经贸项目-系统概要设计.doc

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1、系统概要设计浙江经贸职业技术学院虚拟化管理软件项目系统概要设计盟智软件(上海)有限公司浙江久远教育软件开发有限公司2023年8月30日目录1.引言41.1编写目的41.2背景41.3关键字定义51.3.1专门术语51.3.2 英文缩写51.3.3关键词51.4参考资料62总体设计62.1需求规定62.1.1输入输出说明62.1.2功能要求62.1.3性能要求72.2运行环境82.2.1 Linux本地版桌面客户端82.2.2 VDI远程版Web客户端82.2.3服务器端92.3基本设计和处理流程102.3.1用例图102.3.2 设计模式122.4结构122.4.1功能模块的结构图122.4.

2、2系统架构图132.4.3程序模块结构图132.4.4程序模块关系图:142.5功能需求与程序的关系142.6人工处理过程153接口设计153.1用户接口153.1.1普通用户界面153.1.2系统管理员界面173.2外部接口203.2.1 Web服务层203.2.2 PAAS层203.2.3 IAAS层213.3内部接口213.3.1 Web服务层213.3.2 PAAS层213.3.3 IAAS层214运行设计224.1运行模块组合224.2运行控制225系统数据结构设计225.1逻辑结构设计要点225.2物理结构设计要点305.3数据结构与程序的关系306系统出错处理设计316.1出错信

3、息316.2补救措施326.2.1后备技术326.2.2降效技术336.2.3恢复及再启动技术336.3系统维护设计336.3.1系统功能维护设计336.3.2程序模块维护设计331.引言1.1编写目的本文是路雅私有云教学系统软件的总体实现方案。根据高校私有云教学平台的需求分析，为系统设计一个优秀的架构，并且在该架构中，构建一个扩展灵活，伸缩性强，性能稳定的私有云软件系统。本文档作为详细设计测试计划和用户手册的编写依据。本文档的用户包括架构设计人员、开发人员、测试人员、部署实施人员及最终用户。1.2背景为了有机地整合高校的硬件、网络、教学资源等要素，形成整体协调、高效运作的多媒体教学一体化平台

4、。为了能针对不同专业，不同院系的老师的需求，定制统一的教学平台。同时，也为了让管理人员能有一套方便、快捷、准确地部署、运行、监控整个系统的手段，需要建设一个教学私有云的基础平台。路雅私有云教学平台利用云计算的优势，为高校提供一个伸缩性强，易维护，高可靠性私有教学云平台解决方案，并且将目前的多媒体教学模式架设在该私有云平台之上。 利用云计算优势的同时，也照顾到高校的实际情况，尽量减少对硬件的重复投入，充分利用现有的硬件和网络设施。可靠性方面，即使在网络故障的情况下，也能保障教学的顺利进行。用户体验方面，做到用户界面的直观、简单、实用，管理员部署、配置和运营维护简单、方便。l 项目名称：路雅私有云

5、教学平台 l 项目委托单位：浙江久远教育软件有限公司l 项目开发单位：盟智软件l 用户：老师，机房管理人员1.3关键字定义1.3.1专门术语l 云桌面：通过云计算平台来管理的虚拟桌面。l 目录服务：一种数据存储格式，遵循轻量级目录访问协议（LDAP）。l 离线模式：网络故障的情况下，保证业务部中断。l Hypervisor：虚拟机运行的平台，由软件虚拟出来的虚拟硬件层。1.3.2 英文缩写l MVC：Model View Controllerl LDAP：Lightweight Directory Access Protocoll VDI：Virtual Desktop Infrastruct

6、urel PAAS：Platform-as-a-Servicel IAAS：Infrastructure as a Service1.3.3关键词云计算、云桌面、虚拟化、集群1.4参考资料项目招标文件系统需求分析说明书2总体设计2.1需求规定2.1.1输入输出说明整个系统的输入和输出，主要从客户端和服务器端两个角度进行说明：n 客户端u 输入：用户帐户，包括用户登录名，密码。如果支持域用户登录，还包括用户所属的域。u 输出：属于该用户的教学云桌面。即对云桌面查看和使用。n 服务器端u 输入：管理员帐户，包括管理员的登录名和密码。u 输出：对于整个系统运行状态的监控。2.1.2功能要求整个私有云

