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数字图书馆私有云平台的构建和应用开发的研究

学校名称: 
北京邮电大学
作者
姓名: 
马少兵
研究方法: 
探索性研究

数字图书馆私有云平台的构建和应用开发的研究

1、云平台构建的必要性和可行性

目前,随着网络的普及以及用户计算机应用水平的提高,作为信息资源中心之一的图书馆在利用网络为用户提供方便快捷的服务,提升图书馆社会地位的同时,也遇到了许多困境和挑战。例如,1)目前数字图书馆多采用的B/S三层结构,这种方式是静态部署的,每一个图书馆,都需要部署一套这样的系统,才能让用户访问,这样的架构难以满足图书馆大量采用web2.0的需要。2)通常服务器的配置比较高,但使用效率低下,多数服务器往往承载单一的应用服务,使得资源闲置。然而以虚拟化和云计算技术的出现和应用,为我们上述的不足,提供了很好的解决方案。同时我们研究发现,目前有多种商用和开源云平台可供选择和开发。例如商用的Amazon EC2IBM 的蓝云、微软的Azure、以及开源的abicloudeucalyptusFan等,使得虚拟化与云计算逐渐实用化。3)国务院将云计算上升为国家战略,彰显云计算在未来中国信息技术的发展,必定起着非常重要的作用。

2、云平台的构建

为构建我们的数字图书馆私有云平台,以便提供基础设施服务和应用开发研究,现提出如下框架结构。

1-数字图书馆私有云平台的架构

由图-1可知,一个完整的数字图书馆私有云平台是由三部分组成:gridsphere门户系统、euca2ools中间件、DLCloud云平台。

Gridsphere门户作为访问数字图书馆私有云平台的入口,提供了用户登录、注册、用户管理等功能。

Euca2ools工具是门户系统与数字图书馆云平台通信的中间件,同时兼容Amazon EC2接口。

DLCloudDigital Library Cloud)是云平台的一个核心组件,包含Cloud ControllerCluster ControllerWalrusStorage ControllerNode5大组件,设计框架如图2所示:

 

2-DLCloud云平台设计框架图

1)客户端通过http,soap,rest协议可以访问MyCloud,以及walrus。

2walrus,Mycluster,Storage Controller组件分别需要注册至MyCloud,用户通过http协议访问MyCloud注册用户,以及下载所需证书。

3MyNode需要注册至MyCluster,MyCluster收集MyNode信息,包括:cpu,内存,硬盘等物理资源,反馈给MyCloud

4MyNode物理结点承载不同类型的虚拟机。

3、数字图书馆云平台门户系统的主要功能,如图3所示:

 

3数字图书馆云平台门户系统的主要功能

1Gridsphere门户系统:Gridsphere提供了一个基于portlet的高级开放源代码门户,该门户为各种终端用户提供高度定制的环境。通过插件portletlet的方式部署在gridsphere这个门户下,门户通过组、用户的控制方式,对不同用户进行授权,如图4root用户授权管理员ADMIN角色界面。用户可以利用浏览器访问云平台,从而解决了用户需要安装Linux操作系统访问私有云平台的瓶颈。

 

4-root用户添加管理员界面

2)创建实例模板

    为了更好的满足不同用户对操作系统类型的需求,需要制作不同的实例模板,如winxpwin-2k3-serverubuntu9.04等。实例模板包含内核(kernel)、引导程序(ramdisk)、文件系统(image)。现以制作winxp实例模板为例,说明制作实例模板的过程。

1)创建空的系统文件、安装实例文件image以及网卡驱动和引导程序,

2)通过在线获取安装syslinux,提取内核文件。

通过上述操作后,得到实例模板中对应的kernel,ramdisk,image,准备向DLCloud上传。

3)上传实例模板

1)上传镜像的目的主要是将kernel,ramdisk,image三项软件包,分别上传至walrus组件,以便为用户选择不同的操作系统类型。

2)为了保证传送者的所有权,由euca2ools工具绑定传送者的个人密钥信息,然后由该工具传送至walrus组件,同时可以将此使用权授予其他用户。

3)当用户将kernelramdiskImage注册至Walrus后,Walrus返回用户ID号(ekieriemi它们分别对应kernelramdiskImage)。

4)虚拟机管理

当用户查询到有相关的实例模板后,用户可以利用虚拟机申请界面,如图5,使用目前提供的模板和服务。

 

5-虚拟机申请界面

(1)    虚拟机的类型

类型按照CPU个数、内存大小、硬盘容量可分为:smallmediumlarge等,其具体内容见下表一。

虚拟机名称

虚拟机CPU

虚拟机内存(M)

虚拟机存储(GB)

M1.small

1

192

2

C1.medium

1

256

5

M1.large

2

512

10

C1.large

2

1024

20

M1.xlarge

4

2048

20

表一:虚拟机配置表

用户可以根据业务需求,任意选取所需类型的虚拟机。

(2)    选择实例模板,见表二所示

类型

eki

eri

emi

winXP

eki-25930D0D

eri-6FC20EAD

emi-43F30DBD

Ubuntu9.04

eki-50861699

eri-B36B17D1

emi-CC131016

表二:操作系统类型

用户可以灵活选定所需要的操作系统类型。

(3)    启动虚拟机,见IP分配表三。

按照上述(1)(2)选择的条件,启动虚拟机。

59.64.145.220-222

59.64.145.223-226

59.64.145.227-230

数字图书馆应用

开发应用

一般用户体验

表三:虚拟机IP分配表

由此可见,一台刀片机被扩展出11台虚拟机,而且灵活满足不同用户的需求。

4)访问虚拟机

用户可以用不同的协议访问虚拟机,目前提供三种协议,分别为SSHRDPVNC,用户可以下载不同协议的客户端访问虚拟机,下图为利用RDP协议访问winXP后的界面,如下图6

 

6-利用RDP协议访问虚拟机的界面

5)应用和服务管理

我们现以数字图书馆应用系统的迁移为例,说明应用和服务的实现。按照4)中给出的条件,进行应用和服务的配置管理。现选择2CPU1024M内存、20G存储容量的large类型、ubuntu9.04操作系统作为数字图书馆应用服务器。再利用SSH协议登陆虚拟机(IP:59.64.145.220),并安装数据库、JDK、应用服务器,发布数字图书馆应用系统。下面给出统一检索的检索实例,如下图7

 

7-虚拟机上的统一检索查询实例

我们还正在开发创建应用模板以及其他的有关备份、存储、迁移以及灾难恢复等应用。

 

研究课题来源: 
北京邮电大学图书馆
作者基本情况介绍: 
北京邮电大学数字图书馆研究室
附件大小
云计算1.04 MB