cũng như ngườ i dung cuối, cung cấ p API cho CloudStack, quản lý các guest VMs, IP private và public đến từng account, quản lý việc cung cấp storage đến các VM như là Virtual Disk, templates, iso images. + Host là đơn vị cơ sở , mỗi host là một hypervisor hay bare metal
PAGE 2
+ Các host có cấu hình giống nhau trong cluster chia sẻ primary storage.
đượ c gom thành group gọi là cluster. Các host
+ Một hay nhiều cluster nhóm thành m ột Pod, mỗi Pod tương đương vớ i một Rack sử dụng switch layer 2.
+ Các Pod đượ c nhóm thành Zone và cùng chia s ẻ secondary storage.
PAGE 3
+ Một datacenter có thể gồm một hay nhi ều Zones. + Service Offering cung c ấ p các lựa chọn: tốc lượ ng Ram, hỗ tr ợ HA…
độ xử lý CPU, số lượ ng CPU, dung
+ Disk Offering cung cấ p các chọn lựa về kích thướ c ổ cứng. + Network Offering mô tả
các tính năng đượ c xác lập cho ngườ i dùng cuối t ừ virtual router cũng như môi trường public. Có 2 cơ chế đượ c sử dụng: Basic network: không yêu c ầu sử dụng VLANs, các guest trong một pod chia s ẻ cùng broadcast domain.
PAGE 4
Advance Network:mỗi account sẽ chạy trên các mạng riêng gọi là virtual network vì thế nên chúng hoàn toàn cô l ậ p vớ i nhau. Advanced network s ử dụng Source NAT nhằm gi ảm s ố lượng IP public, khi đó mỗ i account gồm một hay nhiều VMs sử d ụng chung1 IP public.
+ Templates là các file ảnh c ủa h ệ điều hành, giúp khách hàng có th ể kh ở i t ạo server nhanh chóng, ngoài ra khách hàng còn có th ể lựa ch ọn cài đặt t ừ file iso s ẵn có hoặc khách hàng tự upload lên.
+ Backup theo cơ chế snapshot giúp sao lưu dữ liệu, hệ thống lậ p lịch giúp chủ động trong việc backup dữ liệu khách hàng. Khả năng khôi phục hệ thống nhanh chóng, đơn giản.
PAGE 5
+ Hệ thống quản lý account phân c ấp trong tương ứng vớ i một khách hàng, một reseller.
đó mỗi domain là một đơn vị độc lậ p
+ Primary storage liên k ết vớ i một cluster và nó lưu trữ disk volume c ủa tất cả các VMs đang chạy trên các host của cluster, Primary storage hỗ tr ợ nhiều nhiều định dạng khác nhau NFS, ISCSI, FCoI ph ụ thuộc vào hypervisor. + Secondary Storage liên k ết vớ i một images, Disk volume snapshots.
Zone và là nơi lưu trữ của: templates, ISO
+ Hỗ tr ợ LDAP: Microsoft Acitve Directory và ApacheDS cho vi ệc chứng thực ngườ i dùng cuối.
Hypervisor
PAGE 6
Hypervisor là hệ thống cho phép nhiều hệ điều hành cùng chạy trên cùng một máy v ật lý duy nhất. Trong kiến trúc của CPU X86 quyền sử lý đượ c chia thành các level ring. Ring 0 là ring có quy ền cao nhất còn đượ c gọi là supervisor mode và thông thườ ng các hệ điều hành chạy ở ring này, các ứng dụng trên hệ điều hành chạy ở ring 3. Nhưng để có thể chạy nhiều hệ điều hành trên một phần cứng thì hypervisor phải chạy trên ring 0 nhằm cung cấ p và quản lý tài nguyên cho các hệ điều hành. Để Có hai công nghệ đượ c sử dụng nhằm giải quyết vấn đề trên: + Paravirtualization:
Khi đó các hệ điều hành phải chạy trên ring khác chẳng hạn như ring1, do đó yêu cầu cần can thiệ p vào kernel của hệ điều hành. Điều này hoàn toàn có th ể thực hiện đối vớ i các hệ điều hành mã nguồn mở ch ẳng hạn như Linux, nhưng khó có thể thực hiện trên Window. Ưu điểm là hiệu suất sử lý cao. + Full virtualization - HVM : Công nghệ này mô phỏng toàn bộ phần c ứng hệ thống đó đó không cần can thiệ p vào kernel, có thể chạy hệ điều hành Linux hay Windows nhưng hiệ u xuất thấp hơn Paravirtualization do tốn tài nguyên cho việc mô phỏng. Yêu cầu ph ần c ứng hỗ tr ợ ảo hóa Intel-VT hay ADM-V. KVM,Vmware Vsphere s ử dụng công nghệ này. + Giớ i thiệu Hypervisor: Xen Cloud Platform (XCP) XCP là một hypervisor mã ngồn mở hỗ tr ợ đồng thờ i 2 công nghệ Paravirtualization và Full virtualization. Các h ệ điều hành Linux ch ạy trên Paravirtualization nh ằm tăng hiệu xu ất h ệ th ống. Một l ợ i th ế n ữa c ủa XCP là đối v ớ i các hệ điêu hành Window sử dụng công nghệ PVHVM (Paravirtualization on Hardware-assisted virtualization) s ẽ cho hiệu xuất tốt gần như công nghê Paravirtualization.
