臺灣博碩士論文加值系統

隨著科技以及網際網路的蓬勃發展，使用雲端運算平台逐漸成為一種趨勢。近幾年來，開源雲端平台 OpenStack 因為深具自由以及開放的特性，相當地受到歡迎，使其使用率不斷地上升，因此許多企業也紛紛導入 OpenStack 建置雲端平台，以降低建構成本。

傳統電腦教室不僅建置成本昂貴，且維護成本及耗能也不容小覷，所以我們提出使用OpenStack雲端運算平台搭配 Raspberry Pi (樹莓派)來建置電腦教室，但是單台的 OpenStack 主機硬體資源有限，只要同時使用的人數上升效能就會開始下降。本論文的目標是解決在供給一間教室的單節點 OpenStack 雲端平台運作時，因為使用人數上升而導致的硬體瓶頸。因此我們將負載分配給另一節點的 OpenStack 主機，使得多個 OpenStack 主機能夠共享資源，達到負載平衡的效果。此外，為了方便管理者佈署，我們使用了 Shell script 腳本控制虛擬機的建置、修改、還原以及派送等功能，因此，我們不僅解決了負載問題，同時也建置了一間具有高度建置彈性、方便佈署且節能減碳的雲端電腦教室，

With the rapid development of the Internet, cloud computing platforms have gradually become a trend. In recent years, OpenStack has been an open-source project with enormous popularity and fast growth. Thus, relevant businesses have also started developing related products that support items of OpenStack. In this paper, we aim to solve the bottleneck of the hardware which affect the user experience. Hence, we distributed the load to another OpenStack host, which enable multiple OpenStack hosts to share resource. Therefore, we not only solved the problem of the hardware, but also build a Cloud Computing classroom featuring rapid elasticity, energy efficiency and carbon reduction to replace traditional computer classrooms equipped with computers of high energy consumption and high maintenance cost.

目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
程式目錄 VIII
一、前言 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 論文架構 3
二、背景知識 4
2.1 雲端運算 4
2.1.1 特徵 4
2.1.2 服務模式 4
2.1.3 佈署模型 5
2.2 OpenStack 6
2.3 SPICE 8
2.4 Shell script 10
2.5 virsh 10
三、系統架構與環境架設 12
3.1 系統架構 12
3.2 建置 OpenStack 13
3.2.1 硬體環境 13
3.2.2 前置步驟 13
3.2.3 Controller 節點環境配置 14
3.2.4 Compute 節點環境配置 41
3.2.5 固定虛擬機埠號（Port）及增加虛擬機連線登入密碼 46
四、系統操作 52
4.1 使用 Shell 腳本建立虛擬機 52
4.2 使用 Shell 腳本管理虛擬機 57
4.2.1 列出所有虛擬機資訊 59
4.2.2 虛擬機功能 59
4.2.3 快照功能 61
4.2.4 變更虛擬機連線登入密碼 65
4.2.5 系統派送 67
4.3 實機畫面展示 70
五、結論 73
參考文獻 74
附錄甲：建立實例 Shell 腳本之完整程式碼 75
附錄乙：管理實例 Shell 腳本之完整程式碼 79

表目錄
2.1 SPICE 與 VNC 遠端桌面協定 9
2.2 virsh 常用指令 11

圖目錄
2.1 Remote Viewer 示意圖 8
3.1 系統架構意圖 12
3.2 Dashboard 登入畫面 38
3.3 Dashboard 登入後部分介面 38
3.4 Remote Viewer 連線至固定 Port 以及連線密碼之虛擬機 50
3.5 Remote Viewer 密碼輸入視窗 51
3.6 Remote Viewer 成功連線至虛擬機 51
4.1 建立虛擬機腳本流程圖 54
4.2 管理虛擬機腳本精簡版流程圖 58
4.3 虛擬機功能細部流程圖 62
4.4 快照功能細部流程圖 63
4.5 變更虛擬機連線登入密碼細部流程圖 66
4.6 系統派送細部流程圖 68
4.7 查詢所有虛擬機 70
4.8 Controller 節點含有的虛擬機 70
4.9 使用 Remote Viewer 連線至 DYW_10 71
4.10 DYW_10 密碼輸入視窗 71
4.11 成功連線至虛擬機 DYW_10 72

