全面认识OpenStack架构

一时失言乱红尘 2022-10-24 14:29 240阅读 0赞

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前言

曾几何时，”云”还是指天上飘的那一朵朵白色的雾团，现在互联网上家家都说自己是”xx云”。“云”这个词，已经被赋上了新的含义。其实真正在做”云”的企业没几家。这篇文章会告诉大家，究竟什么是”云”？并采用现在最火的开源云平台OpenStack来给大家介绍”云”的架构。

什么是”云”？

让我们先看一个关于住房的例子。北漂的程序猿A想在北京买房，他平时都1个人住，1间房就够了。但有时候他父母，老婆和两个孩子要过来陪他，这时候1间房就挤了，最好有3间房。这下A就犯愁了。买套3室的房子嘛，太贵，而且平时都用不上。买1室的房子呢，万一家人过来就住不下。富二代B就不一样，他比较壕。有一套别墅，5间房。但是他全家只用住3间，另外两间空着，有钱就是任性。给B打工的产品汪C呢，就寒碜了，一家5口就住1间房，他一次性负担不起更大的房子，只好看着B的两间空房间叹气。这种财富分配不均的现象，在现在社会普遍存在，想想就让人气愤，劫富济贫是大家的梦想。（说多了…）

这个问题怎么解决呢？房产商Z来了，他说：”你们把房间全部交给我，我来帮你们搞定”。Z把所有房间都收集起来，打造成酒店式公寓。程序猿A需要1间时，就给他1间住；需要3间时就分配给他3间。等他老婆孩子回去了，F再把房

间收回。而富二代B呢，就给他3间，他如果任性要多几间，也行，但是要额外收钱。一般再壕的人，也很少包下n多酒店的房间不住吧。对于产品汪C，他需要2间，Z就给他2间。然后住1天收1天的钱，这样C就不需要一次性买套两室的房子了。Z建立起来的，就是一个关于住房的”云”。用户按实际需要分配资源，而且用户资源可以随时增加和减少。按每个用户使用情况收费，一般月付或者年付。这样资源不会浪费，用户也不会一次性投入太多。

现在互联网上所谈论的”云”，就是把计算机资源收集起来，按需提供给用户。一个形象的比喻，以后大家使用计算机资源，就像现在家庭用电一样。看你每个月用了多少，然后收费。大家不用一次性购买昂贵的电脑（虽然现在对大部分人来说电脑已经不贵了，但是硬件在不断升级，你要频繁升级电脑的话，代价还是很大）。除了不用买电脑，你的个人文件也可以存放在”云”上。一般”云”提供商都有很好的备份机制，你不用担心电脑硬盘坏了，导致你重要的文件丢失。而且你在任何地方，只要有一个终端，就可以连上”云”。不用带着沉重的笔记本电脑到处跑了。

“云”的类型

广义上讲，”云”分为三种类型：IaaS, PaaS和SaaS。

*  IaaS (Infrastructure as a Service)，基础架构即服务模式

此类云平台提供给用户的就像是一台标准的物理机器。你可以选择机器的性能，比如CPU几核，内存多大，硬盘存储多大。这台机器上除了操作系统，什么都没装。用户可以随意安装任何软件（当然license要合法）。除了硬件资源，你还可以购买公网出口带宽，云提供商会给你一个独立的公网IP。硬件和网络资源能够随时升级，你不用换机器。

形象的讲，就是房产商Z给了你一间毛坯房，里面什么都没有，你想怎么装修，想买什么家具，都自己来，家具坏了也是自己修。此类”云”的优点就是灵活性大，你想怎么搞都行。但是用户需要花不少的精力搭建和维护基础环境。

有开发和运维能力朋友们，可以先买台低配置的云主机，搭上自己的系统或网站。等到流量大了，再升级配置。IaaS采用的就是虚拟机技术，你所访问的云主机，其实就是一台虚拟机。

IaaS提供商典型的国外有亚马逊Amazon AWS EC 2，国内有阿里云服务器ECS。感兴趣的朋友们可以去试下阿里云ECS，它提供了半年的免费试用，当然配置很弱。

