OpenStack的架构详解

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基于OpenStack的私有云架构设计与实现

私有云是一个基于虚拟化技术的云计算模式，在企业中被广泛应用。随着云计算市场的不断扩大和发展，各种云计算技术也越来越成熟。OpenStack作为一种开源的云计算平台，已经成为了私有云的标准选择。本文将基于OpenStack，探讨基于OpenStack的私有云架构设计与实现。

一、OpenStack简介

OpenStack是一种开源的云计算平台，支持私有云和公有云部署，并提供了一系列的API，允许用户很容易地创建和管理虚拟机、存储和网络资源。OpenStack 有一个庞大的社区，由众多企业和开发者共同构建和维护。

OpenStack由多个组件组成，包括计算、网络、存储和控制器等。其中，计算组件和控制器组件分别构成了Compute和Controller节点。网络组件提供了网络功能，包括虚拟网络和物理网络之间的互联。存储组件允许用户创建、分配、管理存储资源，支持多种存储后端，如Ceph、GlusterFS、iSCSI等。

二、私有云架构设计

基于OpenStack的私有云架构设计可以分为以下几个方面：

1.硬件

硬件是私有云建设中最基础的部分。在私有云中，需要为计算、存储和网络资源分配硬件，这些硬件需要保证性能和可扩展性。对于计算节点，需要选择能够支持虚拟化的CPU和足够的内存。对于存储节点，需要选择高速硬盘和RAID控制器，以保证数据可靠性和性能。对于网络节点，需要选择高性能交换机和路由器，以保证网络带宽和可靠性。

2.软件

软件是建立私有云的核心技术。在私有云中，需要选择适合自己的云平台。OpenStack是一个开源的云平台，拥有庞大的社区和广泛的支持。使用OpenStack

openstack发展历程及其架构简介

1.0 Openstack介绍

OpenStack既是⼀个社区，也是⼀个项⽬和⼀个开源软件，它提供了⼀个部署云的操作平台或⼯具集。其宗旨在于，帮助组织运⾏为虚拟计算或存储服务的云，为公有云、私有云，也为⼤云、⼩云提供可扩展的、灵活的云计算。

2.0 Openstack版本历程

2.1 2010.10 Austin

作为OpenStack第⼀个正式版本，Austin主要包含两⼦项⽬，Swift是对象存储模块，Nova是计算模块;带有⼀个简单的控制台，允许⽤户通过web管理计算和存储;带有⼀个部分实现的Image⽂件管理模块，未正式发布。

2.2 2011.2 Bexar

Bexar 在此基础上补充了 Image Service (Glance)，它在许多⽅⾯与计算和存储有交集。1、镜像代表存储在 OpenStack 上的模板虚拟机，⽤于按需快速启动计算实例;

2、Swift增加了对⼤⽂件(⼤于5G)的⽀持;

3、增加了⽀持S3接⼝的中间件;

4、增加了⼀个认证服务中间件Swauth;

5、Nova增加对raw磁盘镜像的⽀持，增加对微软Hyper-V的⽀持;

6、开始了Dashboard控制台的开发。

2.3 2011.4 Cactus

1、Nova增加新的虚拟化技术⽀持，如LXC容器（Linux containers的简称,是⼀种基于容器的操作系统层级的虚拟化技术）、

VMWare/vSphere、ESX/ESXi 4.1;

2、⽀持动态迁移运⾏中的虚机;

3、增加⽀持Lefthand/HP SAN作为卷存储的后端。

openstackkeystone原理

Keystone是OpenStack的身份认证服务组件。它提供了用户、服务和终端设备之间的身份认证、访问控制和授权机制。Keystone使用了多租户模型，允许OpenStack的各个组件和服务以统一的方式进行认证和授权。

