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基于OpenStack的卫星关口站高可用技术研究与实现

张少峰  
【摘要】:OpenStack是一个广泛应用的开源云计算管理平台。研究和借鉴OpenStack的先进架构和设计思想,有利于指导卫星关口站实用系统的研究与开发工作。OpenStack简化了三大资源的分配:计算、存储和网络,它能够迅速而简便地提供按需定制的云资源,同时也容易实现规模上的扩展。卫星关口站是连接卫星网络和地面网络的枢纽,资源的高可用性是其必备的一个主要特征。实现OpenStack与卫星关口站的融合,能够有效简化关口站的架构设计,降低开发工作量,并实现资源高可用的目标。本文的研究目标是基于OpenStack搭建提供卫星关口站服务的云系统。基于数据流的处理和转发负载均衡,传输层网络协议的优化和增强,该系统能够提供路由高可用服务。该系统是一个管道模型的优化和增强,不同于基于C/S(或者B/S)架构的云系统。所有的数据流既不产生于该模型,也不终结于该模型。该系统的高可用研究内容可以体现在三个层次:应用服务级的高可用、OpenStack的高可用和底层服务器的高可用。本文的关键创新点在应用服务级高可用研究。经过调查研究论证,依托OpenSAF标准研究实现该关键创新点,达到了关口站软件改动小、系统稳定性高、设计有依据的目的。可用性是在一定的功能性能需求和边界条件下在设计系统时的一种考量。概括地说,要满足高可用的设计,需要完善的架构、冗余设计、错误处理和持续更新。控制平面与数据平面分离的卫星关口站Cell高可用架构设计具有很多优点,有利于各个模块独立发展和演进;每个平面都设计了热冗余备份,其中,数据平面还支持负载均衡;这种冗余架构支持错误自动修复功能。该架构从高可用的角度分析,满足了设计目标。本文研究了信息系统高可用的内涵,结合卫星通信和OpenStack的特点,通过设计和评估,完成了基于OpenStack的高可用卫星关口站总体设计方案,并对关键服务(应用层控制平面和数据平面)进行了详细的设计。通过实际测试,基于OpenStack的高可用卫星关口站服务系统具备高可用能力,可有效支持语音、图像、视频和数据等多种业务通信。该架构不仅能够有效解决目前大容量关口站的功能性能需求,而且提高了关口站的应用服务能力,为进一步研究部署高可用大容量卫星关口站奠定了基础。


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