PAGE 7
PVHCM: sử dụng khái niệm Dom0 và DomU, Dom0 h ệ hiều hành đầu tiên chạy, các hệ điều hành còn lại g ọi là DomU, các DomU tương tác vớ i m ạng và phần cứng qua Dom0.
Demo:
+ Server Management: Centos 6.2, Cloudstack 3.0.2, mysql, NFS server cung cấ p Primary và Secondary Storage. Sử dụng một card mạng ip 192.168.0.20
+ 2 server làm Cluster cài đặt XCP 1.1 vớ i 2 card mạng, 1 card sừ dụng k ết nối với Management network và Public, 1 card dùng cho các VMs trao đổ i vớ i nhau. Xcp1: 192.168.0.21 Xcp2: 192.168.0.22 PAGE 8
IBM system X3400 M2
CPU: Intel Xeon E5520 2.27GHz Ram: 2GB HHD: 2x500GB
+ IP 192.168.11-15 đóng vai trò ip public sử dụng để các VM k ết nối internet. IP 192.168.100-105 dùng để cấp cho các SSVMs như: Proxy, Secondary Storage VM. + Tài liệu tham khảo và download phần mềm: http://cloudstack.org và http://xen.org
-
Màn hình đăng nhậ p: http://192.168.0.20:8080/client
-
Giao diện chính:
PAGE 9
Cung cấ p các thông tin về toàn hệ thống: số lượng memory đang sử dụng trên tổng số memory, số lượng ip management, ip pucblic đã sử dụng, số GHz cpu đã sử dụng, các cảnh báo host hay storage down. -
Thông tin về Zones: Cung cấ p thông tin v ề số lượ ng Zones, Pods, Clusters, Hosts đang sử dụng trên hệ thống và tổng số CPU, Memory, Storage:
-
Mô hình của Zone:
PAGE 10
-
Thông tin chi ti ết trên mỗi Zones:
-
Tạo các Disk với dung lượ ng theo yêu cầu:
PAGE 11
-
System Offering:
-
Tạo Network as a service: Tạo các dịch vụ mạng theo nhu cầu
PAGE 12
-
Xây dựng các templates giúp khách hàng ti ết kiệm thờ i gian khở i tạo server.
-
Thống kê các sự kiện liên quan đến hệ thống:
PAGE 13
Cấ p và phân quyền của các accounts:
-
K ết quả áp dụng:
Mô tả đối tượng trướ c khi áp dụng Mô tả đối tượ ng sau khi áp dụng sáng kiến (mô t ả các k ết quả đạt sáng kiến đượ c của sáng kiế n về các mặt: kinh t ế , k ỹ thuật, xã hội, môi trường,…) VPS đượ c khở i tạo và chạy trên một máy chủ vật lý.Vào th ời gian cao điểm máy chủ có thể bị treo dẫn dẫn đến các VPS ngưng hoạt động.
Nếu một server bị lỗi hệ thống vẫn hoạ động ổn định.
PAGE 14
Khả năng mở r ộng hạn chế phụ thuộc Khả năng sử dụng linh hoạt theo yêu c server vật lý. giúp tiết kiệm chi phí. Các server tồn tại riêng r ẽ, quản lý phức tạ p.
Các server liên k ết với nhau đảm bảo s định, cũng như nâng cao khả năng mở r ộng.
