Openstack_基础笔记

素颜马尾好姑娘i 2021-07-26 23:53 414阅读 0赞

### Openstack ###

*  一.云计算
 *   *   *  1.概述
         *  2.云计算服务模型
         *  1）laas(基础架构)
         *  2)PaaS(平台服务)
         *  3)saas(软件即服务)
     *  二.Openstack
     *   *   *  1.概述
         *  2.分类
         *  3.Openstack服务
         *  4.Openstack优势
         *  5.Openstack概念架构
         *  3个全局组件：
         *  2.核心组件：
         *   *  3.其他组件：
         *  1）设计基本原则
     *  6.Openstack逻辑架构
     *   *   *  图解：
         *  归纳：
         *  7.Openstack物理架构
         *  三.OpenStack架构解析
         *  四大节点：
         *   *  控制节点
         *  基础管理服务
         *   *  扩展管理服务
             *  计算节点架构
         *  四.核心服务
         *   *  1)Keystone概念
             *   *  2) 功能
             *  3)Keystone工作流程
         *  总结：
         *   *  OpenStack组件通信关系：

# 一.云计算 #

### 1.概述 ###

云计算管理的是网络资源、存储资源、服务器资源等物理硬件资源。
    可以使客户在任何时间任何地点，通过网络，获取所需要的资源或服务，并且按需分配，按用量进行收费。

*  狭义的云计算：指IT基础设施的交付和使用模式
 *  广义的云计算：指服务的交付和使用模式
 *  云计算概述：it基础设施和交付和使用模式  
    定义了资源池，用户借助于网络，调用资源池  
    用户通过网络使用云资源池（根据自己的需求)  
    租赁形式  
    按量计费  
    弹性伸缩

### 2.云计算服务模型 ###

### 1）laas(基础架构) ###

*  IT基础设施服务(处理能力、存储空间、网络资源)
    
     *  存储空间：对象存储，静态资源 图片、视频、音频，不能直接修改数据
        
         *  需要下载到本地/设备/终端，才可以修改，再上传  
            \- (一般是IT人员)

### 2)PaaS(平台服务) ###

*  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
    
     *  （一般是开发人员)

### 3)saas(软件即服务) ###

*  直接通过互联网为空户提供软件和应用程序服务
    
     *  (一般普通用户)

## 二.Openstack ##

#### 1.概述 ####

OpenStack 是一系列开源工具（或开源项目）的组合，主要使用池化虚拟资源来构建和管理私有云及公共云。

*  其中的六个项目主要负责处理核心云计算服务，包括计算、网络、存储、身份和镜像服务。还有另外十多个可选项目，用户可把它们捆绑打包，用来创建独特、可部署的云架构。

### 2.分类 ###

*  公有云：对面客户
 *  私有云：内部的
 *  混合云：公私都有

### 3.Openstack服务 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>服务</th> 
   <th>项目名称</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>compute(计算服务)</td> 
   <td>Nova</td> 
   <td>实列生命周期管理，对hypervisor进行屏蔽，支持多种虚拟化技术，支持横向扩展</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Network(网络服务)</td> 
   <td>Neutron</td> 
   <td>复制网络管理，为实例创建网络的拓扑结构，可自己定义网络，各租户之间不影响</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ldentity(身份认证服务)</td> 
   <td>keystone</td> 
   <td>类似LDAP服务，对用户，租户进行认证和授权</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Dashboard（控制面板服务)</td> 
   <td>Horizon</td> 
   <td>提供web管理界面，与openstack底层服务进行交互</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>lmage server（镜像服务)</td> 
   <td>glance</td> 
   <td>管理镜像提供的注册和管理，将做好的操作系统拷贝为镜像模板</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>block storage（块存储服务)</td> 
   <td>cinder</td> 
   <td>提供持久的块存储设备，可进行方便扩展，按需付费，支持多种后端存储</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>object storage（对象存储服务)</td> 
   <td>swift</td> 
   <td>为openstack提供基于云的弹性存储，支持集群无单点故障</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>telemetry (计量服务)</td> 
   <td>ceilometer</td> 
   <td>度量，监控控制数据资源的集中来源，为openstack为用户提供记账途径</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 4.Openstack优势 ###

**控制性**：完全控制平台，提供API接口，方便第三方技术集成

**兼容性**：兼容其他共有云，方便用户进行数据迁移

**可扩展性**： 模块化设计，通过横向扩展，增加节点，添加资源

**灵活性**：根据自己的需要，建立相应的基础设施，增加集群规模

**行业标准**：众多IT领军企业已经加入到openstack项目

### 5.Openstack概念架构 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1dzeHlp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1dzeHlp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1dzeHlp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
Nova