Keystone的原理可以分为以下几个方面：

1.架构和组件：

Keystone由多个组件组成，包括：

- 身份服务（Identity Service）：负责存储和管理用户、项目、角色和权限等信息。

- 令牌服务（Token Service）：负责颁发身份验证令牌以及验证和管理令牌。

- 目录服务（Catalog Service）：负责服务目录的管理和查询。

- 策略服务（Policy Service）：负责定义和管理访问策略。

- 通知服务（Notification Service）：负责发送通知消息以进行审计和监控。

- LDAP驱动（LDAP Driver）：负责与LDAP目录服务进行交互。

2.用户认证和授权：

Keystone提供了多种身份认证机制，如用户名和密码、令牌、OpenID Connect、OAuth等。用户在登录时提供凭证进行身份认证。

Keystone通过验证用户的凭证，如用户名和密码，来确定用户的身份。

一旦身份得到确认，Keystone将为用户颁发一个认证令牌。

令牌包含了用户的身份信息以及所具备的角色和权限。Keystone通

过持久化存储（如数据库）或者中间件（如Memcached）来管理和验证令牌。令牌的默认有效期为24小时，过期后用户需要重新进行身份认证。

OpenStack详解

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OpenStack入门

OpenStack入门之基本组件

写在前面

OpenStack 核心的项目：

Nova 、 Cinder、 Neutron、 Swift、 Keystone、 Glance、 Horizon

1. Nova

又被称为 OpenStack Compute，主要作用是控制虚拟机的创建，以及改变它的容量和配置，还可以做虚拟机的销毁，虚拟机的整个生命周期都是由 Nova 来控制的；

Nova的部署运行一般有两种情况：一类是 Nova 作为 Controller 节点去运行，Controller 节点是用来控制其它的一些计算节点的；另外一类节点就是Compute 节点，是计算节点，上面是运行实际的虚拟机的；

那么有什么区别呢？

∙在 Compute 节点上部署的 Nova，它上面核心运行的一个东西叫作 Nova Compute，主要是为了去对虚拟机进行控制，它去和 Hypevisor 进行交互，对虚拟机进行控制；

∙在 Controller 上运行的 Nova 就相对复杂一些，它有 Scheduler、Conductor、Nova Cell；

∙Scheduler 在用户发起请求的时候决定这个虚拟机应该在哪个机器上启动，应该在哪个计算节点上启动；

∙Conductor 是对所有的计算节点进行一个统一的管理；

∙Nova Cell 的作用是级联

控制虚拟机的生命周期

控制节点：Scheduler（决定虚拟机的启动位置）、Conductor（对所有的计算节点进行统一管理）、Nova Cell（级联）

计算节点：对虚拟机进行控制

openstack技术原理

OpenStack技术是一个开源的云计算平台，它提供了一组丰富的工具和服务，用于构建和管理公有云和私有云环境。OpenStack技术的原理主要包括以下几个方面：

1. 架构：OpenStack采用了分层架构，包括计算层、网络层和存储层。计算层提供了虚拟机实例的管理和调度功能；网络层提供了虚拟网络的创建和管理功能；存储层提供了对象存储和块存储的服务。这种分层架构使得OpenStack具有高度的可扩展性和灵活性。

2. 组件：OpenStack由多个组件组成，包括Nova、Neutron、Cinder、Glance等。Nova是OpenStack的计算组件，用于管理虚拟机实例的创建、调度和销毁；Neutron是OpenStack的网络组件，用于创建和管理虚拟网络；Cinder是OpenStack的块存储组件，用于提供持久化的块存储服务；Glance是OpenStack的镜像组件，用于管理虚拟机实例的镜像。

3. 虚拟化技术：OpenStack支持多种虚拟化技术，包括KVM、Xen、VMware和Hyper-V等。这些虚拟化技术可以将物理服务器划分为多个虚拟机实例，并提供虚拟机实例的管理和调度功能。

4. API：OpenStack提供了丰富的API接口，用于与OpenStack 进行交互。通过这些API接口，用户可以创建虚拟机实例、创建虚拟网络、上传镜像等操作。同时，OpenStack还提供了CLI命令行

工具和Web界面，方便用户进行操作和管理。

5. 高可用性：OpenStack具有高可用性的特性，可以通过配置多个控制节点和计算节点，实现故障切换和负载均衡。同时，OpenStack还提供了监控和告警功能，可以及时发现和解决故障。

