OpenStack从入门到放弃

67rt

目录：

• 为何选择云计算/云计算之前遇到的问题
  
• 什么是云计算
  
• 云服务模式
  
• 云应用形式
  
• 传统应用与云感知应用
  
  
• openstack及其相关组件介绍
  
• flat/vlan/gre/vxlan介绍
  
• 分布式存储ceph介绍
  
• openstack mitaka三节点部署实战
  
  

一：为何选择云计算/云计算之前遇到的问题

    一、有效解决硬件单点故障问题

    单点故障是指某个硬件的故障造成网站某个服务的中断。要真正解决这个问题，需要为每个硬件准备冗余，这不仅大大增加了硬件购置成本，而且部署与维护成本也不容小视。

    而云计算平台是基于服务器集群，从设计之初就考虑了单点故障问题，并在建设时有效地解决了这个问题。如果一家云服务商出现单点故障问题，就如同存在银行的钱丢了。

    二、按需增/减硬件资源

    自己托管服务器，增/减硬件一直是头疼的问题。

    1. 增加服务器的时候，购买服务器需要时间，而且这个时间自己无法控制。而使用云服务器，随时可以增加服务器——垂手可得。

    2. 减服务器只能从机房拉回办公室，无法再把服务器退给厂商，购置服务器的成本就浪费了。而使用云服务器，如果下个月不用，不续费就行了（针对阿里云按月购买的情况）——想用就用，想扔就扔。

    3. 不能按需增加满足基本需求的服务器配置。假如我们现在需要一台低配置的服务器用Linux跑缓存服务，如果为之单独购买一台便宜的低配置的服务器很不合算，因为这台服务器仅仅一年的电费就至少要3000元左右。所以只能尽量减少服务器数量，提高单台服务器的配置，在让一台服务器跑更多东西。而使用云服务器，需要什么样的配置就买什么样的配置，让各个服务器的职责更单一，互相之间的影响更小——职责分明，效率更高。

    三、BGP线路解决南北互通问题

    南北互通问题是南方电信与北方联通线路之间的互通问题，这个问题困扰我们多年，之前用过双线机房，解决的也不是很好。目前只有BGP线路才能有效解决这个问题，而拥有真正的BGP线路的机房不是很多，成本也非常高。而我准备使用的阿里云用的就是BGP线路，这也是吸引我们的主要地方之一。

    究竟什么是南北互通问题？基于我们的理解简体描述一下，不对之处欢迎指出。南北互通问题实际就是路由问题。假设我们的服务器放在上海电信的机房，上海一位联通的用户访问我们的服务器，要先绕到联通的北京总出口（假设总出口在北京），然后再绕回上海。实际上这位联通用户可以通过上海的线路直接到达我们的服务器，不用绕这么远，但上海电信的机房无法告知联通的路由器走近路过来，只能按照联通路由器设定好的路由走。本来即使走北京绕一下也没有大的影响，毕竟是光的速度，但是由于大多数联通的用户访问电信网络都这么绕着走，联通的总出口成为了瓶颈，总出口流量太大时，联通的用户访问电信的网络速度就会慢。BGP线路也没什么神奇之处，只是它能决定走什么路由过来，不绕远路，问题自然解决了。它有这样的特权，就不仅能解决南北互通的问题，而且能解决其他网络的互通问题，比如教育网。因为有权限决定路由，就可以优化路由，哪条路堵，我就换条路。

    四、按需增/减带宽

    带宽是主要成本，托管服务器时，与ISP服务商签一年合同之前就要确定带宽。用了一段时间之后，你发现带宽买多了，想减一些是不允许的。中途要临时增加带宽一段时间也是不行的，要买就买一年（这是根据我们接触过的ISP服务商）。所以，一般都会多买一些带宽，留一些余量。

    使用云服务器可以灵活地增减带宽，不会浪费带宽，即使买少了也不用担心，随时可以增加。虽然各个云服务商会有一定的限制，比如在阿里云一次至少要购买1个月的带宽，但比自己托管服务器灵活很多，同样的带宽条件，会节省不少成本，尤其是带宽需求在一年中变化比较大的网站。

    五、更有吸引力的费用支付方式

    在IDC机房托管服务器一般是签一年合同，一次支付一个季度的费用。

    而使用云服务，一次可以支付更短时间的费用，比如阿里云可以一次只支付一个月的费用，节约了流动资金。

    从总体上考虑，差不多的成本，却拥有更多的内存、更多的CPU、更多的硬盘空间、更优质的带宽线路，更重要的是可以随时按需扩展计算资源。

二：什么是云计算（资源和服务的交互方式）

    一、概念分解：   

        云：云计算中的云,代表循环利用的意思(云多了变成雨，落到地面，云减少，水蒸发到空中，云增加)。

       计算：云计算中的计算,代表计算资源，涵盖虚机、存储、网络等。

       云计算：代表计算资源向云水循环一样，按需分配，循环利用。

       附：企业数据中心部署在云计算分布式平台上,类似于从原来单台发电机转向电厂集中供电模式,它意味着访问计算机和存储系统也可以作为一种商品流通,就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉，只不过它是通过互联网传输的,云就是互联网的一种比喻