Nova是整个Openstack里面最核心的组件。当初Rackspace和NASA贡献代码时，NASA贡献的那部分就是Nova最早的代码（Rackspace贡献的代码是Swift）。OpenStack云实例生命期所需的各种动作都将由Nova进行处理和支撑，它负责管理整个云的计算资源、网络、授权及测度。

Keystone

Keystone为所有的OpenStack组件提供认证和访问策略服务，主要对(但不限于)Swift、Glance、Nova等进行认证与授权。

Horizon

Horizon是一个用以管理、控制OpenStack服务的Web控制面板。用户可以通过这个界面对OpenStack状态进行查看和管理。

### 3个全局组件： ###

*  keystone提供认证
 *  ceilometer监控
 *  horizon控制台，用户登录使用，控制组件和作用

### 2.核心组件： ###

都是直接为虚拟机提供支持
    创建虚拟机，需要网络镜像、两个存储、分别调用资源，统一给虚拟机，让虚拟机可创建

*  nova：调用glance功能，给虚拟机，接受来自于命令行，控制台，其他平台的需求
 *  控制台：提供需求，nova:完成需求

#### 3.其他组件： ####

*  lronic裸金属服务，trove:小型数据库 heat，sahara:共同对数据处理和编排，分析

### 1）设计基本原则 ###

*  按照不同的功能和通用性划分不同的项目，拆分子系统
 *  按照逻辑计划，规范子系统之间的通信
 *  通过分层设计整个系统架构  
    1.全局组件  
    2.核心组件  
    3.其他支持组件
 *  不同的功能子系统间提供统一的API接口

## 6.Openstack逻辑架构 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1dzeHlp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

*  全局架构来看：OpenStack包括相互独立的服务组件。所有服务均可通过一个公共身份服务进行身份验证。除了那些需要管理权限的命令，每个服务之间均可通过公共API进行交互。所以，API即是每个服务内部和外部的交界处，隔离了内外。
 *  服务之间交互过程：每个服务又由若干组件组成，包含多个进程。每个服务至少有一个API进程，用于侦听API请求，对这些请求进行预处理，（预处理就是将请求暴露出来的API接口，给keystone进行认证，如果认证通过，则放入队列等待被处理。）  
    然后将它们传送到自己服务后端的其他组件，对请求进行处理，而不是API进程去处理。也就是说除了认证服务，实际工作都是由具体的进程完成的。
 *  服务内各个进程之间的通信：使用AMQP消息代理。服务的状态存储在数据库中。

消息队列：常用的三种类型，包括rabbitmq、 rocketmq、kafka，是两个独立的服务之间，消息传递的载体，解决消息在传输是请求的高并发问题，会以容器的方式，存储消息列表（包括请求、交互、报文），划分重要等级放入队列中，逐个处理，处理完的会自动删除。

#### 图解： ####

*  介绍了openstack原生架构的组件  
    什么组件，组件功能-------点对点对接，通过api接口
 *  单个组件怎么对外提供服务
 *  单个组件进程之间的通信------服务状态存储再数据库中

### 归纳： ###

1.按分层介绍原生架构中的组件  
2.组件之间对接(点到点)是使用API  
3.单个组件内部，根据设计原则，分为多个子系统，子系统之间交互，通过AMQP(消息队列)进行的

### 7.Openstack物理架构 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1dzeHlp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
图解：  
根据职能分类  
控制节点：管理openstack架构  
网络节点：复制各节点之间的通信/交互  
计算节点：主要负责承载实例，次要负责具体需求的处理  
存储节点：提供存储服务

### 三.OpenStack架构解析 ###

### 四大节点： ###

整个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 ####

*  定位：运维人员通过控制节点从而控制整个openstack架构。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1dzeHlp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]控制节点包括支持服务，基础服务，扩展服务和网络接口服务，外部的裸金属服务提供物理资源支撑。

*  支持服务：包括数据库支持和通信支持，为整个节点提供数据存储服务和服务之间消息队列的通信服务。
 *  基础服务：为虚拟机提供基础的镜像、网络、计算资源；keystone负责整个架构的认证和授权，运维人员通过horizon可视化的界面进行管理。
 *  扩展服务：主要针对虚拟机的数据管理，heat进行数据的编排和管理。计量服务在此获取虚拟机的数据源，进行资源监控和计量，并记录。
 *  网络接口：专门管理节点的网络服务，用于联系控制其他节点。