7、软件系统要实现下列功能:l 帐户控制n 用户认证：用户登录时的对用户的合法性进行认证n 帐户管理：添加、修改、删除用户l 云桌面管理n 云桌面的检索：检索用户可以使用的云桌面，并显示给用户n 云桌面的使用：启动，停止云桌面n 云桌面的制作：从ISO安装文件制作；从现有云桌面基础上制作n 云桌面的监控：云桌面的运行状态，运行位置，运行时间，所有者。l 后台服务管理n 系统监控：n 物理服务器的监控2.1.3性能要求l 可靠性n 支持离线模式，保证断网时，业务不会中断。n 能支持300以上500个以下的云桌面同时健壮的运行，一旦服务器出现故障，也能将受到影响云桌面平滑的迁移。l 灵活性：n 支持本

8、地和VDI两种模式。尽可能利用现有硬件，对于符合虚拟化要求的教室电脑，采用本地模式，对于配置较低的电脑采用远程模式。合理降低硬件成本。l 扩展性n 方便的扩展或缩减。利用云计算可伸缩的特点，服务器端和客户端可根据目前或将来的部署规模，随时进行调整。2.2运行环境2.2.1 Linux本地版桌面客户端l 硬件环境主板支持VT-x虚拟化技术CPU支持VT-x虚拟化技术，主频2.0GHz以上内存推荐4GB，最低2GB硬盘100GB 以上显卡支持Linux驱动的主流显卡网卡支持Linux驱动的主流网卡l 软件环境操作系统Ubuntu 10.04 Desktop LTS amd64浏览器MS IE 7.

9、0以上, Firefox 14.0以上软件JRE 1.6.02.2.2 VDI远程版Web客户端l 硬件环境主板X86架构CPUX86 架构内存最低2GB硬盘100GB 以上l 软件环境操作系统WindowsXP/WindowsVista/Windows7浏览器MS IE 7.0以上, Firefox 14.0以上其他软件无2.2.3服务器端l 硬件环境类型机架式1UCPU核数8核内存16GB硬盘500GB至少需要一台服务器，需要根据规模，添置和扩展物理服务器数量l 软件环境操作系统Ubuntu 12.04 Server LTS amd64浏览器无其他软件无2.2.4网络环境有线带宽千兆主干网

10、，百兆到教室PC机。无线带宽300M以上Wi-Fi AP其他要求a) 教室PC机能访问机房服务器b) 学校无线网络能访问教室PC机简要的网络拓扑如下： 2.3基本设计和处理流程2.3.1用例图2.3.2 设计模式2.4结构2.4.1功能模块的结构图2.4.2系统架构图2.4.3程序模块结构图2.4.4程序模块关系图:2.5功能需求与程序的关系功能需求程序模块用户认证目录服务访问模块帐户管理目录服务访问模块云桌面的检索中央控制模块云桌面的使用中央控制模块云桌面的制作节点控制模块云桌面的监控中央控制模块系统监控中央控制模块物理服务器的监控中央控制模块2.6人工处理过程除了用户在Web界面和客户端界

11、面上操作和输入以外，在本软件系统的工作过程中没有其他的人工处理过程。 3接口设计3.1用户接口用户接口要根据需求分析的结果，为用户提供一个友好的界面。在界面设计上，做到简单明了，布局合理，易于操作，突出显示重要的信息。同时，用户的交互流程要合理，符合用户通常的使用习惯。出错信息要直观，没有歧义。鉴于大部分用户对Windows界面和使用习惯较为熟悉，因此，界面设计上要尽量符合Windows的风格和使用习惯。总体来说，用户界面设计要做到简单，易用，可靠。用户接口分为普通用户界面和系统管理员界面。其中，普通用户界面又分为基于Web客户端和基于桌面应用程序的客户端。3.1.1普通用户界面用户登录虚拟机

