(Đề tài NCKH) tìm hiểu điện toán đám mây và hiện thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG TÌM HIỂU ÐIỆN TỐN ÐÁM MÂY VÀ HIỆN THỰC ỨNG DỤNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN ẢO MÃ SỐ: SV2012-145 SKC003921 Tp Hồ Chí Minh, 11/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM  ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN TÌM HIỂU ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY VÀ HIỆN THỰC ỨNG DỤNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN ẢO MÃ SỐ: SV2012-145 THUỘC NHĨM NGÀNH: CƠNG NGHỆ THƠNG TIN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TH.S LÊ VĂN VINH NGƯỜI CHỦ TRÌ: HỒNG TUẤN ĐỨC MSSV: 08110032 NGƯỜI THAM GIA: HOÀNG THÁI XUÂN KHOA MSSV: 08110057 ĐƠN VỊ: KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TP HỒ CHÍ MINH – 11/2012 Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỀ TÀI 1PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU: 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢ 1.2.1 Tình hình nghiên cứu 1.2.2 Tình hình nghiên cứu 1.3 NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI: 2PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI: 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 2.3 NỘI DUNG: 2.3.1 Tìm hiểu nội dung tổng 2.3.2 Kiến trúc OpenNeb 2.3.3 Chi tiết tầng k 2.3.4 Triển khai hệ thống đám 2.3.5 Xây dựng ứng dụng qu 2.4 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC: 2.4.1 Tính khoa học: 2.4.2 Khả triển khai ứn 2.4.3 Hiệu kinh tế - xã h 3PHẦN 3: KẾT LUẬN 3.1 KẾT LUẬN: 3.1.1 Những kết đạt đ 3.1.2 Những tồn tại: 3.2 ĐỀ NGHỊ: 3.3 POSTER: 4PHẦN PHỤ LỤC (nếu có) 5TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xn Khoa Trang Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh TÓM TẮT ĐỀ TÀI - Ngày nay, máy vi tính trở thành cơng cụ, phần tất yếu sống Chúng ta sử dụng máy vi tính khắp nơi, cho công việc, nghiên cứu lĩnh vực Khi việc sử dụng máy tính sống hàng ngày tăng lên, nguồn tài nguyên máy tính mà cần tăng lên Đối với doanh nghiệp nhỏ, nguồn tài nguyên lớn nhƣ trở thành yếu tố lớn tác động đến công việc kinh doanh Với vấn đề sở hạ tầng CNTT nhƣ máy hỏng, treo ổ cứng, lỗi phần mềm, v.v… thật vấn đề đau đầu cho doanh nghiệp, đặc biệt doanh nghiệp cịn non trẻ Cơng nghệ điện tốn đám mây đời cung cấp giải pháp cho tình trạng - Cơng nghệ điện tốn đám mây việc tính tốn đƣợc chuyển từ máy tính cá nhân chí từ máy chủ ứng dụng doanh nghiệp đến đám mây máy tính Tuy nhiên, đám mây hình tƣợng để đến tập máy chủ ảo hóa cung cấp nguồn tài nguyên siêu máy tính, hệ thống máy chủ đến cho khách hàng họ Ngƣời sử dụng hệ thống cần quan tâm tới dịch vụ máy tính mà họ yêu cầu Các chi tiết bên dƣới hệ thống thực nhƣ đƣợc ẩn khỏi ngƣời dùng Các liệu dịch vụ cung cấp nằm trung tâm liệu đám mây có khả mở rộng đƣợc truy cập đâu, từ thiết bị đƣợc nối mạng toàn giới PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU: - Hệ thống đám mây riêng dựa phần mềm mã nguồn mở OpenNebula - Bộ giao diện lập trình ứng dụng APIs phần mềm mã nguồn mở OpenNebula 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC: 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc: - Đối với việc xây dựng hệ thống đám mây riêng đa số sử dụng hệ thống từ công ty lớn nhƣ Microsoft, IBM… phải trả chi phí cho việc sử dụng - Bên cạnh đó, có số nhà nghiên cứu nƣớc có tham gia nghiên cứu điện tốn đám mây dựa phần mềm mã nguồn mở nhƣ OpenStack, CloudStack, OpenNebula, Eucalyptus… nhƣng giai đoạn thử nghiệm 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc ngồi: - Các hệ thống điện toán đám mây mã nguồn đƣợc nghiên cứu phổ biến