    二、云计算分类：

        狭义：IT基础设施的交互和使用模式，通过网络以按需，易扩展的方式获取资源

        广义：服务（IT基础设施、软件等）的交互和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获取资源。

三：云服务模式

     一、IaaS：基础设施即服务

        用户通过网络获取虚机、存储、网络，然后用户根据自己的需求操作获取的资源。  典型应用：亚马逊AWS等

     二、PaaS：平台即服务

        将软件研发平台作为一种服务， 如Eclipse/Java编程平台，服务商提供编程接口/运行平台等。典型应用：Google AppEngine、Force.com、微软Azure等

     三、SaaS：软件即服务  

        将软件作为一种服务通过网络提供给用户，如web的电子邮件、HR系统、订单管理系统、客户关系系统等。用户无需购买软件，而是向提供商租用基于web的软件，来管理企业经营活动。典型应用：Google Doc、Saleforce.com、Oracle CRM On Demand、Office Live Workspace等

四：云应用形式

    一.私有云

        将基础设施与软硬件资源构建于防火墙内，基于iaas构建私有云平台供企业内部使用，开源组件有：openstack（最为出色），cloudstack等

    二.云存储

        云存储系统是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统

    三.云游戏

        游戏运行云平台服务端，云平台将游戏画面解压缩后传给用户，用户端无需高配置处理器和显卡，只需要基本的视频解压缩能力即可。

    四.云物联

        基于云平台实现物物相连的互联网。

    五.云安全

        通过网状的大量客户端检测网络中软件的异常,获取木马，恶意程序的最新信息，推送到云平台服务端自动分析和处理，再把解决方案发送给每一个客户端。云平台使用者越多，越安全。

    六.公有云

        云平台对外开放，主要以Iaas和Paas为主，较为成熟的是Iaas，如阿里云，腾讯云，青云，ucloud，首都在线等

    七.混合云  

        公有云和私有云的结合，即对企业内部又对企业外部，例如AWS

五：传统应用与云感知应用

    一、传统应用

    传统应用像养宠物，宠物病了要细心呵护
    每个应用都是独特的、专门的
    专门的服务器、硬件和软件保证可靠性
    资源不够，增加cpu、内存、磁盘
    专门的技术支持

    二、云感知应用

    云感知应用像养牛，牛生病了，你需要一头新的牛
    应用跑在一个或多个虚拟机里
    资源不够，增加新的虚拟机
    应用挂起，重启或创建新的虚拟机


六：openstack与及其相关组件介绍

    一、openstack由来

            openstack最早由美国国家航空航天局NASA研发的Nova和Rackspace研发的swift组成。后来以apache许可证授权,旨在为公共及私有云平台建设。openstack主要用来为企业内部实现类似于Amazon EC2和S3的云基础架构服务（Iaas）.每6个月更新一次，基本与ubuntu同步，命名是以A-Z作为首字母来的。
     二、openstack项目与组件（服务名是项目名的别名）

    核心项目3个
    1.控制台
    服务名：Dashboard
    项目名：Horizon
    功能：web方式管理云平台，建云主机，分配网络，配安全组，加云盘

    2.计算
    服务名：计算
    项目名：Nova
    功能：负责响应虚拟机创建请求、调度、销毁云主机

    3.网络
    服务名：网络
    项目名：Neutron
    功能：实现SDN（软件定义网络），提供一整套API,用户可以基于该API实现自己定义专属网络，不同厂商可以基于此API提供自己的产品实现

         存储项目2个

    1.对象存储

    服务名：对象存储

    项目名：Swift

    功能：REST风格的接口和扁平的数据组织结构。RESTFUL HTTP API来保存和访问任意非结构化数据，ring环的方式实现数据自动复制和高度可以扩展架构，保证数据的高度容错和可靠性

