设计和实现私有云平台的拓扑管理系统
邵有为
摘要：随着互联网高速发展，各种各样的新兴行业应运而生，其中包括研究方向主要为大数据、云管理等方面的云计算，云平台的构建与管理是云计算行业最关键的部分。云的规模大小不一，主要可以分为公有云平台和私有云平台，为了帮助用户管理众多的虚拟资源，需要设计和实现一套高效的管理系统。对此，本文特地提出了一种新型管理方式，就是打造一个用户的虚拟数据中心，先在拓扑中添加云防火墙等各种各样的元素，然后通过拓扑对这些虚拟资源进行管理。本文简要介绍了私有云管理平台的定义和国内的应用实例，深入探讨了如何设计和实现私有云平台的拓扑管理系统，最后对整个系统进行了测试。
关键词：虚拟资源；拓扑管理系统；私有云平台；测试
与对外售卖的公有云平台不同，私有云平台是企业或者组织内部的内部云，主要包括企业或组织自身的计算资源和储存资源，这些虚拟资源具有很强的弹性，可以根据公司或组织实际需要灵活分配。为了充分发挥资源的作用，这些虚拟化资源仍然需要有前台页面加以管理，之前社会上已经出现过云防火墙、云路由器、云主机等多种私有云平台管理系统，但这些私有云平台管理系统的虚拟化资源管理效率和应用过程中的安全性还有待提高，不能有效统一各个资源的管理操作，虚拟云资源不够直观，导致用户使用和管理起来存在一定难度。私有云平台拓扑管理系统的出现，轻而易举地解决了这些问题，最大效率地利用了虚拟资源，成功打造了一个高效的虚拟数据中心管理系统。
1云计算平台的定义及应用实例
云计算平台可以简称为云平台，根据功能主要可以将云计算平台划分为3类：存储型云平台、计算型云平台和综合云平台。其中储存型云平台可以存储大量的数据，计算型云平台主要提供数据处理服务，而综合云计算平台则兼具这两个功能。2009年7月22日，全球首个云计算平台成功建立，随着近年来信息科技技术的不断发展，云计算平台在我国也出现了较多应用实例。2011年07月，中国电信公司正式启动星云计划，加强云计算的合作发展，将云计算产业链完整化、规模化，努力将云计算平台设计方、消费方以及其他相关合作伙伴紧密联系起来；2010年10月，杭州市被列为全国云计算发展五大试点城市之一，为全国各地区云计算产业园的建设与发展提供创新型思路，随后两年杭州市的西湖区还建立了全市首个云计算产业园；2011年9月，深圳大学城管理办和深圳市云景科技有限公司主办了“探圳大学城云计算公共服务平台”，这是国内是首个根据“社区云”模式建立的云计算服务平台，为深圳大学城园区内的各大单位带来了极大便利。
2私有云平台的设计
基于我国目前的云平台推行情况，设计私有云平台主要的考虑因素是私有云平台在管理企业时是否可以有效分享信息，现阶段总体构建私有云平台包括以下三个方面：首先是云平台设计的第一阶段即IaaS平台，它主要包括服务器、互联网和信息储存等基础设施，可以根据客户的实际需求灵活提供服务，真正实现了资源的合理化配置，减少了企业的资源管理成本，有利于企业未来发展；其次是PaaS平台，这个PaaS平台主要负责开发软件，为用户提供一些容易操作的服务，以及合理调度企业现有资源。成功构建PaaS平台，首先要开发服务，然后是构建云平台数据库，它本身包含多个服务器，可以满足多人同时开发的需要，最大限度地开发利用了服务器；最后是SaaS平台，研究人员可以把软件系统的有关系统全部转移到云平台，以此为后台帮助用户处理数据，可以根据企业一系列的基本参数构建运营系统，从而促进企业的信息化发展。
3私有云的拓扑管理系统
3.1私有云拓扑管理系统的业务需求
私有云管理平台可以分为资源管理平台、运营管理平台和白服务门户三大部分，其中运营管理员主要负责创建服务模板、发布标准服务、管理订单和用户权限、处理服务实例，从而便于白服务门户用户查询并订购标准服务，随时掌握订单相关信息。
3.2私有云拓扑管理系统的非功能性需求
