开源云计算平台CloudStack实战

CloudStack是 Apache旗下开源的云计算基础设施即服务（IaaS）框架，具有高可用性和扩展性等特点。CloudStack支持管理大部分主流的 hypervisors，如 KVM、XenServer、VMware、 Oracle VM、Xen等。除此以外，CloudStack还是一个开源的云计算解决方案，可以加速高伸缩性的公有云和私有云基础设施层的部署、管理和配置，支持管理者快速方便地通过现存基础架构创建云服务。

在众多的开源的云计算 IaaS框架中，CloudStack的成熟度相对较高，拥有许多成功的商业部署案例。但是，CloudStack相关的中文资料严重欠缺，目前市面上介绍 CloudStack的书籍只有三本，一本中文、一本英文、一本日文。基于这一现状，市场上迫切需要 CloudStack分析、应用和案例讲解方面的实用图书，本书就是为对 CloudStack入门、应用与实践应用感兴趣的读者准备的，适合于以前没有接触过 CloudStack，或者没有了解过 CloudStack并希望能够深入掌握的读者，适合 CloudStack应用开发人员和系统管理人员学习使用。

CloudStack是 Apache旗下开源的云计算基础设施即服务（ IaaS）框架，具有高可用性和扩展性等特点。 CloudStack还是一个开源的云计算解决方案，可以加速高伸缩性的公有云和私有云基础设施层的部署、管理和配置，支持管理者快速方便地通过现有基础架构创建云服务。

本书分为三篇 14章。第一篇介绍 CloudStack概念、安装与配置。第二篇分析了 CloudStack的架构和主要功能，包括网络、存储、虚拟机、编程接口、 Web管理、高可用等。第三篇给出 4个实战案例，每个案例均从需求分析、系统规划、架构设计、系统设计、系统实现、系统运维等全方位介绍如何基于 CloudStack构建一个完整的 IaaS应用。

本书适合于以前没有接触过 CloudStack的初学者，或者了解 CloudStack并希望能够深入掌握的读者，也适合 CloudStack应用开发人员和系统管理人员学习使用。

