OpenStack基础理论知识点(超详细)

一、云计算

1.1 云计算简介

云计算（Cloud Computing）是网格计算（Grid Computing ）、分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（Load Balance）等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务，它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等独特功效。

云计算进行超级计算的基础是互联网，通过数据的远程中心，以数以万计的服务器及电脑组成电脑云，这是计算机网格发展、处理以及分布式处理的结果，换句话说，这是计算机实现其科学概念商业和的结果。负责云计算的服务端维护工作的是许多专业技术人员，在数据的存储上，更加的科学和安全；在设备方面，云计算没有较高的客户端需求，使用便捷，各种设备都能轻松完成共享任务；使网络的各项功能得到拓展，增强其共享网络以及计算数据的各项能力。

1.2 云计算服务模型

• laaS(基础架构即服务)

  • 提供底层IT基础设施服务，包括处理能力、存储空间、网络资源等
  • 面向对象─般是IT管理人员

• Paas(平台即服务)

  • 把安装好开发环境的系统平台作为一种服务通过互联网提供给用户
  • 面向对象─般是开发人员

• Saas (软件即服务)

  • 直接通过互联网为用户提供软件和应用程序等服务
  • 面向对象一般是普通用户

二、OpenStack

2.1 OpenStack起源

OpenStack是一个开源的云计算管理平台项目，是一系列软件开源项目的组合。由NASA(美国国家航空航天局)和Rackspace合作研发并发起，以Apache许可证（Apache软件基金会发布的一个自由软件许可证）授权的开源代码项目。 OpenStack于2010年发布，现在参与的人员和组织汇集了来自 100 多个国家的超过 9500 名的个人和 850 多个世界上赫赫有名的企业，如 NASA、谷歌、惠普、Intel、IBM、微软等。

2.2 OpenStack简介

• OpenStack为私有云和公有云提供可扩展的弹性的云计算服务。项目目标是提供实施简单、可大规模扩展、丰富、标准统一的云计算管理平台
• OpenStack 的目标是提供简单实施、 可扩展以及丰富的功能集的云产品， 来自全世界的云计算专家共同维护该云项目。 OpenStack 通过多种补充服务提供了 IaaS 解决方案，每一种服务均提供了相应的应用程序接口（Application Programming Interface， 简称 API），以促进各组件之间的整合。
• OpenStack 被用来提供公有云以及私有云的建设以及管理。 作为一个开源项目， 其社区规模涵盖 130 家企业以及 1350 位开发人员。这些机构与个人都将 OpenStack 作为 IaaS 资源的通用前端。
• OpenStack 支持 KVM、Xen、Lvc、Docker 等虚拟机软件或容器，默认为 KVM。通过安装驱动，也支持 Hyper-V 和 VMware ESXi.

2.3 OpenStack项目

服务	项目名称	描述
Compute(计算服务)	Nova	负责实例生命周期的管理，计算资源的单位，对Hypervisor进行屏蔽，支持多重虚拟化技术(红帽默认为KVM)，支撑横向扩展
Network(网络服务)	Neutron	负责虚拟网络的管理，为实例创建网络的拓扑结构，是面向租户的网络管理，可以自己定义自己的网络，各个租户之间互不影响
Identify(身份认证服务)	Keystone	类似于LDAP服务，对用户、租户和角色、服务进行认证与授权，且支持多认证机构
Dashboard(控制面板服务)	Horizon	提供一个Web管理界面，与OpenStack底层服务进行交互
Image Service(镜像服务)	Glance	提供虚拟机镜像模板的注册与管理，将做好的操作系统拷贝为镜像模板，在创建虚拟机时直接使用，可支持多格式的镜像
Block Storage(块存储服务)	Cinder	负责为运行实例提供持久的块存储设备，可进行方便的扩展，按需付费，支持多种后端存储
Object Storage(对象存储服务)	Swift	为OpenStack提供基于云的弹性存储，支持集群无单点故障
Telemetry(计量服务)	Ceilometer	用于度量、监控和控制数据资源的集中来源，为OpenStack用户提供记账途径
Database Service(数据库服务)	Trove	提供管理数据库，即服务配置关系和非关系数据库引擎节点的Trove相关，同时提供Trove在Horizon中的管理面板
Bare Metal Provisioning(裸金属服务)	Ironic	提供裸金属管理服务，Nova Baremete驱动程序
Orchestration(编排服务)	Heat	提供了基于模板来实现云环境中资源的初始化，依赖关系处理，部署等基本操作，也可以解决自动收缩，负载均衡等高级特性
Data Processing Service(大数据服务)	Sahara	使用户能够在OpenStack平台上便于创建和管理Hadoop以及其他计算框架集群

核心项目

2.4 OpenStack优势

• 控制性

完全开源的平台，提供API接口，与第三方技术集成

• 兼容性

大多数公有云都基于OpenStack可开发，方便用户迁移

• 可扩展性

模块化设计，可以很想拓展节点

• 灵活性

根据环境灵活的增加模块，增加规模

• 行业标准

众多大型企业和IT领头企业都已使用Openstack搭建自己的云

2.5 OpenStack设计基本原则

• 按照不同的功能和通用性划分不同项目，拆分子系统
• 按照逻辑计划、规范字系统之间的通信
• 通过分层设计整个系统架构
• 不同的功能子系统提供统一的API接口

2.6 OpenStack概念架构图

• OpenStack云平台服务有四个核心模块：Nova、Glance、Cinder、Neutron四个核心模块提供计算、镜像、存储、网络；四个辅助模块：Horizen、Ceilometer、KeyStone、Swift提供访问、监控、权限、对象存储
• OpenStack由多种服务组成，每一种服务都具有独立的命名。在整个OpenStack架构中，Keystone提供认证服务，接收来自用户和服务的认证请求，并且对其身份进行认证请求，并且对其身份进行认证。各个服务之间通过公用的API接口进行交互，大部分服务均包含一个API进程，用于监听API请求，根据服务的性质选择处理请求或转发请求。服务进程之间的通讯通过消息队列实现，如AMQP
• 在部署完成的云系统平台上，用户通过Horizon或者RestAPI的方式在经Keystone模块认证授权后，可以执行创建虚拟机服务。通过Nova模块创建虚拟机实例，Nova调用Glance模块提供的镜像服务，然后调用Neutron模块提供网络服务。根据需要可以选择给虚拟机增加存储卷，卷功能由Cinder模块提供服务。整个过程在Ceilometer模块的资源监控下完成。同时Cinder提供的Volume和Glance提供的镜像可以通过Swift对象存储机制进保

2.7 Openstack逻辑架构

2.8 OpenStack物理架构

一个OpenStack是由控制节点，计算节点，网络节点，存储节点四大部分组成。（这四个节点也可以安装在一台机器上，单机部署）其中：

• 控制节点：负责对其余节点的控制，包含虚拟机建立，迁移，网络分配，存储分配等等
• 计算节点：负责虚拟机运行
• 网络节点负责对外网络与内网络之间的通信
• 存储节点负责对虚拟机的额外存储管理