本篇文章給大家分享的是有關(guān)如何進(jìn)行開源IaaS云平臺(tái)的分析與比較，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來(lái)看看吧。

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作為云計(jì)算的一種重要形式，IaaS服務(wù)有各種開源和商業(yè)云平臺(tái)方案。本文立足于使用開源IaaS云平臺(tái)來(lái)開發(fā)公有云和私有云管理平臺(tái)的角度，介紹和比較了Eucalyptus、OpenNebula、CloudStack和OpenStack等開源IaaS云平臺(tái)。

從AWS看成功云平臺(tái)的特點(diǎn)

AWS是當(dāng)前最成功的云計(jì)算平臺(tái)，其系統(tǒng)架構(gòu)的特點(diǎn)就是通過Web Service接口開放數(shù)據(jù)和功能，一切以服務(wù)為***位；并通過SOA的架構(gòu)使系統(tǒng)達(dá)到松耦合。

AWS 提供的Web Service棧，由訪問層（API、管理控制臺(tái)和各種命令行等），通用服務(wù)層（身份認(rèn)證、監(jiān)控、部署和自動(dòng)化等），PaaS層服務(wù)（并行處理、內(nèi)容傳輸 和消息服務(wù)等），IaaS層服務(wù)（計(jì)算EC2、存儲(chǔ)S3/EBS、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)VPC/ELB等以及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)）幾部分組成。用戶應(yīng)用使用IaaS基礎(chǔ)IT資 源，將PaaS和通用服務(wù)作為應(yīng)用架構(gòu)中的組件來(lái)構(gòu)建自己的服務(wù)。綜合來(lái)看，AWS生態(tài)環(huán)境中系統(tǒng)架構(gòu)的核心思想為SOA、分層和服務(wù)組合。

私有云的需求

除了AWS這類公有云平臺(tái)，私有云和混合云也是IaaS的重要形式。企業(yè)對(duì)于私有云平臺(tái)通常會(huì)有以下幾個(gè)需求。

• 計(jì)算虛擬技術(shù)的多樣選擇（KVM、XEN、ESX、ESXi、Hyper-V和XenServer等）。

• 存儲(chǔ)技術(shù)/設(shè)備的多樣支持（交換機(jī)、路由器和防火墻等）。

• 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)/設(shè)備的多種支持（NAS、IP-SAN和FC-SAN等）。

• 多種API的支持。

前三個(gè)需求要求IaaS平臺(tái)能屏蔽底層的具體技術(shù)/設(shè)備的差別對(duì)外呈現(xiàn)基本一致的能力與接口。這一般要采用抽象框架加插件的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，基于計(jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)等技術(shù)自成體系的原因，整個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)中須考慮將計(jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)獨(dú)立成三個(gè)子系統(tǒng)或服務(wù)。

因此，云平臺(tái)至少應(yīng)包含三層：API或接入層提供各種不同API或訪問方式，核心虛擬化管理層整合底層服務(wù)來(lái)對(duì)外提供IaaS服務(wù)，計(jì)算/存儲(chǔ)/網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層屏蔽技術(shù)差異。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)開發(fā)需求

小型技術(shù)團(tuán)隊(duì)精英化，每個(gè)人都能夠參與整體設(shè)計(jì)。大型團(tuán)隊(duì)則為金字塔結(jié)構(gòu)，只有少數(shù)人能夠參與整體設(shè)計(jì)，多數(shù)人員因能力和職責(zé)的原因只能接觸到單個(gè)功能或模塊。

為滿足這兩種團(tuán)隊(duì)的要求，云平臺(tái)的整體軟件架構(gòu)必須做到松耦合，通過組合組件、模塊和服務(wù)來(lái)構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)；同時(shí)需要組件、模塊和服務(wù)功能內(nèi)聚以便于小團(tuán)隊(duì)獨(dú)立維護(hù)，方便獨(dú)立的設(shè)計(jì)、開發(fā)和演進(jìn)。

另外，云平臺(tái)需要考慮提供基礎(chǔ)共享組件在各個(gè)服務(wù)中重用。典型的可重用組件為數(shù)據(jù)庫(kù)ORM、消息通信、服務(wù)端基礎(chǔ)框架、配置管理系統(tǒng)、日志系統(tǒng)和錯(cuò)誤定位系 統(tǒng)等。很多大型團(tuán)隊(duì)會(huì)整合這些基礎(chǔ)共享服務(wù)，通過領(lǐng)域描述語(yǔ)言自動(dòng)化生成基礎(chǔ)框架代碼，使開發(fā)人員可以專注于具體的服務(wù)實(shí)現(xiàn)和關(guān)鍵技術(shù)研究。

