Despliegue modular de la plataforma de cloud computing OpenStack en la red de laboratorios del Departamento de Electrónica de la Universidad del Valle de Guatemala

Abstract

El objetivo de este proyecto fue desplegar y documentar la implementación de una plataforma de computación en la nube utilizando la plataforma de código abierto OpenStack en la red de laboratorios del Departamento de Electrónica de la Universidad del Valle de Guatemala (UVG). La plataforma fue diseñada para optimizar el uso de una computadora de alto rendimiento (HPC) del departamento, la cual se encontraba subutilizada, habilitándola para ejecutar y gestionar múltiples instancias virtualizadas. El despliegue se realizó de forma modular, implementando cada componente de OpenStack de manera independiente y utilizando una combinación de infraestructura física y virtual. Los servicios de OpenStack instalados incluyeron Keystone para la gestión de identidad, Glance para el almacenamiento de imágenes de máquinas virtuales, Placement para la asignación de recursos, Nova para la creación de instancias, Neutron para la conectividad de red, Cinder para el almacenamiento en bloque y Horizon como interfaz gráfica. Como resultado, se obtuvo un entorno capaz de proveer Infraestructura como Servicio (IaaS) que no solo optimiza los recursos del departamento, sino que también ofrece una exploración de la configuración y funcionamiento de un ambiente de nube. Esta implementación permite a estudiantes y personal de la UVG familiarizarse con tecnologías de cloud computing, promoviendo un entorno de aprendizaje práctico y relevante. Un reto significativo que se encontró fue que el hipervisor KVM tiene soporte nativo únicamente para los formatos de disco "qcow2" y "raw", lo que limitó la compatibilidad con otros formatos de imágenes que se intentó utilizar, este problema puede ser evitado usando herramientas externas para la conversión de formatos de disco hacia "qcow2". Entre las áreas que podrían explorarse en futuros trabajos se incluyen la configuración de más nodos de cómputo y almacenamiento para ampliar los recursos disponibles de la plataforma; la incorporación de servicios adicionales de OpenStack para expandir sus funcionalidades; la implementación de las modificaciones necesarias para transformar la prueba de concepto actual en un entorno seguro y listo para la producción de una nube profesional; y la exploración de otras alternativas de despliegue de OpenStack con el fin de contrastar las ventajas y desventajas de cada enfoque.

The objective of this project was to deploy and document the implementation of a cloud computing platform using the open-source solution OpenStack within the lab network of the Electronics Department at Universidad del Valle de Guatemala (UVG). The platform was designed to optimize the use of a high-performance computer (HPC) in the department, which was previously underutilized, by enabling it to run and manage multiple virtualized instances. The deployment was carried out in a modular manner, independently implementing each OpenStack component and using a combination of physical and virtual infrastructure. The installed OpenStack services included Keystone for identity management, Glance for virtual machine image storage, Placement for resource allocation, Nova for instance creation, Neutron for network connectivity, Cinder for block storage, and Horizon as the graphical interface. As a result, an environment capable of providing Infrastructure as a Service (IaaS) was obtained. This not only optimizes the department's resources but also offers an in-depth exploration of the configuration and operation of a cloud environment. This implementation enables UVG students and staff to familiarize themselves with cloud computing technologies, fostering a practical and relevant learning environment. A significant challenge encountered was that the KVM hypervisor natively supports only "qcow2" and "raw" disk formats, which limited compatibility with other image formats attempted during the process. This issue can be mitigated by using external tools to convert disk formats to "qcow2." Future work could include configuring additional compute and storage nodes to expand the platform's available resources; incorporating additional OpenStack services to extend its functionalities; implementing the necessary modifications to transform the current proof of concept into a secure, production-ready professional cloud environment; and exploring other OpenStack deployment alternatives to contrast the advantages and disadvantages of each approach.