服务器虚拟化技术OpenStackvsProxmoxVE

服务器虚拟化技术OpenStackvsProxmoxVE 随着云计算的快速发展，服务器虚拟化技术成为了企业管理和运维

中不可忽视的一部分。其中，OpenStack和Proxmox VE是两种备受关

注的虚拟化平台。本文将对它们进行比较和分析，帮助读者更好地了

解它们的优势和适用场景。

一、OpenStack简介

OpenStack是一个用于构建和管理云计算平台的开源软件，它提供

了一系列的组件，用于实现云计算中的虚拟化、网络、存储等功能。OpenStack旨在提供弹性、可扩展、安全的云计算解决方案，被广泛应

用于公共云、私有云和混合云环境。

1.1 OpenStack的特点

OpenStack具有以下特点：

1. 开源：OpenStack是开源软件，允许用户自由访问和修改代码，

满足个性化需求。

2. 弹性扩展：OpenStack采用分布式架构，可以根据需求自由扩展

计算、存储和网络资源。

3. 多租户支持：OpenStack能够实现多个租户共享同一套基础设施，提高资源利用率。

4. 健壮可靠：OpenStack具备高可用性和自动化管理能力，能够保

证云计算平台的稳定运行。

5. 多样化的组件：OpenStack提供了丰富的组件，如Nova、Neutron、Cinder等，可根据需求选择和定制。

1.2 OpenStack的组件

OpenStack包含多个重要组件，如下所示：

1. Nova：用于管理和调度计算资源，提供虚拟机实例的创建、调整

和销毁等功能。

2. Neutron：用于管理网络资源，提供虚拟网络的创建、隔离和连接等功能。

OpenStack云平台核心模块详解

role信息 4. 根据token信息可以知道user1用户可以访问哪些服务、哪些Project，并且在这些Project
中是什么角色 5. 根据user1的可访问的服务、Project列表，在Project中的角色，以及角色对应的policy权
限，在界面上显示user1可访问的服务、项目、资源 6. 当user1点击Instance时，会将请求发给nova的endpoint，nova根据user1的token进行
• launch/terminate：创建虚拟机、终止虚拟机（终止即删除*） • start/shutoff/reboot：虚拟机的开机、关机、重启操作，重启可以是soft/hard reboot • snapshot：创建快照，对虚拟机的disk镜像文件（不含云硬盘）进行全量备份，生成一个类型为
snapshot的image保存在glance中，快照恢复相当于通过snapshot image创建虚拟机 • pause/resume：暂停虚拟机，将虚拟机状态保存到宿主机内存中，resume的时候再从内存中读回
问该项目的资源，每个项目可设置Quota • user（用户）：任何使用OpenStack服务的实体，OpenStack 为 nova、cinder、neutron 等服务创建了相应
的 user • group（用户组）：用户的集合，可以对group赋予角色，group中的用户都拥有该角色对应的权限 • role（角色）：权限的集合，各服务通过自己的policy.json文件定义各角色的权限，默认只有admin和非admin

openstack培训

OpenStack在云计算平台中的应用案例
案例一
01
某公有云服务商使用OpenStack构建了大规模、高可用的云计
算平台，为上百万用户提供了计算、存储和网络服务。
案例二
02
某政府机构使用OpenStack搭建了政务云平台，实现了各部门
信息资源的共享和协同办公，提高了政务服务效率。
案例三
03
某大型互联网公司使用OpenStack进行容器云平台的构建，实
案例一
某大型银行使用OpenStack构建私有云平台，实现了计算资源的池化和自动化管理，提高了IT效率和资源利用率。
案例二
某大型电商使用OpenStack进行大规模容器编排，实现了快速应用部署和容器服务的高可用性。
案例三
某电信运营商使用OpenStack进行多租户资源隔离，确保了不同业务部门之间的资源互不影响，提高了业务连续性和可靠性。
3
令牌与证书管理
实现令牌和证书的管理，确保身份认证的安全性。
04 OpenStack管理与运维
OpenStack命令行管理工具
命令行工具概览
OpenStack提供了一系列的命令行工具，用于对云环境进行管理和操作。
命令行工具分类
根据功能不同，OpenStack的命令行工具可以分为身份认证、计算管理、网络管理、存储管理、镜像管理、块存储管理等多个类别。

openstack架构工作流程

OpenStack架构工作流程

OpenStack是一个开源的云计算平台，它提供了一系列的组件，可以帮助用户构建和管理云计算环境。在OpenStack架构中，有多个组件协同工作，以提供完整的云计算服务。本文将介绍OpenStack的架构和工作流程。

一、OpenStack架构

OpenStack的架构由多个组件组成，这些组件可以分为以下三类：

1. 控制节点

控制节点是OpenStack架构中最重要的部分之一。它包括Nova、Neutron、Glance、Cinder、Keystone等组件。这些组件负责管理和控制整个云计算环境。