程式目錄
2.1 簡易 Shell 腳本 10
3.1 設置域名解析 13
3.2 安裝 NTP 網路校時服務 14
3.3 安裝 OpenStack 套件 14
3.4 安裝 MariaDB 資料庫 14
3.5 設定及啟動 MariaDB 資料庫服務 15
3.6 MariaDB 資料庫安全設定及驗證 15
3.7 RabbitMQ 安裝及設定 15
3.8 Memcached 安裝及設定 16
3.9 Etcd 安裝及設定 16
3.10 Keystone 資料庫設定 17
3.11 Keystone 安裝與設定 18
3.12 引導身分認證服務 18
3.13 HTTP Server 設定 18
3.14 管理者令牌 admin.token 19
3.15 建立 domain, projects, users, roles 19
3.16 Keystone 驗證 20
3.17 使用者令牌 demo.token 20
3.18 Glance 資料庫設定 20
3.19 Glance 環境設定 21
3.20 Glance 安裝與設定 22
3.21 Glance 驗證 23
3.22 Nova 資料庫設定 23
3.23 Nova 環境設定 24
3.24 Nova 安裝與設定 25
3.25 Nova 驗證 29
3.26 Neutron 資料庫設定 29
3.27 Neutron 環境設定 29
3.28 Neutron 安裝與設定 30
3.29 Neutron 驗證 33
3.30 建立對外網路 34
3.31 驗證對外網路 34
3.32 建立內部網路 35
3.33 建立虛擬路由器 35
3.34 驗證內部網路及路由器 36
3.35 Horizon 安裝與設定 36
3.36 建立 Flavor 38
3.37 KeyPair 新增與設定 39
3.38 Security Group 防火牆設定 39
3.39 新增虛擬機前確認服務 39
3.40 虛擬機新增與確認 41
3.41 Nova Compute 安裝與設定 41
3.42 驗證 Compute 節點 Nova 服務 43
3.43 Neutron 安裝與設定 44
3.44 Nrutron 驗證 45
3.45 修改 config.py 46
3.46 修改 driver.py 47
3.47 重啟 Nova Compute 服務 48
3.48 修改 flavor 額外參數以新增虛擬機 48
4.1 尋找空缺 Port 之程式碼 53
4.2 虛擬機建立模式之程式碼 55
4.3 新增 flavor extra_specs 參數之程式碼 56
4.4 虛擬機建立之程式碼 56
4.5 刪除 flavor extra_specs 參數之程式碼 57
4.6 將所有虛擬機透過分隔符存入陣列之程式碼 59
4.7 關聯式陣列程式碼 60
4.8 即時更新虛擬機資訊之程式碼 59
4.9 刪除虛擬機功能之程式碼 61
4.10 列出虛擬機是否有快照之程式碼 61
4.11 建立虛擬機之程式碼 64
4.12 還原虛擬機快照程式碼 64
4.13 變更虛擬機連線登入密碼部分程式碼 65
4.14 系統派送部分程式碼 69
甲.1 建立實例 Shell 腳本之完整程式碼 75
乙.2 管理實例 Shell 腳本之完整程式碼 79

[1] 雲端運算. https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%B2%E7%AB%AF%E9%81%8B%E7%AE%97.
[2] 許翔盛、王德譽, 以 OpenStack 結合樹莓派之雲端環境電腦教室, Master's thesis, 朝陽科技大學, 2017.
[3] OpenStack. https://zh.wikipedia.org/wiki/OpenStack.
[4] 樹莓派. https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A0%91%E8%8E%93%E6%B4%BE
[5] SPICE. https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%8B%AC%E7%AB%8B%E8%AE%A1%E7%AE%97%E7%8E%AF%E5%A2%83%E7%AE%80%E5%8D%95%E5%8D%8F%E8%AE%AE
[6] Rackspace. https://zh.wikipedia.org/wiki/Rackspace
[7] Python. https://zh.wikipedia.org/wiki/Python
[8] Tornado. https://zh.wikipedia.org/wiki/Tornado
[9] OpenStack Queens. https://docs.openstack.org/queens/?
[10] Shell 腳本. https://zh.wikipedia.org/wiki/Shell%E8%84%9A%E6%9C%AC
[11] Libvirt. https://zh.wikipedia.org/wiki/Libvirt
[12] Hypervisor. https://zh.wikipedia.org/wiki/Hypervisor