12、列表3.1.2系统管理员界面系统管理主界面帐户管理云桌面监控云桌面制作系统监控镜像管理3.2外部接口外部接口，即软件系统向外提供服务的软件接口。3.2.1 Web服务层用户认证接口云桌面检索接口云桌面启动接口云桌面关闭接口3.2.2 PAAS层本地代理服务的接口中央控制服务的外部接口目录访问服务的外部接口工作节点控制的外部接口3.2.3 IAAS层IAAS层不向外提供任何接口，指向其他模块提供内部调用接口。3.3内部接口内部接口，即软件系统内模块之间相互调用的软件接口。3.3.1 Web服务层Web服务层没有内部接口，只负责调用其他模块的内部接口，并向Web Client提供外部接口。3.3.

13、2 PAAS层中央控制服务的内部接口目录访问服务的内部接口工作节点控制的内部接口集群控制接口存储控制接口3.3.3 IAAS层数据库读写接口物理机管理接口Hypervisor管理接口4运行设计4.1运行模块组合用户通过Web页面进行的所有操作，Web服务器会根据用户请求，调用 Web后台服务。 Web后台服务会调用系统的PAAS层服务模块进行处理，然后PAAS层服务模块会调用内部模块，即IAAS服务模块，以及其他的软件服务模块。处理全部完成以后，将处理结果返回给Web后台服务，由它并将处理结果显示在Web页面上。用户通过客户端软件的所有操作，会通过代理服务模块的处理后，同样，代理服务模块会调用

14、系统的PAAS层服务模块进行处理，然后PAAS层服务模块会调用内部模块，即IAAS服务模块，以及其他的软件服务模块。最后，代理服务模块将处理结果返回给客户端。4.2运行控制在前台，普通用户通过Web页面和客户端控制系统各个功能的运行，而管理员通过Web页面的操作控制系统各个功能的运行。在后台，Web后台服务模块、代理服务模块通过中央控制模块控制整个系统的运行。中央控制模块负责调度其他的服务，并且收集各种事务处理的状态，以及整个系统的运行状态，并及反馈给前台服务。5系统数据结构设计5.1逻辑结构设计要点结构thd_InstanceInfo描述虚拟机实例信息序号类型名称说明1stringinsta

15、nceID实例ID2stringimageID使用的镜像ID3stringpublicIp对外公开的IP4stringprivateIp内部转换的到的IP5stringstate运行状态6stringinstanceType镜像运行类型7stringlaunchTime运行开始时间8stringplaceMent所属集群的名称9stringuser运行用户结构thd_NodeInfo描述节点服务器信息序号类型名称说明1stringhostIpnode的IP地址2stringclusterNamenode所属的cc名称3i64freeCPUs空闲的CPU数4i64freeDisk空闲的磁盘5i6

16、4freeMem空闲的内存6i64totalCPUs总CPU数7i64totalDisk总磁盘容量8i64titalMem总内存数结构thd_ClusterInfo描述集群信息序号类型名称说明1stringclusterName集群名称2stringhostIp集群的IP地址3stringHYPERVISOR集群的Hypervisor类型结构thd_ImageInfo描述镜像的属性序号类型名称说明1stringimageID镜像的ID2stringimageLocation镜像xml保存位置3stringimageState镜像状态4stringimageOwnerID镜像创建者的ID5str

17、ingarchitecture架构6stringimageType镜像类型7stringkernelID内核ID8stringramdiskIDRam Disk ID9i64isPublic是否公用10stringsignature签名11stringname镜像名称12i64imageCategory镜像的使用权限13stringDescription镜像的说明14stringPlatform镜像平台15stringownerName镜像创建者的名称16stringvmStyle虚拟机类型17stringGroups镜像组18stringOS操作系统19stringcreateTime创建时