云平臺(tái)的介紹和比較

下面從系統(tǒng)架構(gòu)要分層、組件化，采用SOA以達(dá)到系統(tǒng)松耦合；組件服務(wù)使用框架插件化設(shè)計(jì)；開發(fā)平臺(tái)化等方面來(lái)比較4個(gè)開源IaaS云平臺(tái)。

Eucalyptus

Eucalyptus 是最早試圖克隆AWS的開源IaaS云平臺(tái)，整體架構(gòu)如圖1的左半部分所示。Eucalyptus由云控制器（CLC）、Walrus、集群控制器 （CC）、存儲(chǔ)控制器（SC）和節(jié)點(diǎn)控制器（NC）組成，它們相互協(xié)作共同提供所需的云服務(wù)。組件間使用支持WS-Security的SOAP消息實(shí)現(xiàn)安 全的通信。Eucalyptus對(duì)外提供兼容AWS的SOAP和Query接口，不提供其他API。

圖1 Eucalyptus系統(tǒng)架構(gòu)和CLC邏輯架構(gòu)

從分層的角度來(lái)看，Eucalyptus缺乏API層設(shè)計(jì)， CLC是全局資源管理層，集群服務(wù)（CC和SC）為底層資源管理層。CLC、CC和NC三層結(jié)構(gòu)不是軟件架構(gòu)層面的分層，只能看作一種為了管理較大規(guī)模集群的工程化方法。

從組件服務(wù)角度看，每個(gè)集群中將計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)設(shè)計(jì)為獨(dú)立服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)仍為與計(jì)算服務(wù)的一部分。盡管Eucalyptus在代碼實(shí)現(xiàn)上是將網(wǎng)絡(luò)部分獨(dú)立出來(lái)的，但整體上并未按照獨(dú)立的服務(wù)來(lái)設(shè)計(jì)，整體設(shè)計(jì)解耦不夠。

CLC 是Eucalyptus的核心，包括虛擬機(jī)控制、存儲(chǔ)卷管理、網(wǎng)絡(luò)資源（Address）管理、鏡像管理、快照管理、Keypair管理和元數(shù)據(jù)管理等服 務(wù)模塊。開源ESB Mule將所有的服務(wù)編排起來(lái)，通過Eucalyptus服務(wù)對(duì)外統(tǒng)一提供EC2和EBS服務(wù)，如圖1的右半部分所示。由此可以看 到，Eucalyptus在SOA層面上做得較好。但ESB技術(shù)門檻高，對(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)人員要求較高。同時(shí)因?yàn)镋ucalyptus只在很少的地方支持插件 （如多Hypervisor支持的插件），所以整體上對(duì)抽象框架和插件的設(shè)計(jì)做得不多。

從開發(fā)平臺(tái)的角度來(lái)看，Eucalyptus的主要 開發(fā)語(yǔ)言為Java和C；CLC采用開源ESB Mule為核心編排服務(wù)，架構(gòu)較新穎；但CC和NC采用Apache +CGI的軟件架構(gòu)，基于Axis/C來(lái)實(shí)現(xiàn)Web Service。整體來(lái)看，Eucalyptus還沒有開發(fā)平臺(tái)化的趨勢(shì)。

OpenNebula

OpenNebula是Reservoir項(xiàng)目的一部分，是2005年歐洲研究學(xué)會(huì)發(fā)起的虛擬基礎(chǔ)設(shè)備和云端運(yùn)算計(jì)劃的虛擬化管理層的開源實(shí)現(xiàn)。OpenNebula的核心部分是Front End，即ONE。其架構(gòu)如圖2所示。

OpenNebula明顯分為三層，即接口層、核心層和驅(qū)動(dòng)層。接口層提供了原生的XML-RPC接口，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了EC2、OCCI和OpenNebula Cloud API（OCA）等多種API，為用戶提供了多種選擇。

核心層的OpenNebula core提供統(tǒng)一的Hook插件管理、Request請(qǐng)求管理、VM生命周期管理、Hypervisor管理、網(wǎng)絡(luò)資源管理和存儲(chǔ)資源管理等核心功能。core配合Scheduler對(duì)外提供計(jì)算和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)資源管理服務(wù)。

***層是由各種Driver構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)層與虛擬化軟件（KVM、XEN）和物理基礎(chǔ)設(shè)施交互。需要說明的是，圖2中的驅(qū)動(dòng)層沒有畫出DataStore、 NetworkManager等多個(gè)驅(qū)動(dòng)。一些前端模塊如監(jiān)控、用戶界面（Sunstone Portal和Self Service Portal）也未在圖2中畫出。很明顯，OpenNebula在分層和框架加插件設(shè)計(jì)這兩點(diǎn)做得很好。

圖2 OpenNebula系統(tǒng)架構(gòu)