### 基础管理服务 ###

Keystone：认证管理服务，提供了其余所有组件的认证信息/令牌的管理，创建，修改等等，使用MySQL作为统一的数据库
    Glance：镜像管理服务，提供了对虚拟机部署的时候所能提供的镜像的管理，包含镜像的导入，格式，以及制作相应的模板
    Nova：计算管理服务，提供了对计算节点的Nova的管理，使用Nova-API进行通信
    Neutron：网络管理服务，提供了对网络节点的网络拓扑管理，同时提供了Neutron在Horizon的管理面板
    Horizon：控制台服务，提供了以web的形式，对所有节点的所有服务管理，，通常把该为DashBoard

#### 扩展管理服务 ####

Cinder：提供管理块存储节点服务，同时提供Cinder在Horizon中的管理面板
    Swift：提供管理对象存储节点服务，同时提供Swift在Horizon中的管理面板
    Trove：提供管理数据库的节点服务，同时提供Trove在Horizon中的管理面板
    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
    Centimeter：提供对物理资源以及虚拟资源的监控，并且记录这些数据，对该数据进行分析，在一定的条件下，触发相应的动作

#### 计算节点架构 ####

计算节点包括Nova、Neutron、Telemeter三个服务

基础服务

Nova：提供虚拟机的创建、运行、迁移、快照等各种围绕虚拟机的服务，并且提供API与控制节点对接，有控制节点下发任务
    Neotron：提供计算节点与网络节点之间的通信服务

扩展服务

Telmeter：提供计算节点的监控代理，将虚拟机的情况反馈给控制节点，是Centimeter的代理服务

### 四.核心服务 ###

#### 1)Keystone概念 ####

Keystone (OpenStack Identity Service)是OpenStack中的一个独立的提供安全认证的模块，主要负责openstack用户的身份认证、令牌管理、提供访问资源的服务目录、以及基于用户角色的访问控制。

Keystone类似一个服务总线，或者说是整 个Openstack框架的注册表,其他服务通过keystone来注册其服务的Endpoint (服务访问的URL)，任何服务之间相互的调用，需要经过Keystone的身份验证，来获得目标服务的Endpoint来找到目标服务。

##### 2) 功能 #####

身份认证：负责令牌的发放和校验  
用户授权：授权用户有指定的可执行动作的范围  
用户管理：管理用户的账户  
服务目录：提供可用服务的API端点位置

#### 3)Keystone工作流程 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1dzeHlp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1dzeHlp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

*  用户通过命令行或者horizon控制面板的方式登录openstack，凭借自己的证书（credentials）给keystone验证。
 *  Keystone对用户的证书验证，验证通过则会发布一个令牌（token）和用户所需服务的位置点（endpoint）给用户。
 *  用户得到了位置点（endpoint）之后，携带自己的令牌，向nova发起请求，请求创建虚拟机。
 *  nova会拿着用户的token向keystone进行认证，看是否允许用户执行这样的操作。
 *  keystone认证通过之后，返回给nova，nova即开始执行创建虚拟机的请求。首先需要镜像资源，nova带着令牌（token）和所需要的镜像名向glance提出镜像资源的请求。
 *  glance会拿着token去向keystone进行认证，看是否允许提供镜像服务。keystone认证成功后，返回给glance。glance向nova提供镜像服务。
 *  创建虚拟机还需要网络服务，nova携带token向neutron发送网络服务的请求
 *  neutron拿着nova给的token向keystone进行认证，看是否允许向其提供网络服务
 *  keystone认证成功后，返回给nuetron。nuetron则给nova提供网络规划服务。
 *  nova获取了镜像和网络之后，开始创建虚拟机，通过hypervisior可调用底层硬件资源进行创建。创建完成返回给用户，成功执行了用户的请求。

### 总结： ###

openstack:私有云  
开源，堆叠架构  
核心:实例

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1dzeHlp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]  
Horizon(Dashboard):为用户提供了一个图形化的WEB前端的控制台，用于管理openstack的资源和服务，使其相对直观化；  
nova：通过虚拟化提供计算资源池；  
neutron：实现虚拟机网络资源管理；  
keystone：身份认证管理；  
swift：对象存储；  
cinder: 块存储；  
glance:镜像；  
ceilometer:采集，计量；  
heat：自动化部署；  
Trove:数据库

#### OpenStack组件通信关系： ####

基于AMQP协议的通信

用于每个项目内部各个组件之间的通信。

基于SQL的通信

用于各个项目内部的数据库通信。

基于HTTP协议进行通信

通过各项目的API建立的通信关系，API都是RESTful Web API。

通过Native API实现通信
    
     OpenStack各组件和第三方软硬件之间的通信。

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