18、间秒数20i64Size镜像大小(字节数)21stringManifest保留，未使用22stringHYPERVISORHypervisor类型结构thd_UserInfo描述用户的信息序号类型名称说明1stringuserName用户名2stringemail电子邮件3stringrealName真实名称4i64reservationID保留5tringbCryptedPassword用户密码6stringtelephoneNumber电话7stringaffiliation保留8stringprojectDescription保留9stringprojectPIName保留10strin

19、gconfirmationCode确认码11stringcertificateCode认证码12boolisApproved是否批准13boolisConfirmed是否确认14boolisEnabled是否可用15boolisAdministrator是否管理员16i64passwordExpires密码有效期17stringtemporaryPassword临时密码18boolisPrivateImgCreated是否创建私有镜像19i64popedom权限20stringsLogonName登录显示名称21stringsSeriesName部门院系名称22i64seriesID部门院系编

20、码结构thd_TRANSACTION描述事务的属性序号类型名称说明1stringtransactionID事务的ID2stringimageID原始镜像的ID3thd_TRANSACTSTATEstate状态4stringinstanceID实例的ID5i64instancePort实例使用的端口6stringinstancePassword访问实例的密码7i64downloadProgress下载的进度8stringsubmitTime提交时间（按下提交按钮的时间）9thd_SubmitStatesubmitState提交状态10i64submitProgress提交的进度11i64imag

21、eSize原始镜像大小,字节数12i64uploadProgress上传进度13i64uploadSpeed上传速度14stringuser用户ID15thd_ImageInfonewImageInfo新创建镜像的信息16stringsumbitEstimatedTime提交剩余时间17stringmodifyTime上次修改时间结构thd_DomainInfo描述域的信息序号类型名称说明1stringdomain域名，如pcbot.biz2stringdomainHost域控制器IP3stringUserNAME域管理员账号，如administrator4stringencryptedPas

22、sword域管理员密码5stringbaseDN域的base6i64port域控制器使用的端口结构thd_vmConfig描述虚拟机设置和属性序号类型名称说明1stringID虚拟机设置ID2stringuser使用用户3stringimageID镜像的ID4stringdomain该虚拟机加入的域5stringmachinename虚拟机机器名6stringpublicIp虚拟机的ip7stringpublicMac虚拟机的mac8i64vmcpuNum虚拟机cpu个数9i64vmmemory虚拟机内存10i64vmdisk虚拟机硬盘大小11boolisAssignNode是否指定nc运行1

23、2stringnodeIp指定运行的nc地址13stringgateway虚拟机网关14stringconnName虚拟机的网络连接名称（保留）15stringnetmask虚拟机的掩码16stringdnsDomain虚拟机的dns17stringwins虚拟机的wins18boolisExtDisk是否有第二硬盘19i64extDisk第二硬盘大小20boolisThermophoresis是否支持热迁移21boolisSnapshot是否支持快照22i64maxSnapshot最大快照数量23boolisSupportUsb是否支持usb24boolisSupportParallel是否

24、支持并口25boolisDHCP是否dhcp（现用作是否指定ip）26stringthermophoresisNode热迁移的node地址27boolisSupportPeripheral是否支持外设28:i64departmentID隶属部门29:stringthermophoresisCluster热迁移集群结构thd_eucaTransaction描述虚拟机运行的状态序号类型名称说明1stringtransactionID事务ID2stringimageID镜像ID3stringstate状态4thd_TRANSACTSTATEinstanceID虚拟机ID5stringinstance

25、Port使用端口6i64instancePassword连接密码7stringdownloadProgress下载进度8i64imageSize镜像大小9i64user用户10stringnodeIp运行的node11stringmodifyTime访问时间5.2物理结构设计要点本系统各程序模块的之间的传递的数据通过Thrift的SDL接口标准来定义，并通过Thrift的标准访问协议进行访问。本系统的数据库的数据，通过OpenLDAP数据库保存数据。通过LDAP的标准访问接口接口对数据库进行访问。数据库通过LDAP的安全标准和加密协议，从软件上保证数据的安全，在硬件上，数据库假设在服务器上，通