在OpenNebula中，計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)部分是ONE中獨(dú)立的模塊，資源調(diào)度也被分離出來(lái)通過requirement和matcher支持多種可選的策略和資源額度管理，也支持調(diào)度引擎Haizer來(lái)提供lease（租約）的高級(jí)資源調(diào)度能力。

顯然，OpenNebula沒有采用SOA的設(shè)計(jì)，沒有將計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為獨(dú)立組件，解耦做得還不夠。值得注意的是，OpenNebula用 Libvirt所提供的接口遠(yuǎn)程調(diào)用計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的虛擬化控制命令。這種Agentless的設(shè)計(jì)在系統(tǒng)安裝部署階段會(huì)減少很多軟件安裝配置工作，是一個(gè)設(shè) 計(jì)亮點(diǎn)。

從開發(fā)平臺(tái)的角度來(lái)看，OpenNebula采用C++實(shí)現(xiàn)核心ONE，使用Ruby開發(fā)的各種Driver來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的功能。整體系統(tǒng)只有一個(gè)核心部件，故在開發(fā)平臺(tái)上做得很少。

CloudStack

CloudStack是Cloud.com開發(fā)的開源IaaS軟件，被Citrix收購(gòu)后貢獻(xiàn)給Apache基金會(huì)。它已為全球多個(gè)公有云提供IaaS平臺(tái)技術(shù)，如英國(guó)電信（BT）、日本電報(bào)電話公司（NTT）和韓國(guó)電信（KT）等。

圖 3中的左半部分為CloudStack的總體架構(gòu)，可以看到其包括Dashboard/CLI層、CLoudStack API、核心引擎層和計(jì)算/網(wǎng)絡(luò)/存儲(chǔ)控制器層，是典型的分層架構(gòu)。具體來(lái)看，CloudStack提供原生自定義API， 也通過cloud bridge支持AWS兼容API。

圖3 CloudStack系統(tǒng)架構(gòu)和Management Server架構(gòu)

與OpenNebula類似，CloudStack本身也未采用SOA的設(shè)計(jì)，同樣沒有將計(jì)算/存儲(chǔ)/網(wǎng)絡(luò)部分從核心引擎中分離出來(lái)，因此在松耦合和組件設(shè)計(jì)上需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

從開發(fā)平臺(tái)來(lái)看，ClousStack使用Java開發(fā)API、Management Server和Agent等部分，運(yùn)行時(shí)部署為Tomcat的Serverlet。另外，還大量使用Python開發(fā)與網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理相關(guān)的部分。值得注 意的是，CloudStack代碼中包括一套獨(dú)立的Java代碼庫(kù)，涵蓋通信、數(shù)據(jù)管理、 事件管理、任務(wù)管理和插件管理等部分，基本形成了開發(fā)平臺(tái)。

OpenStack

OpenStack是開源IaaS云平臺(tái)的新兵，只有2年時(shí)間，卻擁有***的社區(qū)和生態(tài)環(huán)境，吸引了大量的公司和開發(fā)者圍繞其進(jìn)行云計(jì)算開發(fā)。圖4為***發(fā)布的Essex的邏輯架構(gòu)圖。

圖4 OpenStack Essex邏輯架構(gòu)

OpenStack 整體架構(gòu)分3層，最上層為應(yīng)用程序和管理Portal（Horizon）、 API等接入層；核心層包括計(jì)算服務(wù)（Nova）、存儲(chǔ)服務(wù)（包括對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)Swift和塊存儲(chǔ)服務(wù)cinder）和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（Quantum）；第3 層為共享服務(wù)，現(xiàn)在為賬戶權(quán)限管理服務(wù)（keystone）和鏡像服務(wù)（Glance）。其中Quantum和cinder是***加入核心服務(wù)中的 OpenStack孵化項(xiàng)目。

在Essex及以前版本，存儲(chǔ)EBS（Elastic Block Service，彈性塊存儲(chǔ)服務(wù)）和Nova-Volume耦合在一起，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)也與Nova-Network綁定。在正在開發(fā)的Folsom版本 中，EBS和Network從Nova中獨(dú)立為新的服務(wù)（cinder和Quantum）。Nova通過API來(lái)調(diào)用新的cinder和Quantum服 務(wù)。我們可以看到，OpenStack在SOA和服務(wù)化組件解耦上是做得***的。

Nova包含API Server（含CloudController）、Nova-Scheduler、Nova-Compute、Nova-Volume和Nova- Network等幾部分，所有組件通過RabbitMQ來(lái)通信，使用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)保存數(shù)據(jù)。同時(shí)Nova中大量采用了框架與插件的設(shè)計(jì)，如Scheduler 支持插件開發(fā)新的調(diào)度算法，Compute部分支持通過插件使用不同的Hypervisor，Network和Volume部分也通過插件支持不同廠商的 技術(shù)和設(shè)備。cinder和Quantum等服務(wù)也采取了與Nova類似的整體架構(gòu)和插件設(shè)計(jì)。