2. 计算节点

计算节点是运行虚拟机实例的地方。它们与控制节点通信，并接收指

令来创建、销毁或管理虚拟机实例。

3. 存储节点

存储节点是存储虚拟机镜像和数据的地方。它们与控制节点通信，并接收指令来创建、删除或管理存储卷。

二、OpenStack工作流程

1. 用户认证

在使用OpenStack之前，用户必须先进行身份验证。身份验证过程由Keystone完成。用户需要提供用户名和密码才能通过身份验证，并获得访问权限。

2. 资源创建

一旦用户通过身份验证，就可以使用OpenStack创建虚拟机实例、存储卷等资源。用户可以使用Horizon、CLI或API等工具来创建这些资源。在资源创建过程中，OpenStack会根据用户的请求，在控制节点上执行相应的操作。

3. 资源调度

当用户请求创建虚拟机实例时，OpenStack会选择一个计算节点来运行该实例。这个过程称为资源调度。OpenStack使用Nova Scheduler组件来完成此任务。Nova Scheduler根据一系列标准（如计算节点负载、存储容量等）来选择最适合的计算节点。

openstack neutron原理

OpenStack Neutron（先前称为Quantum）是OpenStack项目中的网络服务组件，为云平台提供了虚拟网络的创建、管理和操作能力。它的原理如下：

1. 架构：Neutron采用了插件化的架构，通过各种插件来支持不同的网络技术和设备。它包括核心服务（Core Service）、插件（Plugin）和代理（Agent）三个主要组件。

2. 核心服务：核心服务包括了API服务和插件调度服务。API 服务提供了外部接口，用于接收和转发网络操作请求，并通过RPC（远程过程调用）机制与其他服务通信。插件调度服务用于协调插件的使用和调度，并提供统一的接口给API服务。

3. 插件：插件是Neutron的核心组件，它们负责提供具体的网络功能和技术支持。常见的插件包括Open vSwitch插件、Linuxbridge插件和Cisco插件等。插件通过API与核心服务通信，接收和处理网络请求。

4. 代理：代理是运行在网络节点上的实体，用于处理具体的网络功能和操作。它们包括L3代理、DHCP代理和Metadata代理等。L3代理提供路由功能，负责处理跨子网的数据包；DHCP代理提供DHCP服务，为虚拟机提供动态IP地址；Metadata代理负责处理云平台元数据的访问。

5. 虚拟网络：Neutron通过虚拟网络抽象，将底层物理网络转化为虚拟网络，并为租户提供独立的、可定制的网络环境。虚

拟网络包括了子网、路由和安全组等组件，通过插件和代理来实现不同技术的网络隔离和功能。

OpenStack的架构详解

OpenStack既是一个社区，也是一个项目和一个开源软件，它提供了一个部署云的操作平台或工具集。其宗旨在于，帮助组织运行为虚拟计算或存储服务的云，为公有云、私有云，也为大云、小云提供可扩展的、灵活的云计算。

1. OpenStack是什么

OpenStack旗下包含了一组由社区维护的开源项目，他们分别是OpenStackCompute(Nova)，OpenStackObjectStorage(Swift)，以及OpenStackImageService(Glance)。

OpenStackCompute[1]，为云组织的控制器，它提供一个工具来部署云，包括运行实例、管理网络以及控制用户和其他项目对云的访问(thecloudthroughusersandprojects)。它底层的开源项目名称是Nova，其提供的软件能控制IaaS云计算平台，类似于AmazonEC2和RackspaceCloudServers。实际上它定义的是，与运行在主机操作系统上潜在的虚拟化机制交互的驱动，暴露基于WebAPI的功能。

OpenStackObjectStorage[2]，是一个可扩展的对象存储系统。对象存储支持多种应用，比如复制和存档数据，图像或视频服务，存储次级静态数据，开发数据存储整合的新应用，存储容量难以估计的数据，为Web应用创建基于云的弹性存储。

openstack原理

OpenStack原理。

OpenStack是一个开源的云计算平台，它由一系列相互关联的项目组成，包括

计算（Nova）、网络（Neutron）、存储（Cinder、Swift）、身份认证（Keystone）、图像（Glance）、编排（Heat）等。它的设计理念是建立一个可扩展、可靠的云计算平台，使用户能够轻松地部署和管理私有云、公有云和混合云环境。