26、过RAID5保证数据的安全，采用双机热备等硬件技术保证数据库服务的不间断。给出本系统内所使用的每个数据结构中的每个数据项的存储要求，访问方法、存取单位、存取的物理关系（索引、设备、存储区域）、设计考虑和保密条件。5.3数据结构与程序的关系编号模块数据结构目录服务中央控制集群控制存储控制节点控制本地代理服务器监控数据库读写虚拟机管理物理机管理1虚拟机实例信息2节点服务器信息3集群信息4镜像的属性5用户的信息6事务的属性7域的信息8虚拟机设置和属性9虚拟机运行的状态6系统出错处理设计6.1出错信息 出错情况输出信息含意认证失败“用户认证失败，请重新登录。”用户的身份认证未通过，属于非法用户缺少用户

27、名“请输入用户名。”没有填写用户名缺少密码“请输入密码。”没有填写密码云桌面检索失败“云桌面检索失败，请稍候重试。”检索不到当前用户可以使用的云桌面列表无法启动云桌面“云桌面启动失败。”云桌面启动时遇到问题，没有正常启动。Web页面无显示400开头或500开头的HTTP ErrorWeb服务器故障，或者断网了。连接云服务器失败“连接云服务器失败，请联系管理员，或稍后再试”Web页面和客户端显示“连接云服务器失败”。服务器日志中报错云桌面损坏“云桌面不正确或已损坏无法启动，请联系管理员。”Web页面和客户端显示“云桌面启动失败”。服务器日志中报错服务器宕机无服务器日志中保留宕机前的信息网络中断“

28、在线登录失败，将自动切换到离线模式。”Web页面和客户端显示“当前处于离线模式”。提交云桌面失败“提交云桌面失败，请重新提交或联系管理员”提交镜像时，遇到故障，可能是因为网络故障引起。连接云桌面失败“未能成功接连到云桌面，请稍候再试”云桌面还没有完全启动，或者网络故障。6.2补救措施故障出现后可能采取的变通措施，包括：后备技术、降效技术，以及恢复和再启动技术 6.2.1后备技术l 目录服务及数据采用软件和硬件的双机热备技术，定期备份重要数据。l 存储服务支持网络存储和磁盘阵列，发生故障后，可以立即恢复。l 存储服务支持断点续传，网络故障排除后，可继续上次的任务。6.2.2降效技术l 本地客户端

29、支持离线技术。断网模式下，不影响业务的正常进行。l 所有的服务都支持支持人工手动重启。6.2.3恢复及再启动技术l Web服务正常时，管理员可以通过网页远程来启动或重启系统的所有服务。l Web服务正常时，管理员可以通过网页远程重启服务器。l Web服务故障时，管理员可以通过命令行的方式启动或重启系统的所有服务。l 服务器重启后，会自动启动并初始化所有系统服务，恢复可用状态。6.3系统维护设计6.3.1系统功能维护设计数据备份：能通过软件的方式将数据库数据定期热备份。垃圾回收：定期清理服务器上已经删除的虚拟机文件。在服务器上运行虚拟机时，虚拟机关闭后，清除用户保存在在服务器上的虚拟机的使用痕迹系统扩展：规模扩展时，能在不停止服务的情况下，扩展节点服务器的数量。6.3.2程序模块维护设计采用MVC设计模式和模块化的软件架构设计，尽可能减少系统功能模块之间的耦合度，保障系统的可维护性和可扩展性。严格按照软件工程的设计规范和开发步骤，以敏捷开发的方式合理设置每个开发sprint。每个Sprint中按照瀑布式开发方式进行。通过快速原型和多次迭代的方式，保障系统的稳定性。详细编写个阶段文档资料，以利于功能增强或二次开发。 25 / 25