nhiều nƣớc giới Nổi tiếng có OpenNebula, CloudStack, Eucalyptus… 1.3 NHỮNG VẤN ĐỀ CỊN TỒN TẠI: - Đa phần nghiên cứu sở lý thuyết, triển khai thực tế - Ứng dụng điện toán đám mây thực tế sử dụng dùng hãng lớn nên phải trả chi phí SVTH: Hồng Tuấn Đức, Hồng Thái Xn Khoa Trang Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI: - Phục vụ cho cơng việc học tập nghiên cứu điện toán đám mây Tìm hiểu kiến trúc phần mềm mã nguồn mở OpenNebula Hiểu giải thích đƣợc chế xây dựng đám mây riêng thực tế Sử dụng giao diện lập trình ứng dụng để xây dựng chƣơng trình quản lý tài nguyên ảo 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Phƣơng pháp phân loại hệ thống hóa lý thuyết: ngƣời nghiên cứu tiến hành thu thập tài liệu có liên quan đến điện toán đám mây, đám mây riêng, phần mềm mã nguồn mở OpenNebula Sau đó, ngƣời nghiên cứu tiến hành xếp lại tài liệu thu thập đƣợc theo chủ đề - Phƣơng pháp phân tích tổng hợp lý thuyết: ngƣời nghiên cứu tiến hành phân tích tổng hợp nội dung điện toán đám mây Đặc biệt nội dung đám mây riêng phần mềm mã nguồn mở OpenNebula Từ kết có trên, ngƣời nghiên cứu tiến hành đánh giá, xem xét dùng kết vào q trình triển khai thực tế - Phƣơng pháp thực nghiệm: ngƣời nghiên cứu dựa kết thu đƣợc từ hai phƣơng pháp nghiên cứu để áp dụng vào trình cài đặt, triển khai cụ thể đám mây riêng phần mềm mã nguồn mở OpenNebula xây dựng phần mềm quản lý tài nguyên ảo dựa giao diện lập trình mà OpenNebula cung cấp 2.3 NỘI DUNG: 2.3.1 Tìm hiểu nội dung tổng quan phần mềm mã nguồn mở OpenNebula 2.3.1.1 Tổng quan OpenNebula - OpenNebula hoàn toàn dự án mã nguồn mở hƣớng vào tầng IaaS (Infrastructure as a Service) công nghệ điện tốn đám mây OpenNebula đƣợc sử dụng nhƣ cơng cụ ảo hóa để quản lý hạ tầng sở ảo trung tâm liệu Chức đƣợc biết đến nhƣ việc tạo đám mây riêng (private cloud) Bên cạnh đó, OpenNebula hỗ trợ dạng đám mây khác đƣợc biết với tên đám mây lai (Hybrid cloud) Đám mây lai kết hợp sở hạ tầng tổ chức với sở hạ tầng bên Sự kết hợp nhằm tăng tính dễ dàng thích ứng với nhiều mơi trƣờng lƣu trữ khác Cuối cùng, OpenNebula cịn hỗ trợ việc tạo đám mây công cộng (public cloud)bằng cách cung cấp giao diện lập trình để mở rộng chức cho máy ảo, hệ thống lƣu trữ quản lý mạng - OpenNebula kết nhiều năm nghiên cứu phát triển trình quản lý máy ảo dựa hạ tầng sở phân tán lớn linh động Những đặc tính bật OpenNebula đƣợc phát triển để đáp ứng đƣợc yêu cầu quy trình nghiệp vụ nhiều cơng ty IT hàng đầu - OpenNebula đƣợc sử dụng nhƣ tảng mở để nghiên cứu thách thức đến từ việc quản lý đám mây dùng doanh nghiệp Hiện tại, OpenNebula phát triển tới phiên 3.0 SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh 2.3.1.2 Các mốc phát triển OpenNebula - OpenNebula dự án nghiên cứu từ năm 2005 Sau trình nghiên cứu thử nghiệm, đến tháng năm 2008, OpenNebula thức đƣợc phát hành rộng rãi dƣới dạng phiên mã nguồn mở Hình 1: Quá trình phát triển OpenNebula [3] - Kể từ sau năm 2008, phiên OpeNebula lần lƣợt đƣợc phát hành rộng rãi đến cộng đồng Đáng kể vào năm 2009 OpenNebula thức đƣợc hệ điều hành Ubuntu – hệ điều hành mã nguồn mở nhân Linux tiếng hỗ trợ vào phiên hệ điều hành - Các giai đoạn cải thiện dần tính OpenNebula thân thiện với ngƣời dùng Và đặc biệt hỗ trợ thƣơng mại điện tử Điển hình hệ thống AmazonEC2 công ty Amazon 2.3.2 Kiến trúc OpenNebula - Kiến trúc OpenNebula chia làm ba tầng chính: Tầng đầu tiên: công cụ (tools) dùng để quản lý công cụ đƣợc phát triển sử dụng giao diện đƣợc cung cấp phần lõi OpenNebula Tầng thứ hai: lõi (core) gồm thành phần nhƣ máy ảo, thiết bị lƣu trữ thành phần để quản lý máy chủ Tầng thứ ba: trình