    2.块存储

    服务名：块存储

    项目名：Cinder

    功能：提供持久化块存储，即为云主机提供附加云盘。

    共享服务项目3个

    1.认证服务

    服务名：认证服务

    项目名：Keystone

    功能：为访问openstack各组件提供认证和授权功能，认证通过后，提供一个服务列表（存放你有权访问的服务），可以通过该列表访问各个组件。

    2.镜像服务

    服务名：镜像服务

    项目名：Glance

    功能：为云主机安装操作系统提供不同的镜像选择

    3.计费服务

    服务名：计费服务

    项目名：Ceilometer

    功能：收集云平台资源使用数据，用来计费或者性能监控

    高层服务项目1个

    1.编排服务

    服务名：编排服务

    项目名：Heat

    功能：自动化部署应用，自动化管理应用的整个生命周期.主要用于Paas

    三、openstack各组件详解及运行流程

   

openstack运行示例

1.消息中间件和数据库

Openstack 的主要组件有 Nova、Cinder、Neutron、Glance 等，分别负责云平台的计算、存储、网络资源管理。OpenStack 各组件之间是通过 REST 接口进行相互通信，而各组件内部则采用了基于 AMQP 模型的 RPC 通信。在本文中，笔者将会以 OpenStack 块存储组件 Cinder 为例，分享 OpenStack RPC 机制的实现以及应用
https://www.ibm.com/developerwor ... _renmm_opestackrpc/
2.keystone

User：指使用Openstack service的用户，可以是人、服务、系统，但凡使用了Openstack service的对象都可以称为User。

Project(Tenant)：可以理解为一个人、或服务所拥有的 资源集合 。在一个Project(Tenant)中可以包含多个User，每一个User都会根据权限的划分来使用Project(Tenant)中的资源。比如通过Nova创建虚拟机时要指定到某个Project中，在Cinder创建卷也要指定到某个Project中。User访问Project的资源前，必须要与该Project关联，并且指定User在Project下的Role。

Role：用于划分权限。可以通过给User指定Role，使User获得Role对应的操作权限。Keystone返回给User的Token包含了Role列表，被访问的Services会判断访问它的User和User提供的Token中所包含的Role。系统默认使用管理Role admin和成员Role _member_ 。

Policy：OpenStack对User的验证除了OpenStack的身份验证以外，还需要鉴别User对某个Service是否有访问权限。Policy机制就是用来控制User对Tenant中资源(包括Services)的操作权限。对于Keystone service来说，Policy就是一个JSON文件，默认是/etc/keystone/policy.json。通过配置这个文件，Keystone Service实现了对User基于Role的权限管理。

Token：是一个字符串表示，作为访问资源的令牌。Token包含了在 指定范围和有效时间内 可以被访问的资源。EG. 在Nova中一个tenant可以是一些虚拟机，在Swift和Glance中一个tenant可以是一些镜像存储，在Network中一个tenant可以是一些网络资源。Token一般被User持有。

Credentials：用于确认用户身份的凭证

Authentication：确定用户身份的过程

Service：Openstack service，即Openstack中运行的组件服务。

Endpoint：一个可以通过网络来访问和定位某个Openstack service的地址，通常是一个URL。比如，当Nova需要访问Glance服务去获取image 时，Nova通过访问Keystone拿到Glance的endpoint，然后通过访问该endpoint去获取Glance服务。我们可以通过Endpoint的region属性去定义多个region。Endpoint 该使用对象分为三类：

• admin url –> 给admin用户使用，Post：35357
  
• internal url –> OpenStack内部服务使用来跟别的服务通信，Port：5000
  
• public url –> 其它用户可以访问的地址，Post：5000
  
  

public url可以被全局访问，private url只能被局域网访问，admin url被从常规的访问中分离。

V3新增

• Tenant 重命名为 Project
  
• 添加了 Domain 的概念
  
• 添加了 Group 的概念
  
  

3.glance
v1



v2



4.nova与cinder流程类似见1

• nova-api service
  
• Accepts and responds to end user compute API calls. The service supports the OpenStack Compute API, the Amazon EC2 API, and a special Admin API for privileged users to perform administrative actions. It enforces some policies and initiates most orchestration activities, such as running an instance.
  
• nova-api-metadata service
  
• Accepts metadata requests from instances. The nova-api-metadata service is generally used when you run in multi-host mode with nova-network installations. For details, see Metadata service in the OpenStack Administrator Guide.
  
• nova-compute service
  
• A worker daemon that creates and terminates virtual machine instances through hypervisor APIs. For example:
  
  
  • XenAPI for XenServer/XCP
    
  • libvirt for KVM or QEMU
    
  • VMwareAPI for VMware
    
    
  Processing is fairly complex. Basically, the daemon accepts actions from the queue and performs a series of system commands such as launching a KVM instance and updating its state in the database.
• nova-scheduler service
  
• Takes a virtual machine instance request from the queue and determines on which compute server host it runs.
  
• nova-conductor module
  
• Mediates interactions between the nova-compute service and the database. It eliminates direct accesses to the cloud database made by the nova-compute service. The nova-conductor module scales horizontally. However, do not deploy it on nodes where the nova-compute service runs. For more information, see Configuration Reference Guide.
  
• nova-cert module
  
• A server daemon that serves the Nova Cert service for X509 certificates. Used to generate certificates for euca-bundle-image. Only needed for the EC2 API.
  
