項(xiàng)目2 OpenStack云平臺(tái)配置與管理

項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理云計(jì)算平臺(tái)綜合運(yùn)維與管理CONTENTSCONTENTS01項(xiàng)目陳述02必備知識(shí)03項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理OpenStack是一個(gè)旨在為公有云及私有云的建設(shè)與管理提供軟件的開源項(xiàng)目。OpenStack作為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)資源的通用前端，其首要任務(wù)是簡(jiǎn)化云的部署過(guò)程并為其帶來(lái)良好的可擴(kuò)展性。OpenStack為私有云和公有云提供可擴(kuò)展的彈性的云計(jì)算服務(wù)，項(xiàng)目目標(biāo)是提供實(shí)施簡(jiǎn)單、豐富、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、可大規(guī)模擴(kuò)展的云計(jì)算管理平臺(tái)。本章講解OpenStack基礎(chǔ)知識(shí)、OpenStack認(rèn)證服務(wù)、OpenStack鏡像服務(wù)、OpenStack網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、OpenStack計(jì)算服務(wù)以及OpenStack存儲(chǔ)服務(wù)等相關(guān)理論知識(shí)，項(xiàng)目實(shí)踐部分講解OpenStack云平臺(tái)安裝與部署、OpenStack基本配置命令、云主機(jī)創(chuàng)建與管理以及云主機(jī)磁盤擴(kuò)容管理等相關(guān)知識(shí)與技能。2.1項(xiàng)目陳述項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理2.2.1OpenStack基礎(chǔ)知識(shí)2.2.2OpenStack認(rèn)證服務(wù)2.2.3OpenStack鏡像服務(wù)2.2必備知識(shí)項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理2.2.4OpenStack網(wǎng)絡(luò)服務(wù)2.2.5OpenStack計(jì)算服務(wù)2.2.6OpenStack存儲(chǔ)服務(wù)2.2必備知識(shí)項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理OpenStack是一個(gè)開源的云計(jì)算管理平臺(tái)項(xiàng)目，是一系列軟件開源項(xiàng)目的組合，是美國(guó)國(guó)家航空航天局（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，NASA）和Rackspace（美國(guó)的一家云計(jì)算廠商）在2010年7月共同發(fā)起的一個(gè)項(xiàng)目，旨在為公有云和私有云提供軟件的開源項(xiàng)目，由Rackspace貢獻(xiàn)存儲(chǔ)源碼（Swift）、NASA貢獻(xiàn)計(jì)算源碼（Nova），OpenStack是開源云計(jì)算管理平臺(tái)的一面旗幟，也已經(jīng)成為開源云架構(gòu)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。1．OpenStack的起源2．OpenStack版本演變3．OpenStack的架構(gòu)2.2.1OpenStack基礎(chǔ)知識(shí)項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理2.2.2OpenStack認(rèn)證服務(wù)Keystone是OpenStack默認(rèn)使用的身份認(rèn)證管理系統(tǒng)，也是OpenStack中唯一可以提供身份認(rèn)證的組件。在安裝OpenStack身份服務(wù)之后，其他OpenStack服務(wù)必須在其中注冊(cè)才能使用，Keystone可以跟蹤每一個(gè)OpenStack服務(wù)的安裝，并在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中定位該服務(wù)的位置，身份服務(wù)主要用于認(rèn)證，因此它又稱為認(rèn)證服務(wù)。1．Keystone的基本概念2．Keystone的主要功能3．Keystone的管理層次結(jié)構(gòu)2.Keystone的認(rèn)證服務(wù)流程項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理基于OpenStack構(gòu)建基本的IaaS平臺(tái)，其主要目的就是對(duì)外提供虛擬機(jī)服務(wù)。Glance是OpenStack的鏡像服務(wù)，它提供虛擬鏡像的查詢、注冊(cè)和傳輸?shù)确?wù)。值得注意的是，Glance本身并不實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡像的存儲(chǔ)功能。Glance只是一個(gè)代理，它充當(dāng)鏡像存儲(chǔ)服務(wù)與OpenStack的其他組件（特別是Nova）之間的紐帶。在早期的OpenStack版本中，Glance只有管理鏡像的功能，并不具備鏡像存儲(chǔ)功能，現(xiàn)在Glance已經(jīng)發(fā)展成為具有鏡像上傳、檢索、管理和存儲(chǔ)等多種功能的OpenStack核心服務(wù)。Glance共支持兩種鏡像存儲(chǔ)機(jī)制：簡(jiǎn)單文件系統(tǒng)機(jī)制和Swift服務(wù)存儲(chǔ)鏡像機(jī)制。簡(jiǎn)單文件系統(tǒng)機(jī)制，是指將鏡像保存在Glance節(jié)點(diǎn)的文件系統(tǒng)中，這種機(jī)制相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是存在明顯的不足。