從開發(fā)平臺(tái)的角度來(lái)看，OpenStack 做得也很好。首先，OpenStack所有服務(wù)均采用Python開發(fā)；其次，所有服務(wù)采用類似的軟件架構(gòu)和內(nèi)部實(shí)行技術(shù)，如服務(wù)端程序使用WSGI，數(shù) 據(jù)庫(kù)ORM使用SQLAlchemy，配置文件解析和日志等也采用相同的組件。基于OpenStack有很好的開發(fā)平臺(tái)，我們看到開發(fā)人員可以很容易參與 多個(gè)組件的開發(fā)。

綜合比較

前面分別介紹了各IaaS開源云平臺(tái)在分層、SOA、組件化、解耦及開發(fā)平臺(tái)等方面的情況。

從表1的對(duì)比中可以看出，所有的開源IaaS云平臺(tái)在分層上做得都比較好；在SOA/組件化/解耦這點(diǎn)上來(lái)看，OpenStack和Eucalyptus有 優(yōu)勢(shì)；在框架和插件設(shè)計(jì)上，除Eucalyptus較差外，其他平臺(tái)均有很好的設(shè)計(jì)——OpenStack的開發(fā)平臺(tái)做得***，CloudStack次 之。綜合來(lái)看，目前OpenStack的設(shè)計(jì)是***的，Eucalyptus和CloudStack次之。

表1 IaaS開源云平臺(tái)比較

實(shí)際需求設(shè)計(jì)比較

讓我們用一個(gè)真實(shí)需求來(lái)看４個(gè)開源IaaS平臺(tái)在開發(fā)支持上的表現(xiàn)。此需求來(lái)自私有云場(chǎng)景，云平臺(tái)需要對(duì)不同用戶的資源請(qǐng)求（如VM和公網(wǎng)IP等）按優(yōu)先級(jí)排序后進(jìn)行處理，并提供任務(wù)的管理功能，如統(tǒng)計(jì)各狀態(tài)的任務(wù)數(shù)量等。

需求的設(shè)計(jì)有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一為如何對(duì)任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，二為任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變信息的收集。

任務(wù)的統(tǒng)一調(diào)度管理方案分別為：OpenNebula和OpenStack都提供獨(dú)立的Scheduler組件并支持?jǐn)U展Scheduler的插件機(jī) 制；CloudStack有Job Manager但不提供擴(kuò)展，需修改Job Manager核心代碼；Eucalyptus內(nèi)部流程主要由Mule總線來(lái)驅(qū)動(dòng)，需修改核心流程代碼增加新的模塊。比較來(lái)看，OpenStack和 OpenNebula的實(shí)現(xiàn)方式對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)影響最小。

對(duì)于任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變信息，由于信息遍布在系統(tǒng)多個(gè)地方，***的設(shè)計(jì)是通過消息發(fā)送狀態(tài)變 化給負(fù)責(zé)任務(wù)管理/統(tǒng)計(jì)的模塊統(tǒng)一處理。在這一點(diǎn)上采用Message Bus的OpenStack和采用Mule的Eucalyptus有明顯優(yōu)勢(shì)。綜合來(lái)看，OpenStack為二次開發(fā)提供了很好的支持。

技術(shù)之外

上述比較主要是在設(shè)計(jì)方面，OpenStack優(yōu)勢(shì)顯著。但從其他方面來(lái)看：

• Eucalyptus由于出現(xiàn)最早，同時(shí)與AWS簽訂相關(guān)API兼容協(xié)議，在面向AWS生態(tài)環(huán)境的私有云市場(chǎng)處于領(lǐng)先地位；

• CloudStack在經(jīng)過大量商業(yè)客戶公有云的部署后，其功能已趨于穩(wěn)定成熟，成為Apache開源項(xiàng)目后，其松耦合設(shè)計(jì)也已排上日程，設(shè)計(jì)上大有迎頭趕上的趨勢(shì)；

• OpenStack現(xiàn)狀是功能不夠完整且商業(yè)支持不夠，另其轉(zhuǎn)為基金會(huì)運(yùn)作后能否保持現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)也是大家非常關(guān)注的。在實(shí)際的云平臺(tái)選擇過程中，大家要從自身的角度出發(fā)綜合考慮功能和系統(tǒng)的架構(gòu)與設(shè)計(jì)、未來(lái)發(fā)展等。

以上就是如何進(jìn)行開源IaaS云平臺(tái)的分析與比較，小編相信有部分知識(shí)點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿?huì)見到或用到的。希望你能通過這篇文章學(xué)到更多知識(shí)。更多詳情敬請(qǐng)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

新聞標(biāo)題：如何進(jìn)行開源IaaS云平臺(tái)的分析與比較
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