*  PaaS (Platform as a Service), 平台即服务模式

此类云平台提供给用户的是一个现成的运行时环境。比如PHP环境，Java环境，.Net环境等。同IaaS一样，你可以根据自己的需要购买计算资源，存储资源和网络资源，云提供商按照实际使用量收费。使用的资源可以随时升级。不同之处是用户不需要安装软件，也不能安装软件。

拿PHP环境举个例子，用户所需要的Apache，PHP，MySQL等运行时环境是早就安装好的。你只需要将你的PHP代码上传到平台上，就可以运行了。云提供商会保证运行环境的稳定性和安全性。此类云提供商一般还会给你一个免费的二级域名，让你可以访问自己的系统或网站。

回到一开始住房的例子，PaaS就像是Z给了你一间精装修的房间，里面家具，电器应有尽有。而且还帮你打扫，提供安保。保证环境是干净的，安全的（太幸福了）。不过，至于你每天吃的饭，你要自己动手烧，饭的味道还是你自己决定；你看的电影，要自己准备碟片；厨里面的衣服，要自己买。所以PaaS比起IaaS少了一些自由度，但是可以省掉不少环境运维上花费的时间。

有一定开发能力，但是不想花太多时间在运维上的朋友可以试下PaaS。目前PHP，Java，.Net，Python，Go等PaaS平台都有，还提供了IDE和不少类库。方便你开发及部署。

PaaS国外最早出现的是谷歌的GAE (Google App Engine)，这个相当好用，而且小容量使用是一直免费的。可恶的是国内被河蟹掉了。另外强烈推荐一个国外的PaaS提供商Heroku，它也提供了免费版，支持Ruby, Python, PHP, NodeJS, Java等各种开发环境，关键是国内可以使用，你还可以利用它来访问那些被河蟹掉的资源。可惜免费版每24小时内会停止服务6小时，如果要上产品，还是建议花点钱。

国内有SAE (Sina App Engine)，注册SAE后会送你500云豆，实名认证后还有2000云豆。可惜很快就会用光，然后你就得花钱买云豆了。感兴趣的朋友，可以注册SAE体验下。短期的项目，比如公司年会系统，就可以用SAE搞定。另外微软提供的Azure也是PaaS服务，国内已经开放了，习惯.Net开发的朋友们可以去玩下，还是有点小贵哦。

*  SaaS (Software as a Service)，软件即服务模式

此类云平台提供给用户的就是一个现成的软件。你不用管它运行的环境，也不用管它是怎么开发的，用就行了。它一般按用户量，使用量或使用时长来收费。不同的SaaS平台提供的软件功能也不一样。一般大家常见的有云存储，云相册，在线Office等。

简单的说，就是本来软件/系统要安装在你本地，你才可以使用。现在你只需要连上网，就可以在线使用同样功能的软件/系统。对大型的系统，你不但省去了安装维护功能，也不用自己买服务器，云提供商还会提供其他服务来帮你使用软件。如果你是软件小白，不懂安装，更别提自己开发，那就只能采用SaaS服务。

我们再次请出房产商Z。这次Z不但提供了精装房，而且提供了饮食，影音娱乐。每天你要吃饭，Z直接送到你面前。你想看电影，打开电视就有。有没有一种当皇帝的感觉？这就是SaaS。当然这种模式也有缺点，就是每天你吃的菜得由Z决定，你可以选择的余地很小。看什么电影也是Z来决定。所以方便的同时，灵活度就小很多。

Apple的iCloud，Google的Google Doc是比较出名的SaaS云服务。国内的百度网盘也算是SaaS。在企业级平台上，Salesforce是最出名的SaaS平台，它提供了基于云的CRM（Customer Relationship Management）服务。

不同类型的”云”模式很难讲孰优孰劣，每个用户可以根据自己的能力和需要，来选取到底采用何种模式。当然还有一些更细的分类，比如Data as a Service, Storage as a Service等。这里就不赘述了。

