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项目四 OpenStack 平台
【项目背景】
Openstack 是一个云平台管理的项目,它不是一个软件。这个项目由几个主
要的组件组合起来完成一些具体的工作。Openstack 是一个旨在为公共及私有云
的建设与管理提供软件的开源项目。它的社区拥有超过 130 家企业及 1350 位开
发者,这些机构与个人将 Openstack 作为基础设施即服务资源的通用前端。
Openstack 项目的首要任务是简化云的部署过程并为其带来良好的可扩展性。本
文希望通过提供必要的指导信息,帮助大家利用 Openstack 前端来设置及管理
自己的公共云或私有云。 Openstack 是由 Rackspace 和 NASA 共同开发的云计算
平台,帮助服务商和企业内部实现类似于 Amazon ec2 和 S3 的云基础架构服务
( Infrastructure as a Service)。 Openstack 包括两个主要模块:Nova 和
Swift。前者是 NASA 开发的虚拟服务器部署和业务计算模块;后者是 Backpack
开发的分布式云存储模块,两者可以一起用,也可以分开单独用。 Openstack
是开源项目,除了有 Rackspace 和 NASA 的大力支持外,后面还有包括 Dell、
Citrix、 Cisco Canonical 这些重量级公司的贡献和支持,发展速度非常快,
有取代另一个业界领先开源云台 Eucalyptus 的态势。
OpenStack 是一个开源的云计算平台,用于构建公有和私有云环境。它支持
各种规模的云环境,并且具有简单的实现方式、巨大的可扩展性和丰富的功能集。
全球的云计算专家都为这个项目做出了贡献。OpenStack 提供了基础设施即服务
(IaaS)的解决方案,通过多种互补的服务实现,每个服务都提供了一个应用程
序编程接口(API),以促进这种集成。
OpenStack 的核心服务包括:
Identity service(Keystone):提供身份验证和授权服务,管理用户、项目和
角色,以及服务的端点目录。
Compute service(Nova):管理和调度虚拟机实例的生命周期,处理计算资源
的分配和运行。
Image service(Glance):作为虚拟机镜像的集中式仓库,提供发现、注册和
下载镜像服务。
Networking service(Neutron):为 OpenStack 环境提供网络支持,包括二层
交换、三层路由、负载均衡、防火墙和 VPN 等。
Block Storage service(Cinder):提供持久化块存储卷的管理,供虚拟机使
用。
Object Storage service(Swift):构建冗余的、可扩展的分布式对象存储集
群,存储容量可达 PB 级,适用于静态数据的长期存储。
除了这些核心服务,OpenStack 还包括其他辅助服务,如:Orchestration
service ( Heat ) : 提 供 模 板 驱 动 的 云 应 用 编 排 服 务 ; Telemetry service
( Ceilometer ) : 提 供 云 资 源 使 用 情 况 的 度 量 服 务 ; Database service
(Trove):提供数据库服务,管理关系型和非关系型数据库;Bare Metal
Provisioning service(Ironic):支持裸机管理和控制基础硬件资源。
OpenStack 的设计原则包括模块化、易于扩展、基于一系列核心服务构建,
并且具有丰富的 API,以实现不同服务之间的集成和通信。OpenStack 平台的部
署可以通过多种方式进行,包括使用 Red Hat OpenStack Platform director 工
具集来安装和管理完整的 RHOSP 环境。OpenStack 的发展历程中,它已经从一个
基础的云计算平台发展成为支持虚拟机、容器和裸金属工作负载的开源云计算标
准。OpenStack 基金会致力于推动 OpenStack 云操作系统的全球开发、分布和采
用,目标是提供一个广泛使用的开源云计算平台,易于使用、简单实施、在不同
部署间具有互操作性,能够在各种规模下良好运作,满足公共和私有云用户和运
营商的需求。
学习目标
了解基于 OpenStack 平台的虚拟化架构。
安装和部署 OpenStack 平台服务。
简单配置和使用 OpenStack 平台服务。
职业能力要求
掌握 OpenStack 系统管理技能。
对虚拟化技术有一定认识和了解。
理解虚拟和物理网络的配置和管理。
项目资源清单
序号
资源目录
1
服务器 1 台(VMware Workstation Pro 实现,建议配置:CPU 为 2*4
核、内存为 16G、磁盘为 200G、网卡为 NAT 模式)
2
CentOS-7-x86_64-DVD-2207-02.ISO 镜像文件
3
终端软件(Xshell、Secure CRT、PuTTY 等任选其一)
任务一 OpenStack 云平台部署
4.1.1 任务介绍
某公司计划新建一个服务器虚拟化平台,由于预算费用有限,不能使用类似
