Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Саратовский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского” (СГУ)
УДК 004.4
-
УТВЕРЖДАЮ
|
Ректор Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования “Саратовский государственный
университет имени Н.Г.Чернышевского”
_____________________ Л.Ю.Коссович
«_____» _________________2011г.
МП
|
ОТЧЕТ
О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
по Государственному контракту от 7 сентября 2011 года № 07.Р20.11.0029
“Подготовка и переподготовка профильных специалистов на базе центров образования и разработок в сфере информационных технологий в Южном и Северо-Кавказском федеральных округах”
Тема НИР: “ЛЕГКОВЕСНАЯ ПЛАТФОРМА УПРАВЛЕНИЯ ВИРТУАЛИЗАЦИЕЙ”
Научный руководитель В.М.Соловьев
Саратов 2011
Список исполнителей
Научный руководитель НИР,
начальник ПРЦ НИТ СГУ, к.т.н., доцент
|
_________________
подпись, дата
|
В.М.Соловьев (реферат, введение, заключение)
|
Исполнители темы
|
|
|
Студент 5 курса физического факультета СГУ
|
_________________
подпись, дата
|
Харин И.А. (Приложение А, Б, В, Г, Д, Е, Основная часть)
|
Студент 5 курса физического факультета СГУ
|
______________
подпись, дата
|
Соколков Р.В. (Приложение Б, В, Г, Е, Основная часть)
|
Студент 3 курса механико-математического факультета СГУ
|
_________________
подпись, дата
|
Гуреев И.В. (Приложение Б, В, Г, Д, Основная часть)
|
Реферат
Отчет 99 с., 9 рис., 8 источников, 5 прил.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ С ОТКРЫТЫМ ИСХОДНЫМ КОДОМ, АВТОМАТИЗАЦИЯ, ВИРТУАЛИЗАЦИЯ, ГИПЕРВИЗОР, РАПРЕДЕЛЕННОЕ ХРАНЕНИЕ ДАННЫХ, БЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
Объектом исследования являются системы управления виртуальными машинами, позволяющие автоматизировать типовые операции создания вычислительных систем, а также отказоустойчивые системы хранения данных.
Цель работы - разработка на базе технологий с открытым исходным кодом (open source) легковесной платформы управления виртуальной средой.
Разрабатываемая легковесная платформа должна отвечать следующим требованиям:
поддерживать распространенные гипервизоры с открытым исходным кодом;
работать с распределенным отказоустойчивым хранилищем данных для виртуальных машин;
обеспечивать гибкую настройку сетевого стека с 802.1q VLANs;
работать в условиях ограниченности вычислительных ресурсов (минимальная конфигурация - два сервера).
В процессе работы проводились экспериментальные исследования в области распределенного хранения данных и программного обеспечения систем управления виртуальными машинами.
В результате проведенных исследований разработана система управления виртуальной средой, удовлетворяющая заявленным требованиям.
Основные достигнутые результаты: легкая переносимость благодаря использованию API и языку программирования высокого уровня; максимальная гибкость, обеспеченная использованием открытых стандартов.
Результаты работы могут использоваться в образовании при проведении занятий с применением виртуальных сред и в научных исследованиях при создании исследовательских программно аппаратных комплексов.
Определения
В настоящем отчете используются следующие определения:
Метаданные
|
Структурированные данные, представляющие собой характеристики описываемых сущностей для целей их идентификации, поиска, оценки, управления ими
|
Распределенное хранилище данных
|
Физически распределенная совокупность локальных хранилищ данных, объединенных согласованными принципами организации, комплектования и эксплуатации, а также каналами связи, и доступная для совместного использования.
|
Режим primary-primary
|
Режим работы блочного устройства drbd, при котором оба узла являются первичными.
|
Режим Split-brain
|
Аварийный режим работы блочного устройства drbd наблюдающийся при временном нарушении сетевого соединения или нарушении работы программного обеспечения, при котором оба узла являются первичными. При этом может возникнуть нежелательная рассинхронизация данных.
|
Сетевой стек
|
Набор различных интерфейсов ядра linux, относящихся к сетевому взаимодействию.
|
Ядро операционной системы
|
Центральная часть операционной системы (ОС), обеспечивающая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, память, внешнее аппаратное обеспечение, внешнее устройство ввода и вывода информации. Также обычно ядро предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов.
|
Обозначения и сокращения
В настоящем отчете использованы следующие обозначения и сокращения:
API
|
(аббр. . от англ Application programming interface) Интерфейс программирования приложений
|
DRBD
|
(аббр. от англ. Distributed Replicated Block Device) Распределённое копируемое блочное устройство [1]
|
I/O
|
(аббр. от англ. Input/Output) Ввод / вывод данных
|
IEEE 802.1Q
|
Открытый стандарт, который описывает процедуру тегирования трафика для передачи информации о принадлежности к VLAN
|
LVM
|
(аббр. от англ Logical Volume Manager) Менеджер логических томов
|
Libvirt
|
(сокр. от Virtualization, Library) Свободная, кроссплатформенная библиотека управления виртуализацией [2].