开源IaaS平台OpenStack

很多人觉得”云”这个东西太高大上，只有大公司才会去玩，对于普通开发人员来说，只有使用的份。OpenStack的出现，降低了小公司搭建自己云平台的门槛。OpenStack是开源的，你可以用它来搭建IaaS平台。大家还记得什么是IaaS吧？其实阿里云背后的技术就是OpenStack，他们也给社区回馈很多改动的代码，这个值得称道。

OpenStack最初是由NASA（美国宇航局）和RackSpace（美国很牛X的IDC）贡献的。它不是一个独立的软件项目，而是一系列项目的集合。历史就不多说了，现在OpenStack基金会有好几百个会员，包括很多知名的大公司。企业可以用它来搭建面向互联网的公有云，比如阿里云。也可以用它搭建私有云。比如企业内部有一大批性能一般的服务器，可以把这些机器的资源统一管理起来，然后按需要创建虚拟机。虚拟机的性能完全可以超过其中任何一台主机。

OpenStack架构

OpenStack核心的组件主要有3个：

1.  Nova – 计算服务
2.  Swift – 存储服务
3.  Glance – 镜像服务

架构如下：

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在介绍这3个服务之前，先普及一个知识。大家平时买的电脑，包括了CPU，内存，硬盘等模块。CPU负责计算，硬盘负责存储，所以对使用的人来说，不会区分这两个资源。”云”平台虽然也是由一系列物理主机构成，但是它的计算资源和存储资源是分开来管理的。打个简单的比方（实际情况当然要复杂的多），你有4台2核CPU，40G硬盘的主机A，B，C，D组成”云”。现在你要申请4核CPU资源和60G存储资源。”云”平台很可能分配你主机A和B的CPU，主机C和D的硬盘，而且C上只给你分配了20G。但是你使用起来完全感觉不到这些，就像是在同一台物理主机上操作一样。其实你的CPU计算是分布式的，硬盘存储也是分布式的。两个分布式资源分别由不同的”云”平台服务负责分配管理。

Nova

这是OpenStack的计算控制器。它负责管理、启动、运行”云”实例，分配计算资源和网络资源，控制访问权限。客户端通过Nova API来与其交互。对于用户来说，Nova的功能类似于Amazon的EC2服务，提供用户虚拟机实例的使用。

Swift

这是OpenStack的对象存储系统。为OpenStack提供分布式的，最终一致的虚拟对象存储。内建了数据冗余备份和恢复，大文件存储等功能。对于用户来说，Swift的功能类似于Amazon的S3服务。借助于Swift，”云”上的虚拟机存储空间可以弹性扩容。

Glance

这是OpenStack的镜像管理系统。了解虚拟机技术的朋友们应该知道，运行中的虚拟机，可以保存为一个镜像。将来启动加载这个镜像，就立马恢复到保存时虚拟机的状态，避免环境重复搭建。Nova运行的实例，也可以保存为镜像。而这些镜像的管理（存储，查询，检索等），就由Glance负责。当用户启动一个镜像时，Nova API通过调用Glance API找到需要加载的镜像，并分配计算，网络等资源，将镜像加载到虚拟机实例中。

后记

最后提一下，OpenStack的唯一竞争对手，Apache CloudStack，由Citrix创建，也是一个值得关注的开源”云”项目。不过目前流行度还无法同OpenStack相比。

[MAC认证技术][MAC]

[接入与身份认证技术概述][Link 1]  
[边缘计算  一文简单读懂][Link 2]  
[Tomcat是如何运行的？整体架构又是怎样的？][Tomcat]

[支持百亿级别的 Java 分布式日志组件EasyLog][Java _EasyLog]

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戳这儿

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[Tomcat]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU2NDc4MjE2Ng%3D%3D&chksm=fc44f20acb337b1c480d9683b1175ebd65e327c9d7476229ee46a31c225cb79ad21975b835b5&idx=1&mid=2247485235&scene=21&sn=04fe6bb97509672b804d5a684a139331#wechat_redirect
[Java _EasyLog]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU2NDc4MjE2Ng%3D%3D&chksm=fc44f3f8cb337aeef810a1fecdf32a48e1d0e6b38fdb246bab36befdb279e90132465bb9761e&idx=1&mid=2247485121&scene=21&sn=d18334737e60acb605a495ab574263c9#wechat_redirect
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