例如，由于沒(méi)有備份機(jī)制，當(dāng)文件系統(tǒng)損壞時(shí)，所有的鏡像都會(huì)不可用。2.2.3OpenStack鏡像服務(wù)項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理Swift服務(wù)存儲(chǔ)鏡像機(jī)制，是指將鏡像以對(duì)象的形式保存在Swift對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器中，它是OpenStack中用于管理對(duì)象存儲(chǔ)的組件。Swift具有非常可靠的備份還原機(jī)制，因此可以降低因文件系統(tǒng)損壞而造成的鏡像不可用的風(fēng)險(xiǎn)。1．鏡像與鏡像服務(wù)2．Glance服務(wù)架構(gòu)3．Glance工作流程2.鏡像與實(shí)例的關(guān)系5．鏡像元數(shù)據(jù)2.2.3OpenStack鏡像服務(wù)項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理Neutron是OpenStack最重要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)資源之一，它為OpenStack管理所有的網(wǎng)絡(luò)方面的虛擬網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)和訪問(wèn)層面的物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)，OpenStack將無(wú)法正常工作。在OpenStack中，網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算和存儲(chǔ)是其核心內(nèi)容，也是核心組件，可通過(guò)具體的功能實(shí)現(xiàn)和服務(wù)訪問(wèn)，提供云計(jì)算環(huán)境的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能。OpenStack的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)最主要的功能就是為虛擬機(jī)實(shí)例提供網(wǎng)絡(luò)連接，最初由Nova的一個(gè)單獨(dú)模塊nova-network實(shí)現(xiàn)。這種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與計(jì)算服務(wù)的耦合方案并不符合OpenStack的特性，而且支持的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)有限，無(wú)法適應(yīng)大規(guī)模、高密度和多項(xiàng)目的云計(jì)算，現(xiàn)在已經(jīng)被專門的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)Neutron所取代。Neutron為整個(gè)OpenStack環(huán)境提供軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SoftwareDefinedNetwork，SDN）支持，主要功能包括二層交換、三層路由、防火墻及負(fù)載均衡等。在OpenStack中，網(wǎng)絡(luò)功能是最復(fù)雜的功能，很多計(jì)算和存儲(chǔ)方面的問(wèn)題都是和網(wǎng)絡(luò)緊密相關(guān)的。1．Neutron網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2．Neutron管理的網(wǎng)絡(luò)資源3．Neutron網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕愋?．Neutron基本架構(gòu)5．Neutron的物理部署2.2.4OpenStack網(wǎng)絡(luò)服務(wù)項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理計(jì)算服務(wù)是OpenStack最核心的服務(wù)之一，負(fù)責(zé)維護(hù)和管理云環(huán)境的計(jì)算資源。計(jì)算服務(wù)是云計(jì)算的結(jié)構(gòu)控制器，它是IaaS系統(tǒng)的主要部分，其主要模塊由Python實(shí)現(xiàn)。計(jì)算服務(wù)在OpenStack中的項(xiàng)目代號(hào)為Nova。Nova可以說(shuō)是OpenStack中最核心的組件，而OpenStack的其他組件，歸根結(jié)底都是為Nova組件服務(wù)的。Nova組件如此重要，注定它是OpenStack中最為復(fù)雜的組件。Nova服務(wù)由多個(gè)子服務(wù)構(gòu)成，這些子服務(wù)通過(guò)遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（RemoteProcedureCall，RPC）實(shí)現(xiàn)通信。OpenStack作為IaaS的云操作系統(tǒng)，通過(guò)Nova實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)生命周期管理。OpenStack計(jì)算服務(wù)需要與其他服務(wù)進(jìn)行交互，如身份服務(wù)用于認(rèn)證、鏡像服務(wù)提供磁盤和服務(wù)器鏡像、Dashboard提供用戶與管理員接口。使用OpenStack管理虛擬機(jī)的方法已經(jīng)非常成熟，通過(guò)Nova可以快速自動(dòng)化地創(chuàng)建虛擬機(jī)。1．什么是Nova2．Nova的系統(tǒng)架構(gòu)