|
Linux
|
ядро с открытым исходным кодом для Unix-подобных систем
|
VLAN
|
(аббр. от англ. Virtual Local Area Network) Виртуальная локальная компьютерная сеть
|
Sheepdog
|
Отказоустойчивая распределенная система хранения данных [3]
|
RAID
|
(аббр. от англ. redundant array of independent disks) Массив из независимых жестких дисков управляемых контроллером.
|
RAID-1.
|
RAID, зеркалирующий данные, обеспечивая повышение надежности
|
RADOS
|
(аббр. . от англ Reliable Autonomic Distributed Object Store) Отказоустойчивое автономное распределенное хранилище данных
|
RBD - (аббр. . от англ Rados Block Device)
|
Блочное устройство Rados [4]
|
ВМ
|
Виртуальная машина
|
Содержание
Реферат
|
3
|
Определения
|
5
|
Обозначения и сокращения
|
6
|
Содержание
|
7
|
Нормативные ссылки
|
8
|
Введение
|
9
|
1 Постановка задачи
|
10
|
1.1 Цель разработки
|
10
|
1.2 Обзор существующих аналогов
|
10
|
2 Выбор программного обеспечения и технологий для использования в работе над проектом
|
12
|
2.1 Архитектура системы хранения данных
|
12
|
2.2 Разработка архитектуры.
|
15
|
3. Реализация задачи проекта
|
17
|
3.1 Легковесная платформа управления виртуализацией
|
17
|
3.2Структура разработанного ПО
|
18
|
3.3 Примеры использования. Типовые задачи виртуализации
|
20
|
Заключение
|
24
|
Список используемых источников
|
25
|
Приложение А
|
26
|
Приложение Б
|
33
|
Приложение В
|
46
|
Приложение Г
|
50
|
Приложение Д
|
77
|
Нормативные ссылки
В настоящем отчете использованы ссылки на следующие стандарты.
ГОСТ 15.101–98
|
Система разработки и постановки продукции на производство. Порядок выполнения научно-исследовательских работ
|
ГОСТ 19.001-77.
|
ЕСПД. Общие положения.
|
ГОСТ 19.401-78
|
ЕСПД. Текст программы. Требования к содержанию и оформлению
|
ГОСТ 7.1-2003
|
Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления
|
ГОСТ 7.32-2001
|
Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления
|
Введение
Управление вычислительными ресурсами при научных исследованиях, в образовании и высокотехнологичных отраслях производства является одним из основополагающих, так как оно определяет эффективность решаемых задач. Одним из основных требований повышения эффективности решения задач с применением вычислительных систем является создание по запросу изолированной среды для работы приложения или сервиса, быстрое развертывание необходимого программного окружения, высвобождение вычислительных ресурсов после получения необходимых результатов. Решение этих задач проблематично на локальных аппаратных платформах, но возможно с использованием аппаратной виртуализации. Однако до сих пор остается открытым вопрос с программным обеспечением, позволяющим внедрять технологии виртуализации. Существующие решения в той или иной степени обладают существенными недостатками: высокими требованиями к персоналу, малой гибкостью, высокой стоимостью владения и т.д.
Поэтому актуальной является задача разработки легковесной платформы управления виртуальной средой, которая должна удовлетворять следующим требованиям: поддержка распространенных гипервизоров с открытым исходным кодом, наличие распределенного отказоустойчивого хранилища данных для виртуальных машин с производительностью, не уступающей производительности локального хранилища серверов, сложная настройка сетевого стека с 802.1q VLANs, операции над виртуальными машинами должны быть полностью автоматизированы.
1 Постановка задачи
Цель разработки
Объектом исследования являются системы управления виртуальными машинами, позволяющие автоматизировать типовые операции, а также отказоустойчивые системы хранения данных.
Ввиду того, что полностью выдвигаемым требованиям не удовлетворяет ни один из известных открытых продуктов в области управления виртуальной средой, выходом из сложившейся ситуации представляется разработка собственного решения.
Цель работы - разработка на базе технологий с открытым исходным кодом (open source) легковесной платформы управления виртуальной средой.
Разрабатываемая легковесная платформа должна отвечать следующим требованиям:
поддерживать распространенные гипервизоры с открытым исходным кодом;
работать с распределенным отказоустойчивым хранилищем данных для виртуальных машин;
обеспечивать гибкую настройку сетевого стека с 802.1q VLANs;
работать в условиях ограниченности вычислительных ресурсов (минимальная конфигурация - два сервера). |