điều khiển thiết bị (drivers) gồm trình điều khiển thiết bị để quản lý công nghệ ảo hóa, thiết bị lƣu trữ khác giám sát công nghệ nhƣ dịch vụ lõi SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh Hình 2: Tổng quan kiến trúc OpenNebula [3] 2.3.3 Chi tiết tầng kiến trúc OpenNebula Tầng công cụ: - Đây tầng chứa công cụ đƣợc phân phối OpenNebula nhƣ Command Line Interface (CLI), lập lịch (scheduler)… Ngồi cơng cụ OpenNebula cung cấp, cịn có cơng cụ nhà phát triển tạo nhằm giúp cho việc quản lý OpenNebula đƣợc khoa học dễ dàng nằm tầng Các nhà phát triển tạo đƣợc cơng cụ tầng dựa vào giao diện XML-RPC thƣ viện Cloud API Tầng lõi: - Ở tầng lõi bao gồm tập thành phần để điều khiển giám sát máy ảo, mạng ảo, thiết bị lƣu trữ máy chủ Các thành phần thực hành động giám sát điều khiển cách gọi trình điều khiển thiết bị thích hợp - Những chức tầng lõi bao gồm:  Quản lý yêu cầu (Request Manager): xử lý yêu cầu từ phía ngƣời dùng  Quản lý máy ảo (Virtual Machine Manager):dùng để quản lý giám sát máy ảo có hệ thống  Quản lý chuyển tải (Transfer Manager): dùng để quản lý việc truyền tải ảnh đĩa máy ảo  Quản lý mạng ảo (Virtual Network Manager): dùng để quản lý mạng ảo đƣợc tạo  Quản lý máy chủ (Host Manager):dùng để quản lý giám sát tài nguyên vật lý máy chủ  Cơ sở liệu: lƣu trữ cấu trúc sở liệu cho OpenNebula Tầng trình điều khiển thiết bị: - Ở tầng trình điều khiển thiết bị, OpenNebula có tập module linh hoạt tƣơng tác với thành phần trung gian (middleware) cụ thể - Có thể kể đến module nhƣ: SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh  Ảo hóa trình siêu giám sát (virtualization hypervisor)  Dịch vụ cho đám mây (cloud services)  Các chế chuyển tập tin (file transfer mechanisms) 2.3.4 Triển khai hệ thống đám mây riêng - Sau trình nghiên cứu tìm hiểu tính mà OpenNebula mang lại, phần này, tiến hành cài đặt hệ thống đám mây dạng IaaS sử dụng công nghệ đƣợc cung cấp phần mềm nguồn mở OpenNebula Đám mây đƣợc biết với tên gọi đám mây riêng (private cloud) - Trong phần cài đặt này, sử dụng hệ điều hành Ubuntu để minh họa trình cài đặt thực tế đám mây riêng sử dụng công nghệ OpenNebula Trong cài đặt hệ điều hành Ubuntu, sử dụng quyền root để cài đặt 2.3.4.1 Mơ hình cài đặt Có hai chế độ cài đặt, chế độ thứ dùng chế độ shared file để chia sẻ tập tin máy ảo, chế độ thứ hai dùng ssh để chép máy ảo Hình 3: Dùng chế độ SSH [3] SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh Hình 4: Dùng chế độ shared files [3] Sau cài đặt, thƣ mục OpenNebula có cấu trúc theo nhƣ hình sau: Hình 5: Cấu trúc thƣ mục sau cài đặt [3] 2.3.4.2 Bước 1: Cài đặt OpenNebula Tại cluster, ta cài đặt OpenNebula sau tải tập tin Ubuntu-12.04-opennebula_3.6.01_amd64.deb trang chủ OpenNebula (www.opennebula.org) câu lệnh sau: SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hồng Thái Xn Khoa Trang Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh sudo dpkg -i Ubuntu-12.04-opennebula_3.6.0-1_amd64.deb Sau ta thiết lập mật cho tài khoản oneadmin nhƣ sau: sudo passwd oneadmin 2.3.4.3 Bước 2: Kiểm tra id gán tài khoản oneadmin vào chung nhóm Thực cluster id oneadmin sudo usermod –u 999 oneadmin (với 999 l{ gi| trị uid cho t{i khoản oneadmin) sudo groupmod -g 999 oneadmin (với 999 l{ gi| trị gid cho nhóm oneadmin) sudo usermod –a –G libvirtd oneadmin sudo usermod –a –G kvm oneadmin sudo groupadd -g 999 oneadmin sudo useradd -u 999 -g oneadmin -m oneadmin -s /bin/bash sudo usermod -d /var/lib/one oneadmin sudo passwd oneadmin sudo chown oneadmin:oneadmin /var/lib/one 2.3.4.4 Bước 3: Cài đặt SSH, NFS, KVM, QEMU, LIBVIRT, BRIDGE UTILITY Thực cluster