OpenStack的基本原理是将计算、网络和存储等资源进行虚拟化，通过统一的

管理接口对这些资源进行统一管理和调度。在OpenStack中，计算资源是通过虚拟

机实现的，网络资源是通过虚拟网络实现的，存储资源是通过虚拟存储实现的。这些虚拟化技术使得用户能够灵活地配置和使用云计算资源，提高资源利用率和灵活性。

在OpenStack中，计算资源的虚拟化是通过Nova项目实现的。Nova项目提供

了一套完整的虚拟机管理功能，包括虚拟机的创建、启动、停止、迁移等。它支持多种虚拟化技术，包括KVM、Xen、VMware等，用户可以根据自己的需求选择

合适的虚拟化技术来部署虚拟机。

网络资源的虚拟化是通过Neutron项目实现的。Neutron项目提供了一套完整的网络管理功能，包括虚拟网络的创建、配置、连接等。它支持多种网络模型，包括VLAN、GRE、VXLAN等，用户可以根据自己的需求选择合适的网络模型来部署

虚拟网络。

存储资源的虚拟化是通过Cinder和Swift项目实现的。Cinder项目提供了一套

完整的块存储管理功能，包括卷的创建、挂载、卸载等。Swift项目提供了一套完

基于OpenStack开放云管理平台研究

一、引言

随着云计算的逐渐成熟，企业在应用部署、资源管理和数据处理等方面面临着越来越多复杂的挑战。多数企业已经认识到了云计算资源共享和使用的好处，但在实现时却面临了安全性、可靠性和灵活性等问题。

OpenStack开放云管理平台是当前业内广泛使用的开源云平台之一，它以开放、可扩展、灵活等特点，为企业提供了一种更加便捷、高效的云计算管理方式。本文将探讨OpenStack开放云管理平台的架构设计、技术特点、应用场景以及未来发展方向等方面，旨在为云计算管理提供一些借鉴价值。

二、OpenStack开放云管理平台架构设计

OpenStack开放云管理平台是由NASA和Rackspace在2010年共同推出，是当前最为流行的开源云平台之一。其核心组件如下：Nova：为用户提供虚拟机实例，能够对资源进行自我管理和自我调整。

Cinder：提供Block Storage（块存储）的服务。

Glance：提供镜像服务，提供用户不同环境下需要的镜像。

Keystone：提供身份验证和授权服务的组件，用于用户的身份验证和授权访问云资源。

Neutron：提供网络服务的管理和配置，可配置虚拟网络、路由器和子网等。

Swift：提供对象存储服务，与传统的基于块的存储不同，这里是基于对象的方式管理数据存储。

三、OpenStack技术特点

1. 开放性

OpenStack是一个开源的云平台，在开源社区中积极发展，且容

易扩展。用户可以不需要购买任何许可证就能自由地访问平台，并灵活自由地使用和部署OpenStack平台。

Openstack云操作系统介绍

整个集群至少需要一个nova-scheduler实例处于'up'状态。需如果集群中至少有一个novascheduler实例的状态是'up'的，我们就需要查看查看nova-scheduler的日志来进一步确定原因了。到控制节点上，查看/var/log/nova/scheduler 日志。
tail -f /var/log/nova/scheduler
nova list --all-tenant --host node-4.domain.tld
20
Nova常用命令
[root@node-1 ~]# nova show testvm01
21
Nova常用命令列出可用的flavor
[root@node-1 ~]# nova flavor-list
定制flavor，flavor name=test500 flavor id=500 ram=512Mb cpu=2
# source ~/openrc # nova show <虚拟机UUID> （虚拟机UUID是创建失败的虚拟机的UUID）
如上图所示，关键信息是 fault 字段中包含了 ‘No valid host was found’ 这样的信息。如果出现这类关键信息，可以参考下面的解决办法。
35
Nova常见问题--虚机创建失败

OpenStack_介绍

Millions LOC
19
版本发布
20
生态圈
21
22
23
走进OpenStack
24
Compute - Nova
25
Docker Container Container
HyperV VM
Nova Compute
Allows multiple hypervisor types per cloud. Libvirt / KVM is most commonly used in deployment
Native support since IceHouse
26
Storage - Cinder
主要为虚拟机提供持久化的块存储功能，支持块的创建、挂载卸载、快照（Snapshot）等生命周期管理，后端可以是DAS、NAS、SAN、对象存储以及分布式文件系统
Horizon
Cinder CLI
Nova
•
•
•
分布式存储
容器技术(LXC)
Docker， Rocket
•
网络虚拟化
• Openvswitch, netns, SDN, NFV
8
开源云项目
9
10
从云之巅看OpenStack
11
OpenStack software controls large pools of compute, storage, and networking resources throughout a datacenter, managed through a dashboard or via the OpenStack API. OpenStack works with popular enterprise and open source technologies making it ideal for heterogeneous infrastructure.