第一篇 CloudStack基础篇

第1章 CloudStack简介 3

1.1 云计算定义 3

1.2 云服务基本概念 5

1.2.1 云服务的基本分类 5

1.2.2 云服务的服务模型 6

1.3 IaaS 的基本架构 8

1.3.1 基础设施层 8

1.3.2 管理层 9

1.4 CloudStack简介 10

1.4.1 CloudStack的发展历史 10

1.4.2 CloudStack整体架构 11

1.5 主流开源云平台介绍 15

1.5.1 OpenStack 15

1.5.2 Eucalyptus 16

1.5.3 OpenNebula 17

1.5.4 各个开源云平台的综合比较 18

1.6 本章小结 19

第2章 CloudStack的基本概念 20

2.1 CloudStack基础设施概念 20

2.1.1 地区（Region） 20

2.1.2 区域（Zone） 21

2.1.3 提供点（Pod） 22

2.1.4 集群（Cluster） 23

2.1.5 主机（Host） 23

2.1.6 主存储（Primary Storage） 24

2.1.7 二级存储（Secondary Storage） 24

2.1.8 物理网络 25

2.2 账户 25

2.2.1 账户、用户和域 25

2.2.2 使用LDAP服务器进行用户身份验证 26

2.3 用户服务概述 26

2.4 本章小结 27

第3章 CloudStack的安装与配置 28

3.1 CloudStack安装环境 28

3.2 配置操作系统源 29

3.3 配置CloudStack源 31

3.4 安装管理节点 32

3.4.1 设置主机名称 32

3.4.2 安装管理节点 32

3.4.3 安装配置数据库 33

3.4.4 修改Linux安全设置 33

3.4.5 初始化CloudStack数据库 34

3.4.6 安装网络存储 34

3.4.7 导入系统虚拟机模板 36

3.4.8 启动CloudStack服务 36

3.5 安装Agent节点 37

3.5.1 设置主机名称 37

3.5.2 安装Agent节点 37

3.5.3 配置并启动libvirt 38

3.5.4 修改Linux安全设置 38

3.5.5 初始化Agent 39

3.6 云平台配置 39

3.6.1 访问CloudStack用户界面 39

3.6.2 添加区域 40

3.6.3 添加提供点 41

3.6.4 添加来宾网络 41

3.6.5 添加集群 41

3.6.6 添加主机 42

3.6.7 添加主存储 42

3.6.8 添加二级存储 43

3.6.9 启动区域 43

3.7 上传镜像 44

3.7.1 修改全局配置项 44

3.7.2 注册ISO 44

3.8 添加实例 46

3.8.1 添加实例设置 46

3.8.2 启动VM 47

3.8.3 安装VM操作系统 47

3.8.4 查看虚拟机 48

3.9 本章小结 48

第二篇 CloudStack分析篇

第4章 CloudStack架构分析 51

4.1 CloudStack的功能及特点 51

4.2 CloudStack的主要组成部分 54

4.3 CloudStack网络通信架构分析 61

4.4 CloudStack软件架构分析 64

4.5 本章小结 66

第5章 CloudStack网络功能分析 67

5.1 区域类型 67

5.2 物理网络 69

5.2.1 网络流量分类 69

5.2.2 网络标签 70

5.2.3 基础区域 70

5.2.4 高级区域 73

5.3 安全组 76

5.4 虚拟路由器 79

5.5 虚拟专用网络 81

5.6 总结 83

第6章 CloudStack存储功能分析 84

6.1 主存储 84

6.1.1 系统需求和配置 84

6.1.2 添加一个主存储 85

6.1.3 存储标签 87

6.2 二级存储 87

6.2.1 添加二级存储 88

6.2.2 改变二级存储IP地址 89

6.2.3 更改二级存储 90

6.3 磁盘卷 90

6.3.1 创建一个新的磁盘卷 90

6.3.2 将一个磁盘卷关联到一个来宾虚拟机上 91

6.3.3 从虚拟机实例中解除磁盘卷关联 92

6.3.4 删除磁盘卷 93

6.4 快照 94

6.4.1 创建快照 94

6.4.2 自动创建快照 95

6.4.3 通过快照创建磁盘卷 96

6.4.4 通过快照创建模板 97

6.4.5 虚拟机存储迁移 98

6.5 二级存储虚拟机 99

6.5.1 二级存储虚拟机的创建 99

6.5.2 启动和配置二级存储虚拟机 100

6.5.3 二级存储与CloudStack通信 100

6.5.4 二级存储虚拟机管理二级存储 100

6.6 总结 101

第7章 CloudStack虚拟机管理功能分析 102

7.1 虚拟机简介 102

7.1.1 关于使用虚拟机 102

7.1.2 虚拟机的最佳实践 103

7.1.3 虚拟机的生命周期 104

7.1.4 创建虚拟机 104

7.1.5 访问虚拟机 105

7.1.6 停止和启动虚拟机 106

7.1.7 分配虚拟机到主机上 106

7.1.8 虚拟机快照 108

7.1.9 改变虚拟机的名称、操作系统和小组 109

7.1.10 给来宾虚拟机的内部名称附加一个显示名称 110

7.1.11 更改虚拟机的服务方案 111

7.1.12 重启时重置虚拟机root卷 112

7.1.13 主机之间的虚拟机迁移（手动实时迁移） 113

7.1.14 删除虚拟机 113

7.1.15 与ISO工作 113

7.2 虚拟机服务方案介绍 116

7.2.1 计算提供 116

7.2.2 磁盘提供 118

7.2.3 系统服务提供 119

7.3 CloudStack不同的虚拟机管理程序 120

7.3.1 Citrix XenServer 120

7.3.2 Oracle虚拟机 121

7.3.3 红帽企业Linux（KVM）虚拟机 121

7.3.4 VMware vSphere 122

7.4 系统虚拟机 123

7.4.1 系统虚拟机模板 123

7.4.2 VMware虚拟机支持多个系统 124

7.4.3 控制台代理 124

7.4.4 虚拟路由 124

7.4.5 二级存储虚拟机 125