• nova-network worker daemon
  
• Similar to the nova-compute service, accepts networking tasks from the queue and manipulates the network. Performs tasks such as setting up bridging interfaces or changing IPtables rules.
  
• nova-consoleauth daemon
  
• Authorizes tokens for users that console proxies provide. See nova-novncproxy and nova-xvpvncproxy. This service must be running for console proxies to work. You can run proxies of either type against a single nova-consoleauth service in a cluster configuration. For information, see About nova-consoleauth.
  
• nova-novncproxy daemon
  
• Provides a proxy for accessing running instances through a VNC connection. Supports browser-based novnc clients.
  
• nova-spicehtml5proxy daemon
  
• Provides a proxy for accessing running instances through a SPICE connection. Supports browser-based HTML5 client.
  
• nova-xvpvncproxy daemon
  
• Provides a proxy for accessing running instances through a VNC connection. Supports an OpenStack-specific Java client.
  
• nova-cert daemon
  
• x509 certificates.
  
• nova client
  
• Enables users to submit commands as a tenant administrator or end user.
  
  

5.cinder见1

6.neutron

一

（1）大容量的MAC表项和ARP表项

    虚拟化会导致更大的MAC表项。假设一个互联网云计算中心的服务器有5000台，按照1:20的比例进行虚拟化，则有10万个虚拟机。通常每个虚拟机会配置两个业务网口，这样这个云计算中心就有20万个虚拟网口，对应的就是需要20万个MAC地址和IP地址。云计算要求资源灵活调度，业务资源任意迁移。也就是说任意一个虚拟机可以在整个云计算网络中任意迁移。这就要求全网在一个统一的二层网络中。全网任意交换机都有可能学习到全网所有的MAC表项。与此对应的则是，目前业界主流的接入交换机的MAC表项只有32K，基本无法满足互联网云计算的需求。另外，网关需要记录全网所有主机、所有网口的ARP信息。这就需要网关设备的有效ARP表项超过20万。大部分的网关设备芯片都不具备这种能力。

（2）4K VLAN Trunk问题

传统的大二层网络支持任意VLAN的虚拟机迁移到网络的任意位置，一般有两种方式。方式一：虚拟机迁移后，通过自动化网络管理平台动态的在虚拟机对应的所有端口上下发VLAN配置；同时，还需要动态删除迁移前虚拟机对应所有端口上的VLAN配置。这种方式的缺点是实现非常复杂，同时自动化管理平台对多厂商设备还面临兼容性的问题，所以很难实现。方式二：在云计算网络上静态配置VLAN，在所有端口上配置VLAN trunk all。这种方式的优点是非常简单，是目前主流的应用方式。但这也带来了巨大的问题：任一VLAN内如果出现广播风暴，则全网所有VLAN内的虚拟机都会受到风暴影响，出现业务中断。

（3）4K VLAN上限问题

云计算网络中有可能出现多租户需求。如果租户及业务的数量规模超出VLAN的上限（4K），则无法支撑客户的需求。

（4）虚拟机迁移网络依赖问题

VM迁移需要在同一个二层域内，基于IP子网的区域划分限制了二层网络连通性的规模。

二
数据中心（Data Center）中的物理网络是固定的、需要手工配置的、单一的、没有多租户隔离的网络

而云架构往往是多租户架构，这意味着多个客户会共享单一的物理网络

• OpenSack Cloud network：OpenStack 所管理的网络。
  
• External network：数据中心所管理的的公司网（Intranet） ，虚机使用的 Floating IP 是这个网络的地址的一部分。
  
• Internet：由各大电信运营商所管理的公共网络，使用公共IP。
  
  

• Provider network 是由 Admin 用户创建的，而 Tenant network 是由 tenant 普通用户创建的。
  
• Provider network 和物理网络的某段直接映射，比如对应某个 VLAN，因此需要预先在物理网络中做相应的配置。而 tenant network 是虚拟化的网络，Neutron 需要负责其路由等三层功能。
  
• 对 Flat 和 VLAN 类型的网络来说，只有 Provider network 才有意义。即使是这种类型的 tenant network，其本质上也是对应于一个实际的物理段。
  
• 对 GRE 和 VXLAN 类型的网络来说，只有 tenant network 才有意义，因为它本身不依赖于具体的物理网络，只是需要物理网络提供 IP 和 组播即可。
  
• Provider network 根据 admin 用户输入的物理网络参数创建；而 tenant work 由 tenant 普通用户创建，Neutron 根据其网络配置来选择具体的配置，包括网络类型，物理网络和 segmentation_id。
  
• 创建 Provider network 时允许使用不在配置项范围内的 segmentation_id。
  
  

xianliulanghan@

好东西啊，抓紧下载学习

xianliulanghan@

额 这个咋下载啊。。。坑

醒悟2019

不错的教程