node sudo apt-get install openssh-server openssh-client sudo apt-get install nfs-kernel-server sudo apt-get install qemu-kvm libvirt-bin ubuntu-vm-builder bridge-utils 2.3.4.5 Bước 4: Cấu hình mạng cluster node dùng Bridge (br0) Thực cluster sudo nano /et c/network/interface auto eth0 iface eth0 inet manual auto br0 iface br0 inet static address 192.168.1.2 netmask 255.255.255.0 network 192.168.1.0 broadcast 192.168.1.255 gateway 192.168.1.1 bridge_ports eth0 bridge_fd bridge_hello bridge_maxage 12 bridge_stp of / Thoát khỏi file interface v{ restart lại network sudo /etc/init.d/networking restart Thực node sudo nano /et c/network/interface auto eth0 iface eth0 inet manual auto br0 iface br0 inet static address 192.168.1.3 SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh netmask 255.255.255.0 network 192.168.1.0 broadcast 192.168.1.255 gateway 192.168.1.1 bridge_ports eth0 bridge_fd bridge_hello bridge_maxage 12 bridge_stp of / Tho|t khỏi file interface v{ restart lại network sudo /etc/init.d/networking restart 2.3.4.6 Bước 5: Tạo biến môi trường cấp quyền cho oneadmin Thực cluster sudo nano ~/.profile export ONE_XMLRPC=http://localhost:2633/RPC2 export ONE_AUTH=/var/lib/one/.one/one_auth ~/.profile sudo sudo sudo sudo echo "oneadmin:123" > $ONE_AUTH chown oneadmin:oneadmin $ONE_AUTH chown oneadmin:oneadmin -R /var/lib/one chmod 600 -R /var/lib/one / Cấp quyền thực thi cho oneadmin thư mục home l{ /var/lib/one sudo chmod 700 -R /var/lib/one oneadmin 2.3.4.7 Bước 6: Cấu hình SSH Thực cluster node sudo nano /etc/ssh/ssh_config File ssh_config (chú ý dòng StrictHostKeyChecking, mặc định dòng comment giá trị ask, ta bỏ comment thay đổi giá trị no) sudo nano /etc/ssh/sshd_config File sshd_config (chú ý dòng UsePAM, mặc định dòng yes, ta thay đổi giá trị no) Sau đó, ta restart lại dịch vụ SSH câu lệnh sau: sudo /etc/init.d/ssh restart Từ chỗ cấu hình dƣới ta làm cluster Tiếp theo, ta tạo RSA key cho user oneadmin: su -l oneadmin ssh-keygen / Copy nội dung public key v{o tập tin authorized_keys nằm cluster cp /var/lib/one/.ssh/id_rsa.pub /var/lib/one/.ssh/authorized_keys / Sau copy nội dung pubic key v{o tập tin authorized_keys nằm node01 scp /var/lib/one/.ssh/id_rsa.pub oneadmin@node01:/var/lib/one/.ssh/authorized_keys sudo sh -c "cat /var/lib/one/.ssh/id_rsa.pub >> /var/lib/one/.ssh/authorized_keys" ssh node01 exit // Tại c}u lệnh n{y dùng quyền root đề thực thi sudo sh -c "ssh-keygen -f ssh/known_hosts -F node01 1>> /etc/ssh/ssh_known_hosts" SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xn Khoa Trang Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh 2.3.4.8 Bước 7: Cấu hình NFS Thực cluster node Tại cluster, ta vào tập tin /etc/exports để cấu hình thƣ mục chia sẻ chung Ta thêm vào tập tin exports nội dung sau: /var/lib/one 192.168.1.0/255.255.255.0(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check) Tiếp theo cần phải khởi động lại dịch vụ NFS Server câu lệnh sau: service nfs-kernel-server restart Sau đó, node ta cấu hình để sử dụng đƣợc thƣ mục chia sẻ /etc/fstab 192.168.1.15:/var/lib/one /var/lib/one nfs rw,hard,intr 0 Với 192.168.1.15 địa IP máy cluster Sau đó, ta tiến hành cài đặt nfs-client node tiến hành gắn thƣ mục dùng chung cluster vào node sudo apt-get install nfs-client nfs-common sudo mkdir -p /var/lib/one sudo mount /var/lib/one 2.3.4.9 Bước 8: Tạo thư mục chứa images Thực cluster Tạo thƣ mục chứa ảnh ảo Đây nơi lƣu trữ ảnh ảo node đám mây mkdir /var/lib/images chown –R oneadmin:oneadmin /var/lib/images 2.3.4.10 Bước 9: Cấu hình VNC, QEMU, LIBVIRT Thực cluster node sudo nano /etc/libvirt/qemu.conf vnc_listen = "0.0.0.0" dynamic_ownership = user = "oneadmin" group = "oneadmin" sudo service libvirt-bin restart sudo chown :oneadmin /var/run/libvirt/libvirt-sock sudo nano /etc/libvirt/libvirtd.conf unix_sock_group = "oneadmin" 2.3.4.11 Bước 10: Thêm node onehost create node01 im im_kvm vm vmm_kvm net dummy onehost list Tiếp theo, tải tập tin ttylinux.img về, giải nén copy vào thƣ mục images Đƣờng dẫn để download file ttylinux: http://dev.opennebula.org/attachments/download/170/ttylinux.tar.gz Sau tải giải nén ảnh ảo, tiến hành chép ảnh ảo vào đƣờng dẫn: /var/lib/ /images/ 2.3.4.12 Bước 11: Tạo mạng ảo Tạo tập tin mẫu để tạo mạng ảo Tập tin mẫu có tên vnetUTE_template có nội dung nhƣ sau: NAME SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa = " UTENetwork" Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh TYPE BRIDGE LEASES LEASES LEASES Tiếp theo, sử dụng câu lệnh sau để tạo mạng ảo: onevnet create vnetUTE_template onevnet list 2.3.4.13 Bước 12: Tạo ảnh ảo Tạo tập tin mẫu để tạo ảnh ảo Tập tin mẫu có tên image.template có nội dung nhƣ sau: NAME PATH TYPE PUBLIC DESCRIPTION Tiếp theo, sử dụng câu lệnh sau để tạo ảnh ảo: oneimage create image.template -d default oneimage list Với default datastore mặc định hệ thống Để biết đƣợc có datastore ta sử dụng câu lệnh sau: onedatastore list 2.3.4.14 Bước 13: Tạo máy ảo Tạo tập tin mẫu để tạo máy ảo Tập tin mẫu có tên vmUTE_template có nội dung nhƣ sau: NAME CPU MEMORY OS DISK = DISK source target type size readonly GRAPHICS = TYPE LISTEN PORT NIC FEATURES = = = =[ [IMAGE =[ = Tiếp theo, sử dụng câu lệnh sau để tạo máy ảo: onevm create vmUTE_template onevm list SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hồng Thái Xn Khoa Trang 11 Tìm hiểu điện toán đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh Sau tạo máy ảo xong, ta dùng chƣơng trình virsh-install VNC để kết nối tới máy ảo sử dụng 2.3.5 Xây dựng ứng dụng quản lý tài nguyên ảo 2.3.5.1 Mục đích ứng dụng - Trong chƣơng trƣớc, tìm hiểu tổng quan OpenNebula cách làm thết để cài đặt đám mây riêng OpenNebula nhƣ việc quản lý tài nguyên đám mây riêng Tuy nhiên, trình cài đặt nhƣ quản lý, ta thấy nhiều bất cập nhƣ việc quản lý đám mây riêng lại dựa vào câu lệnh chƣơng trình Terminal hệ điều hành Ubuntu, câu lệnh đơi lúc gây khó khăn, khó nhớ cho ngƣời quản lý… Vì nhóm nghiên cứu tiến hành xây dựng ứng dụng chuyên quản lý tài nguyên ảo đám mây riêng - Dựa yêu cầu phát sinh trình cài đặt nhƣ quản lý đám mây riêng, trƣớc tiên ứng dụng cần phải đáp ứng đầy đủ yêu cầu chức Sau đó, để hỗ trợ tối đa cho ngƣời quản lý tác vụ quản lý hàng ngày, ứng dụng cần phải thực thêm chức quản lý cấp cao nhƣ cho phép tạo quản lý ngƣời dùng, tạo lập nhóm ngƣời dùng quản lý riêng, cung cấp mẫu cho việc tạo mạng ảo, máy ảo… - Qua q trình tìm hiểu, nhóm đƣợc biết OpenNebula cung cấp cho cộng đồng lập trình viên thƣ viện để giúp cho cộng đồng lập trình viên dễ dàng tiếp cận nhƣ xây dựng ứng dụng hỗ trợ cho việc tƣơng tác với OpenNebula.Do vậy, nhóm tiến hành tìm hiểu nghiên cứu thƣ viện nhƣ xây dựng ứng dụng điện toán đám mây để quản lý đám mây riêng 2.3.5.2 Giới thiệu giao diện lập trình ứng dụng 2.3.5.2.1 Tổng quan kiến trúc giao diện lập trình ứng dụng - OpenNebula đƣợc thiết kế để dễ dàng tƣơng thích với hạ tầng sở khác nhƣ dễ dàng mở rộng với thành phần Kết hệ thống đƣợc xây dựng dựa OpenNebula dễ dàng thích ứng với loại đám mây cơng nghệ điện tốn đám mây nhƣ đám mây riêng, đám mây lai đám mây công cộng - Hình phía dƣới miêu tả tổng quan kiến trúc giao diện lập trình ứng dụng: SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang 12 Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh Hình 6: Tổng quan giao diện lập trình ứng dụng [3] - Trƣớc tiên, giao diện lập trình ứng dụng OpenNebula đƣợc phân lớp thành hai thành phần dựa vào hai loại ngƣời sử dụng là: thành phần dành cho ngƣời dùng cuối thành phần dành cho nhà phát triển, quản lý đám mây - Thành phần dành cho ngƣời dùng cuối đƣợc biết đến với tên gọi giao diện tƣơng tác đám mây (cloud interfaces) Bên cạnh đó, thành phần dánh cho nhà phát triển, quản lý đám mây đƣợc biết đến với tên gọi giao diện tƣơng tác hệ thống (system interfaces) 2.3.5.2.2 Giao diện tƣơng tác đám mây (cloud interfaces) - Giao diện tƣơng tác đám mây cung cấp giao diện tƣơng tác để phục vụ, cho phép ngƣời dùng cuối quản lý máy ảo, mạng ảo nhƣ ảnh ảo thông qua cách đơn giản dễ sử dụng REST API REST dạng yêu cầu dịch vụ web từ máy khách đƣợc gọi thông qua hàm API Giao diện tƣơng tác đám mây che giấu nhiều điểm phức tạp điện tốn đám mây thật tƣơng thích với ngƣời dùng cuối OpenNebula cung cấp hai dạng giao diện tƣơng tác đám mây khác nhau, là:  EC2-Query API: giao tiếp đƣợc xây dựng theo nhu cầu phù hợp với ngƣời dùng cuối sử dụng Amazon EC2 Bộ giao tiếp chủ yếu phục vụ cho việc giao tiếp quản lý máy ảo  OCCI-OGF: dạng dịch vụ web cho phép ngƣời dùng cuối khởi động quản lý máy ảo dựa tính OCCI OCCI đƣợc hiểu nhƣ giao tiếp điện toán đám mây mở (Open Điện toán đám mây Interface), dạng dịch vụ web cung cấp cho tác vụ quản lý điện toán đám mây - Chúng ta nên cân nhắc sử dụng giao diện tƣơng tác đám mây thiết kế cổng thông tin, công cụ giải pháp chuyên biệt dành cho đối tƣợng ngƣời dùng cuối SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hồng Thái Xn Khoa Trang 13 Tìm hiểu điện toán đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh 2.3.5.2.3 Giao diện tƣơng tác hệ thống (system interfaces) - Giao diện tƣơng tác hệ thống cung cấp giao diện tƣơng tác phù hợp với đối tƣợng nhà phát triển quản lý tài nguyên ảo dựa cơng nghệ điện tốn đám mây Bản chất loại giao tiếp tƣơng tác cung cấp thƣ viện nhƣng đƣợc thiết kế theo loại ngôn ngữ, công nghệ khác nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho cộng đồng nhà phát triển Bộ giao tiếp gồm phần sau:  Bộ giao tiếp OpenNebula XML-RPC: giao tiếp OpenNebula Bộ giao tiếp cung cấp chức cho việc quản lý tài nguyên nhƣ máy ảo, mạng ảo… dựa dịch vụ web XML-RPC  Bộ giao tiếp OpenNebula Cloud API (OCA): giao tiếp cung cấp cách thức để tƣơng tác với phần lõi OpenNebula Bộ giao diện có chức tƣơng tự nhƣ OpenNebula XML-RPC nhƣng đƣợc xây dựng lại hai ngôn ngữ Ruby Java Chính vậy, cộng đồng nhà phát triển sử dụng giao tiếp để phát triển cho ứng dụng  Bộ giao tiếp OpenNebula Drivers: giao tiếp bao gồm trình điều khiển thiết bị đƣợc thiết kế cách cẩn thận nhằm mục đích quản lý việc tƣơng tác OpenNebula hạ tầng sở bên dƣới  Bộ giao tiếp OpenNebula Database: giao tiếp dùng để tƣơng tác với sở liệu đám mây tạo Bộ giao tiếp sử dụng MySQL SQLite để làm hệ quản trị sở liệu Chúng ta sử dụng giao tiếp cần xuất báo cáo giao dịch sử dụng tài nguyên đám mây hóa đơn… 2.3.5.3 Tổng quan kiến trúc ứng dụng quản lý tài nguyên ảo Sơ đồ chức SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang 14 Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh uc TongQuanChucNang mạng ảo Xem chi tiết máy chủ «include» Xem thơng tin máy chủ Xem danh sách máy chủ có «include» «extend» «include» Tắt máy chủ «extend» Quản lý máy chủ «extend» Xem danh sách «extend» mạng ảo có Xóa máy chủ Quản trị viên «extend» «extend» Xem danh sách Thêm mạng ảo Xóa mạng ảo «include» Quản