7.5 本章小结 125

第8章 CloudStack编程接口功能分析 126

8.1 CloudStack编程环境搭建 126

8.1.1 CloudStack安装所需要的软件 126

8.1.2 CloudStack源代码下载 132

8.1.3 CloudStack的编译、部署、运行 133

8.2 CloudStack框架组件简介 134

8.2.1 CloudStack组件 134

8.2.2 如何声明一个CloudStack组件 135

8.2.3 Auto-wiring 135

8.2.4 CloudStack Spring组件的编码约定 136

8.2.5 组件生命周期 143

8.3 CloudStack API 144

8.3.1 准备工作 144

8.3.2 CloudStack API 角色 145

8.3.3 CloudStack API的构造形式 145

8.3.4 CloudStack API请求签名 146

8.3.5 CloudStack API响应 147

8.3.6 CloudStack API 异步命令 149

8.3.7 制作API请求 151

8.3.8 CloudStack API测试 158

8.4 本章小结 166

第9章 CloudStack UI主页面分析 167

9.1 CloudStack前端源码文件结构分析 167

9.1.1 源码文件结构 167

9.1.2 UI界面结构分析 168

9.1.3 数据获取分析 178

9.2 CloudStack的API与UI的调用 178

9.2.1 API调用 178

9.2.2 修改session的时限 180

9.2.3 单点登录集成 180

9.2.4 跨域请求伪造 181

9.3 CloudStack页面的自定义 182

9.3.1 header自定义 182

9.3.2 左侧边栏自定义 182

9.3.3 右侧展示区域自定义 183

9.4 本章小结 186

第10章 CloudStack高可用分析 187

10.1 关于高可用的介绍 187

10.2 部署高可用性的环境 187

10.2.1 CloudStack管理服务器高可用性 187

10.2.2 CloudStack冗余虚拟路由 189

10.2.3 CloudStack存储高可用 190

10.2.4 数据库的高可用 191

10.3 CloudStack高可用的过程分析 192

10.3.1 监测阶段 192

10.3.2 重启阶段 194

10.3.3 人为干预 198

10.4 结合代码分析 198

10.4.1 HighAvailabilityDaoImpl类 198

10.4.2 HighAvailabilityManagerExtImpl类 198

10.5 总结 202

第三篇 CloudStack 应用篇

第11章 CloudStack的一键安装 205

11.1 一键安装CloudStack的需求分析 205

11.1.1 一键安装CloudStack的功能性需求分析 205

11.1.2 一键安装CloudStack的非功能性需求分析 214

11.1.3 对CloudStack改进云桌面的需求分析 215

11.2 一键安装CloudStack的设计与实现 215

11.2.1 一键安装CloudStack的服务器部署要求 215

11.2.2 一键安装CloudStack的软件部署架构 216

11.2.3 一键安装CloudStack的脚本版 217

11.2.4 一键安装CloudStack的Web版 225

11.3 对CloudStack远程桌面的改进和实现 227

11.4 一键安装CloudStack脚本版的测试 228

11.5 一键安装CloudStack的Web版测试结果 229

11.6 本章小结 230

第12章 基于CloudStack的上机管理系统 231

12.1 上机管理系统功能 231

12.1.1 管理员 231

12.1.2 教师 235

12.1.3 学生 235

12.2 系统总体设计 236

12.3 上机管理系统详细设计与实现 238

12.3.1 系统的流程设计 238

12.3.2 管理资源模块的设计与实现 239

12.3.3 软件管理的设计与实现 242

12.3.4 预约资源模块的设计与实现 244

12.3.5 定时开关机模块的设计与实现 247

12.4 上机管理系统的运行 251

12.5 上机管理系统测试 255

12.5.1 系统的功能性测试 255

12.5.2 系统的非功能性测试 258

12.5.3 系统的评价 258

12.6 本章小结 258

第13章 CloudStack手机端管理App 259

13.1 应用背景介绍 259

13.2 需求分析与总体设计 260

13.2.1 系统功能分析 260

13.2.2 系统整体功能分析 260

13.2.3 系统边界分析 261

13.2.4 详细用例需求分析 262

13.3 Android技术介绍 267

13.4 详细设计与实现 267

13.4.1 类图 267

13.4.2 序列图 269

13.4.3 CloudStack环境 270

13.4.4 API测试 270

13.4.5 虚拟机状态图 271

13.4.6 系统功能测试 272

13.5 本章小结 279

第14章 基于CloudStack的运维管理协作平台 280

14.1 应用背景 280

14.2 需求分析 281

14.2.1 功能需求 281

14.2.2 非功能需求 283

14.3 核心业务处理流程 284

14.3.1 应用软件的安装 284

14.3.2 应用软件的更新 285

14.3.3 虚拟机脚本执行 286

14.4 总体设计 287

14.4.1 注册中心模块 288

14.4.2 数据加密/解密模块 291

14.4.3 RESTful服务模块 291

14.4.4 代理软件模块 292

14.4.5 软件传输模块 292

14.4.6 相关技术介绍 293

14.5 系统的实现 295

14.5.1 RESTful服务模块的实现 295

14.5.2 代理软件模块的实现 298

14.5.3 系统程序流程的实现 300

14.5.4 界面安装的实现 300

14.6 本章小结 302