从信息安全方面考虑，只有相关组织管理员才能使用编排和资源控制功能，用户只能查看自身权限范围内的资源，不可以随意更改用户使用前的信息。一旦前后台无法正常通信，拓扑显示应该自动关闭，避免不必要的损失。各大功能模块应该相互独立，当其中一个功能报错，尽量不要影响其他功能；从操作简易方面考虑，私有云拓扑管理系统要能在图形化拓扑上清晰地显示各资源之间的内部联系，尽量使用户不需要自己手动填写编排资源参数，就可以快速打开配置页面配置相关资源，要大大缩短用户查询资源和读取资源信息的时间，提高资源部署效率；从系统通用性方面考虑，系统要支持主流信息库，能够在各大流行操作系统中运行，可以通过通用接口调度资源以适应不同运行环境；从可扩展性方面考虑，系统设计、软架结构以及数据库都需要具备较好的可扩展性。
3.3私有云拓扑管理系统的实现
（一）拓扑展示实现
按照展示内容划分，拓扑展示主要可以分为资源展示和功能展示两种。首先由前后台共同操作实现拓扑加载，后台负责根据资源配置情况生成资源布局和拓扑结构，这里需要特别指出的是拓扑资源加载流程：从最底层资源开始，依次无重复无遗漏地查找满足用户要求的所有资源，同时查询资源有没有持久化坐标，如果查询到了坐标，就使用该坐标，如果查询不到坐标，就采用布局算法生成新坐标，之后结合坐标位置和相关资源信息，生成拓扑展示的节点和连线，把它们放进拓扑模型中去，累加一层后重新开始查询资源是否已经可持续化坐标，一直循环操作直到读取完各层操作。
（二）资源编排实现
为了能够实现一键部署功能，用户会在拓扑中编排一些虚拟资源，等用户编排完资源，拓扑中以半透明的形式显示这些虚拟资源，具体资源编排结果还没有得到部署下发。
（三）自動部署实现
自动部署顺延了资源编排，部署下发拓扑的编排结果，主要通过创建云平台、创建监听器、联系家庭或者企业私有网络与路由器等方法，向云平台请求部署下发这些虚拟资源。
（四）模板实现
模板是拓扑管理系统的一大特色功能，可以有效提升资源编排与部署的效率，如果用户需要在另一个组织快速复制本组织的资源部署，采用模板功能可以把本组织的资源信息按照一定顺序排布整齐，从而为用户减少了大量繁琐操作，充分利用时间。用户可以直接在页面上管理模板，也可以下载模板并保存在本地文件中，等到需要使用模板时再调出。
4私有云拓扑管理系统的测试
私有云拓扑管理系统的需求涵盖面广，因而在正式投入使用前必须经过完备的测试，主要包括功能测试和性能测试、拓扑类模块测试三大方面：
4.1功能测试
功能测试主要的目的是验证程序是否可以创建虚拟机、变更虚拟机、退订虚拟机，开机与关机功能是否正常，具体操作是进入服务申请页面，选择服务模板后提交服务申请，如果显示成功创建虚拟机则第一部分功能正常，再进入服务管理页面，选择已经创建成功的虚拟机服务，依次进行变更、开机、关机和退订操作。
4.2性能测试
性能测试的主要目的是验证在大规模并发点击服务查询操作时，系统性能是否保持稳定。可以采用VB语言编写，随机选取用户登录自服务门户，同时点击服务查询按钮来查询相关服务信息，用户数量要体现一定的规律性，比如第一次选取100个用户，第二次选取200个，第三次300个等。
4.3拓扑类模块测试
拓扑类模块测试分为云管理员拓扑展示与操作、组织管理员拓扑展示与操作，两种操作员先使用各自身份登陆系统，查看并操作拓扑，最后查看各组织配额和部署历史信息，如果一切操作正常则通过测试。
5结束语
私有云平台的出现有效提高了企业业务管理效率，减少了企业运营成本，增强企业面对突发问题的解决能力。而新型拓扑管理系统的出现解决了之前云平台运作时出现的许多问题，最大限度地利用了每一个数据，数据输出形式更加直观，给用户带来了更加舒适的使用体验，同时避免了企业在管理过程中出现数据遗漏的问题，将企业运作与数据管理紧密结合起来，促进了企业的长足发展。