lý máy ảo «include» «extend» «extend» «extend» «extend» Tắt máy ảo «extend» Triển khai máy ảo Xóa máy ảo Hình 7: Sơ đồ chức ứng dụng quản lý tài nguyên ảo Tải lại máy ảo SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hồng Thái Xn Khoa Trang 15 Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh 2.4 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC: 2.4.1 Tính khoa học: - Hiểu giải thích đƣợc chế xây dựng hệ thống đám mây riêng dựa phần mềm OpenNebula - Hiểu đƣợc kiến trúc phần mềm mã nguồn mở OpenNebula - Sử dụng đƣợc giao diện lập trình mà OpenNebula cung cấp để xây dựng hệ thống quản lý tài nguyên ảo đám mây riêng 2.4.2 Khả triển khai ứng dụng vào thực tế: - Hệ thống đám mây riêng đƣợc triển khai dựa phần mềm mã nguồn mở OpenNebula áp dụng vào mục đích khác nhƣ là:  Xây dựng đám mây riêng cho tổ chức có nhu cầu  Kết từ đề tài nghiên cứu phục vụ tiếp cho cơng tác học tập nghiên cứu điện tốn đám mây, đặc biệt đám mây riêng sử dụng phần mềm mã nguồn mở OpenNebula  Tƣ vấn lỗi, khúc mắc trình triển khai cho tổ chức, cá nhân có nhu cầu 2.4.3 Hiệu kinh tế - xã hội: - Nếu tổ chức, cá nhân có nhu cầu áp dụng điện toán đám mây, đặc biệt sử dụng đám mây riêng có nhiều ích lợi nhƣ: tổ chức cá nhân có tồn quyền kiểm soát sở hạ tầng thiết bị nhƣ phần mềm sử dụng đám mây riêng - Bên cạnh đó, tổ chức, quan nhà nƣớc sử dụng đám mây riêng hồn toàn đáp ứng đƣợc nhu cầu bảo mật liệu toàn sở hạ tầng tự đầu tƣ sở hữu, không phụ thuộc vào dịch vụ đám mây cơng cộng tổ chức bên ngồi cung cấp PHẦN 3: KẾT LUẬN 3.1 KẾT LUẬN: 3.1.1 Những kết đạt đƣợc: - Tìm hiểu điện toán đám mây nhƣ mơ hình kiến trúc điện tốn đám mây - Tìm hiểu kiến trúc phần mềm mã nguồn mở OpenNebula - Hiện thực hóa đám mây riêng để phục vụ cho cơng tác học tập nghiên cứu - Tìm hiểu giao diện lập trình ứng dụng thực hóa ứng dụng quản lý tài nguyên ảo - Hệ thống hỗ trợ cho việc kiểm thử thuật tốn lập lịch để tối ƣu hóa việc sử dụng tài nguyên 3.1.2 Những tồn tại: - Ứng dụng quản lý tài nguyên ảo thiếu số chức nâng cao SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang 16 Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn Vinh 3.2 ĐỀ NGHỊ: - Sau hồn thành đề tài nghiên cứu, nhóm nghiên cứu nhận thấy việc sử dụng máy ảo đám mây riêng cịn khó khăn, nên ngồi việc sử dụng máy ảo nhân Linux, nhóm nghiên cứu cịn mong muốn cài đặt triển khai máy ảo Windows hệ điều hành phổ biến khác cho phù hợp với yêu cầu đa dạng từ ngƣời sử dụng - Bên cạnh việc tạo lập quản trị đám mây riêng, OpenNebula cho phép tạo lập triển khai đám mây công cộng đám mây lai để phù hợp với yêu cầu đa dạng từ tổ chức, cơng ty… Do đó, nghiên cứu tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự tính nghiên cứu đám mây cơng cộng đám mây lai dựa phần mềm mã nguồn mở OpenNebula SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang 17 TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY VÀ HIỆN THỰC ỨNG DỤNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN ẢO Giáo viên hƣớng dẫn: ThS Lê Văn Vinh Sinh viên thực hiện: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Email: hoangtuanduc110@gmail.com, xuankhoa90@gmail.com Đơn vị: Khoa Công Nghệ Thông Tin 3.3 POSTER: TÓM TẮT: Triển khai hệ thống đám mây riêng dựa phần mềm mã nguồn mở OpenNebula Bên cạnh đó, xây dựng phát triển hệ thống giám sát, quản lý tài nguyên ảo đám mây riêng triển khai để kiểm tra trình hoạt động hệ thống cách trực quan Kết đạt đƣợc từ đề tài sử dụng, phục vụ cho việc nghiên cứu điện toán đám mây, đặc biệt đám mây riêng dựa OpenNebula Keywords: điện toán đám mây (cloud computing), đám mây riêng (private cloud), OpenNebula, KVM, QEMU, Libvirt I ĐẶT VẤN ĐỀ Đối tƣợng nghiên cứu: - Hệ thống đám mây riêng dựa phần mềm mã nguồn mở OpenNebula - Bộ giao diện lập trình ứng dụng APIs phần mềm mã nguồn mở OpenNebula Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc: 2.1 Tình hình nƣớc: - Đối với việc xây dựng hệ thống đám mây riêng đa số sử dụng hệ thống từ công ty lớn nhƣ Microsoft, IBM… - Bên cạnh đó, có số nhà nghiên cứu nƣớc có tham gia nghiên cứu điện toán đám mây dựa phần mềm mã nguồn mở nhƣ OpenStack, CloudStack, OpenNebula, Eucalyptus… nhƣng giai đoạn thử nghiệm 2.2 Tình hình nƣớc ngồi: - Các hệ thống điện toán đám mây mã nguồn đƣợc nghiên cứu phổ biến nhiều nƣớc giới Nổi tiếng có OpenNebula, CloudStack, Eucalyptus… Những vấn đề tồn tại: - Đa phần nghiên cứu sở lý thuyết, triển khai thực tế - Ứng dụng điện toán đám mây thực tế sử dụng dùng hãng lớn nên phải trả chi phí PHƢƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU AI - Phƣơng pháp phân loại hệ thống hóa lý thuyết: nhóm nghiên cứu tiến hành thu thập tài liệu có liên quan đến điện tốn đám mây, đám mây riêng, phần mềm mã nguồn mở OpenNebula Sau đó, nhóm nghiên cứu tiến hành xếp lại tài liệu thu thập đƣợc theo chủ đề - Phƣơng pháp phân tích tổng hợp lý thuyết: nhóm nghiên cứu tiến hành phân tích tổng hợp nội dung điện toán đám mây Đặc biệt nội dung đám mây riêng phần mềm mã nguồn mở OpenNebula Từ kết có trên, nhóm nghiên cứu tiến hành đánh giá, xem xét dùng kết vào q trình triển khai thực tế - Phƣơng pháp thực nghiệm: nhóm nghiên cứu dựa kết thu đƣợc từ hai phƣơng pháp nghiên cứu để áp dụng vào trình cài đặt, triển khai cụ thể đám mây riêng phần mềm mã nguồn mở OpenNe bula xây dựng phần mềm quản lý tài nguyên ảo dựa giao diện lập trình mà OpenNe bula cung cấp III KẾT QUẢ NGHI ÊN CỨU - Tìm hiểu đƣợc điện toán đám mây đặc biệt đám mây riêng, lợi ích khó khăn việc sử dụng điện toán đám mây - Xây dựng triển khai thành công đám mây riêng dựa phần mềm mã nguồn mở Open Nebul a giải thích đƣợc chế hoạt động đám mây riêng thực tế - Xâ y dựn g triể n khai ứng dụn g n lý tài ngu yên ảo OpenNebula thực hóa đám mây riêng để phục vụ cho cơng tác học tập nghiên cứu - Tìm hiểu giao diện lập trình ứng dụng thực hóa ứng dụng quản lý tài nguyên ảo - Hệ thống hỗ trợ cho việc kiểm thử thuật SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang 18 Hình 9: Mơ hình triển khai dùng NFS [3] Hình 8: Mơ hình triển khai dùng SSH [3] IV KẾT LUẬN : - Tì m hiểu điện tốn đám mây nhƣ mơ hình kiến trúc điện tốn đám mây - Tìm hiểu kiến trúc phần mềm mã nguồn mở toán lập lịch để tối ƣu hóa việc sử dụng tài nguyên TÀI LIỆU THAM KHẢO http://en.wikipedia.org http://ibm.com http://opennebula.org Sun Microsystems (2009), Introduction to cloud st computing architecture, Edition, United States 4 PHẦN PHỤ LỤC (nếu có) TÀI LIỆU THAM http://en.wikipedia.org http://ibm.com http://opennebula.org KHẢO st Sun Microsystems (2009), Introduction to cloud computing architecture, Edition, United States SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang 19 ... khai thực tế - Ứng dụng điện toán đám mây thực tế sử dụng dùng hãng lớn nên phải trả chi phí SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên. .. Hình 7: Sơ đồ chức ứng dụng quản lý tài nguyên ảo Tải lại máy ảo SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xn Khoa Trang 15 Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn... Tổng quan kiến trúc ứng dụng quản lý tài nguyên ảo Sơ đồ chức SVTH: Hoàng Tuấn Đức, Hoàng Thái Xuân Khoa Trang 14 Tìm hiểu điện tốn đám mây thực ứng dụng quản lý tài nguyên ảo GVHD: TH.S Lê Văn