3．API組件4．Conductor組件5．Scheduler組件6．Compute組件7．虛擬機(jī)實(shí)例化流程8．Nova物理部署9．Nova的Cell架構(gòu)2.2.5OpenStack計(jì)算服務(wù)項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理Cinder是塊存儲(chǔ)，可以把Cinder當(dāng)作優(yōu)秀管理程序來(lái)理解。Cinder塊存儲(chǔ)具有安全可靠、高并發(fā)、大吞吐量、低時(shí)延、規(guī)格豐富、簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)，適用于文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)或者其他需要原始?jí)K設(shè)備的系統(tǒng)軟件或應(yīng)用。可以用Cinder創(chuàng)建卷，并將它連接到虛擬機(jī)上，這個(gè)卷就像虛擬機(jī)的一個(gè)存儲(chǔ)分區(qū)一樣工作。如果結(jié)束虛擬機(jī)的運(yùn)行，則卷和其中的數(shù)據(jù)依然存在，可以把它連接到其他虛擬機(jī)上繼續(xù)使用其中的數(shù)據(jù)。Cinder創(chuàng)建的卷必須被連接到虛擬機(jī)上才能工作，可以把Cinder理解成一塊可移動(dòng)硬盤。1．Cinder的主要功能2．Cinder的系統(tǒng)架構(gòu)3．Cinder塊存儲(chǔ)服務(wù)與Nova計(jì)算服務(wù)之間的交互2.2.6OpenStack存儲(chǔ)服務(wù)項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理Swift對(duì)象存儲(chǔ)是一個(gè)系統(tǒng)，可以上傳和下載，一般存儲(chǔ)的是不經(jīng)常修改的內(nèi)容，例如，存儲(chǔ)虛擬機(jī)鏡像、備份和歸檔，以及其他文件（如照片和電子郵件消息），它更傾向于系統(tǒng)的管理。Swift可以將對(duì)象（可以理解為文件）存儲(chǔ)到命名空間Bucket（可以理解為文件夾）中，用Swift創(chuàng)建容器Container，然后上傳文件，如視頻、照片等，這些文件會(huì)被復(fù)制到不同的服務(wù)器中，以保證其可靠性，Swift可以不依靠虛擬機(jī)工作。所謂云存儲(chǔ)，在OpenStack中就是通過(guò)Swift來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以把它理解成一個(gè)文件系統(tǒng)。Swift作為一個(gè)文件系統(tǒng)，意味著可以為Glance提供存儲(chǔ)服務(wù)，同時(shí)可以為個(gè)人的網(wǎng)盤應(yīng)用提供存儲(chǔ)支持，這個(gè)優(yōu)勢(shì)是Cinder和Glance無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。4．Swift對(duì)象存儲(chǔ)5．Swift的系統(tǒng)架構(gòu)

6．Swift的應(yīng)用7．Swift的層次數(shù)據(jù)模型8．Swift的組件9．對(duì)象存儲(chǔ)集群的層次架構(gòu)10．Swift服務(wù)的優(yōu)勢(shì)2.2.6OpenStack存儲(chǔ)服務(wù)項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理2.3項(xiàng)目實(shí)施2.3.1OpenStack云平臺(tái)安裝與部署2.3.2OpenStack基本配置命令2.3.3云主機(jī)創(chuàng)建與管理2.3.4云主機(jī)磁盤擴(kuò)容管理2.3.5云存儲(chǔ)服務(wù)管理項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理2.3.1OpenStack云平臺(tái)安裝與部署本案例采用在VMwareWorkstation軟件中安裝OpenStack云平臺(tái)，本次部署采用雙節(jié)點(diǎn)安裝，即controllernode控制節(jié)點(diǎn)和computenode計(jì)算節(jié)點(diǎn)，使用chinaskills_cloud_iaas.iso鏡像。chinaskills_cloud_iaas.iso鏡像包含OpenStackQ版本私有云平臺(tái)搭建的各項(xiàng)軟件包、依賴包、安裝腳本等，同時(shí)還提供了CentOS7.2、CentOS7.5等云主機(jī)qcow2鏡像，可滿足私有云平臺(tái)的搭建、云平臺(tái)的使用、各組件的運(yùn)維操作等，其安裝操作過(guò)程詳見(jiàn)教材。項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理2.3.2OpenStack基本配置命令通常可使用命令行來(lái)管理OpenStack云計(jì)算管理平臺(tái)。由于命令比較多，管理員可以使用--help命令來(lái)輔助，也可以使用管道查詢命令|grep來(lái)顯示相關(guān)查詢命令的使用方法。1．項(xiàng)目管理配置2．鏡像管理配置項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理2.3.3云主機(jī)創(chuàng)建與管理基于OpenStack部署IaaS平臺(tái)管理，可以驗(yàn)證和操作計(jì)算服務(wù)。用戶以云管理員身份登錄Dashboard界面，可以執(zhí)行計(jì)算服務(wù)管理操作。1．創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)2．添加路由3．創(chuàng)建云主機(jī)類型4．創(chuàng)建云主機(jī)5．云主機(jī)管理項(xiàng)目2OpenStack云平臺(tái)配置與管理2.3.4云主機(jī)磁盤擴(kuò)容管理當(dāng)云主機(jī)磁盤空間不足時(shí)，需要對(duì)云主機(jī)磁盤進(jìn)行擴(kuò)容，查看當(dāng)前云主機(jī)磁盤使用情況，在Dashboard界面中，選擇“管理員”→“虛擬機(jī)管理器”節(jié)點(diǎn)，選擇“虛擬機(jī)管理器”選項(xiàng)卡，可以查看虛擬機(jī)資源相關(guān)