VMware vSphere 成本较高的商业软件。经过调研和评估,决定采用开源的服务
器虚拟化平台 OpenStack 实现提供业务所需的各种服务功能
4.1.2 任务分析
要顺利完成任务,首先需要理清任务的需求分析、知识要求、技能要求,
经过对任务的仔细研究,得出以下的分析结果。
需求分析:
�需要了解 OpenStack 的技术背景和虚拟化的基本概念。
�掌握在 VMware Workstation 上安装虚拟机的方法。
知识要求:
�掌握虚拟化概念。
�了解虚拟化的特点。
�理解 OpenStack 各组件作用。
�了解 OpenStack 平台用处
技能要求:
�能够在服务器上安装 Linux。
�能够在 Linux 上安装 OpenStack 平台
4.1.3 知识准备
4.1.3.1 云计算的基础
相信大家都听到过阿里云、华为云、百度云、腾讯云等,那么到底什么是云
计算?云计算又能做什么呢?云计算(cloud computing)是一种基于网络的超
级计算模式,基于用户的不同需求提供所需要的资源,包括计算资源、网络资源、
存储资源等。云计算服务通常运行在若干台高性能物理服务器之上,提供每秒 10
万亿次的运算能力。
云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图像中往往用云来表示电信网,
后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。云计算(Cloud Computing)是
以虚拟化技术为核心,以低成本为目标的,基于互联网服务的动态可扩展的网络
应用基础设备,用户按照使用需求进行付费购买相关服务的一种新型模式。
云计算模式非常像国家的电厂集中供电模式(电厂提供点,用户付费购买)。
在云计算模式下,云计算提供了用户看不到、摸不到的硬件设施(服务器,内存,
硬盘)和各种应用软件等资源。用户只需要接入互联网,付费购买自己所需要的
资源,然后通过浏览器给“云”发送指令和接收数据外,基本上什么都不用做,
便可以使用云服务提供商的计算资源、存储空间、各种应用软件等等资源,来完
成自己的需求。
云计算模式下的这些资源能够被快速提供,只需用户投入很少的管理工作,
或与服务供应商进行很少的交互。云计算可以让你体验极其高速的运算能力,拥
有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。
4.1.3.2 OpenStack 云平台基础
OpenStack 是一个自由、开源的云计算平台。它主要作为基础设施即服务
(IaaS)部署在公用云和私有云中,提供虚拟服务器和其他资源给用户使用。该
软件平台由相互关联的组件组成,控制着整个数据中心内不同的厂商的计算、存
储和网络资源的硬件池。用户可以通过基于网络的仪表盘、命令行工具或
RESTful 网络服务来管理。
OpenStack 始于 2010 年,是 Rackspace 和美国国家航空航天局 NASA 的合作
项目。截至 2012 年,它由 2012 年 9 月成立的非营利组织 OpenStack 基金会管理,
旨在促进 OpenStack 软件及其社区。到 2018 年,已经有 500 多家公司加入了该
项目。在 2020 年,该基金会宣布它将在 2021 年更名为 Open Infrastructure
Foundation(开放基础设施基金会)
4.1.3.3 OpenStack 云平台架构
OpenStack 是基础设施即服务(IaaS)软件,让任何人都可以自行创建和提
供云计算服务。此外,OpenStack 也用作创建防火墙内的"私有云"(Private
Cloud),提供机构或企业内各部门共享资源。
学习 OpenStack 的部署和运维之前,应当熟悉它的系统架构和运行机制,作
为一个开源的、可扩展、富有弹性的操作系统,遵从以下的一些设计原则:
1. 按照不同的功能和通用性划分不同项目,拆分子系统
按照不同功能,划分不同服务,将一个整体功能拆分成各个子功能,并且服
务之间相互隔离,只通过 API 作为统一交互入口相互对接,方便管理,排障。
2. 按照逻辑计划、规范子系统之间的通信
API 之间进行交互会有特定/通用的格式,各个子功能模块会通过一个公共
的 API 进行交互/通讯,比如:nova-api。
3. 通过分层设计整个系统架构
当一个请求进入的时候,首先会去找到 keystone 进行认证鉴权,然后发送
给对应的 API 入口,接着交由对应的子功能模块执行具体的逻辑。
架构图:
图 4-1-1 架构图
核心服务组件:
图 4-1-2 核心服务组件
4.1.4 任务实施
3.1.4.1 安装 centos7 关于 OpenStack 底层环境
(1) 新建 centos 64 位虚拟机,CPU 核心数为 8 个,内存为 16GB,在处理器
选项中,选中【虚拟化 Inter VT-x/EPT 或 AMD-V/RVI】,如图 4-1-3 所
示。在成功启动虚拟机后,会出现如图 4-1-4 所示的下面,选择【Install
centos 7】。
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