Hệ thống có khả năng quản lý hàng ng hosts. Khách hàng không thể start server khi Giao diện sử dụng web cho phép powe hay bị tắt, lỗi. start server, đưa ra các thông tin về hệ thống, cũng như thao tác vớ i hệ thống. Hỗ tr ợ các tính năng port forwarding, Firewall , Nat, Load balancing nâng cao tính b mật cũng như khả năng phục vụ của hệ thống tốt
Chi phí đầu tư cao, tiêu thụ nhiều năng Chi phí th ấ p, tiêu thụ ít điện năng hơn, kiệm Lượ ng, thông gian. Sử dụng Vlan cô lậ p các account (laye giúp cho thông tin dữ liệu an toàn hơn. Hệ thống backup theo lịch giúp chủ độ trong việc sao lưu dữ liệu, giúp khôi ph ục hệ thố nhanh chóng. Cơ chế live magrition giúp di chuy ển giữa
các hosts mà không ngây gián đoạn đế ngườ i dùng cuối ỹ Đánh giá lợi ích thu đượ c: (mô t ả l ợi ích do sáng ki ế n mang l ại về : k thuật, kinh teá, xã h ội, môi trường … Trườ ng hợp đánh giá đượ c số tiề n làm l ợi thì nêu cách tính cụ thể ). - Cung cấ p dịch vụ mớ i trên công nghệ mớ i phù hợ p vớ i xu Công ty thế chung của th ế gi ớ i, giúp đa dạng hóa các dịch v ụ của công ty. PAGE 15
-
-
-
-
Doanh nghiệp
-
-
Xã hội
-
Các dịch vụ triển trên cloud computing có th ời gian đáp ứng tốt hơn, khả năng khôi phục hệ thống khi gặ p sự cố nhanh hơn so với môi trườ ng truyền thống. Cơ chế backup tự động giúp giảm công việc của ngườ i quản tr ị. Giảm số lượ ng server vật lý giúp gi ảm chi phí đầu tư, giảm điện năng tiêu thụ nên tiết kiệm đượ c nguồn vốn. Trong phần demo sử dụng 2 server X3400 M2, CPU E5520 2.27 có thể cung cấ p tớ i 2*8*2.27= 36.32 GHz, giả sử mỗi khách hàng cần 2CPU vớ i tốc độ 2.27 thì ch ỉ với 2 Server ban đầu ta có th ể cung cấ p tớ i 36.32/(2*2.27) = 8 server thông thườ ng. Hệ th ống xây dựng hoàn toàn trên mã nguồn mở đượ c h ỗ tr ợ bở i các doanh nghiệp hàng đầu thế giớ i, không mất chi phí đầu tư so vớ i các doanh nghiệ p cung cấ p dịch v ụ khác. Hệ thống có thể xây dựng trên nền t ảng h ạ t ầng hiện có, vớ i hiệu quả khai thác cao hơn. Đưa ra một chọn lựa mớ i hi ệu quả hơn, thời gian đáp ứng tốt hơn so với đầu tư server truyền thống. Chi phí th ấp hơn do chi phí đầu tư ban đầ u, chi phí duy trì thấp hơn, không tốn tiền cho việc thuê đặt chỗ. Tiết kiệm th ờ i gian, khách hàng có th ể cài đặt bất cứ nơi đâu, chỉ đăng ký nhu cầu là sẽ đượ c cung cấ p ngay. Khách hàng cũng không mất th ờ i gian cho việc s ửa ch ữa, nâng cấ p server. Cài đặt nhanh chóng đơn giản sử dụng các mẫu templates hay iso có s ẵn. Quản tr ị đơn giản trên nền web, không phải cài đặt thêm bất cứ phần mềm nào. Nâng cấ p hệ th ống nhanh chóng, đơn giản giảm thiểu t ối đa thờ i gian ảnh hưở ng tớ i hệ thống. Hệ thống sao lưu, phục hồi giúp khắc phục các sự cố nhanh chóng. Việc giảm số lượ ng server giúp giảm điện năng tiêu thụ .
Khả năng áp dụng: (nêu khả năng, điề u ki ện và địa ch ỉ có thể áp d ụng của sáng kiế n). - Hệ thông xây dựng trên mã nguồn mở nên hoàn toàn miễn phí. - Ảo hóa là xu hướng chung do đó có thể đượ c áp dụng cho mọi đối tượ ng và thay thế cho môi trườ ng server truyền thống. - Cung cấ p các d ịch vụ trên cloud: web hosting, mail tăng độ ổn định, khả năng đáp ứng, backup và restore server dễ dàng, nhanh chóng.
PAGE 16
PAGE 17
