文章目录
- 一：openstack介绍
- 二：云计算模式
- 三：OpenStack 服务介绍
- 重要组件介绍
- 1：OpenStack认证服务（Keystone）
- 2： OpenStack计算设施----Nova
- 3： OpenStack镜像服务器----Glance
- 4：OpenStack存储设施----Swift
- 5：OpenStack管理的Web接口----Horizon
- 四：openstack基本架构
- 控制节点
- 计算节点
- 网络节点
- 存储节点
- 五：OpenStack 逻辑架构
- 六：OpenStack 组件通信关系
- 七：OpenStack 概念架构
一：openstack介绍
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。
二：云计算模式
- IaaS：基础设施即服务（个人比较习惯的）：用户通过网络获取虚机、存储、网络，然后用户根据自己的需求操作获取的资源
- PaaS：平台即服务：将软件研发平台作为一种服务， 如Eclipse/Java编程平台，服务商提供编程接口/运行平台等
- SaaS：软件即服务 ：将软件作为一种服务通过网络提供给用户，如web的电子邮件、HR系统、订单管理系统、客户关系系统等。用户无需购买软件，而是向提供商租用基于web的软件，来管理企业经营活动
三：OpenStack 服务介绍
服务 | 项目名称 | 描述 |
Computer(计算服务) | Nova | 负责实例生命周期的管理，计算资源的单位。对Hypervison进行屏蔽，支持多种虚拟化的技术（红帽默认为KVM），支持横向拓展 |
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 |
Idententity(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，且支持多认证机制 |
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，可进行方便的拓展，按需付费，支持多种后端存储 |
Object Storge(对象存储服务) | swift | 为openstack 提供云的弹性存储，支持群集无单点故障 |
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用户提供记账用途 |
OpenStack 架构由大量开源项目组成。其中包含 6 个稳定可靠的核心服务，用于处理计算、网络、存储、身份和镜像； 同时，还为用户提供了十多种开发成熟度各异的可选服务。OpenStack 的 6 个核心服务主要担纲系统的基础架构，其余项目则负责管理控制面板、编排、裸机部署、信息传递、容器及统筹管理等操作
重要组件介绍
1：OpenStack认证服务（Keystone）
Keystone为所有的OpenStack组件提供认证和访问策略服务，它依赖自身REST（基于Identity API）系统进行工作，主要对（但不限于）Swift、Glance、Nova等进行认证与授权。事实上，授权通过对动作消息来源者请求的合法性进行鉴定。下图显示了身份认证服务流程：
Keystone采用两种授权方式，一种基于用户名/密码，另一种基于令牌（Token）。
除此之外，Keystone提供以下三种服务：
- 令牌服务：含有授权用户的授权信息
- 目录服务：含有用户合法操作的可用服务列表
- 策略服务：利用Keystone具体指定用户或群组某些访问权限
2： OpenStack计算设施----Nova
Nova是OpenStack计算的弹性控制器。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，这就意味着Nova以管理平台的身份登场，负责管理整个云的计算资源、网络、授权及测度。虽然Nova本身并不提供任何虚拟能力，但是它将使用libvirt API与虚拟机的宿主机进行交互。Nova通过Web服务API来对外提供处理接口，而且这些接口与Amazon的Web服务接口是兼容的。
- 功能及特点：
1：实例生命周期管理
2：计算资源管理
3：网络与授权管理
4：基于REST的API 异步连续通信
5：支持各种宿主：Xen、XenServer/XCP、KVM、UML、VMware vSphere及Hyper-V
Nova弹性云（OpenStack计算部件）包含以下主要部分：
API Server（nova-api）
消息队列（rabbit-mq server）
运算工作站（nova-compute）
网络控制器（nova-network）
卷管理（nova-volume）
调度器（nova-scheduler）
解释如下：
1）API服务器（nova-api）
API服务器提供了云设施与外界交互的接口，它是外界用户对云实施管理的唯一通道。通过使用web服务来调用各种EC2的API，接着API服务器便通过消息队列把请求送达至云内目标设施进行处理。作为对EC2-api的替代，用户也可以使用OpenStack的原生API，我们把它叫做“OpenStack
API”。2）消息队列（Rabbit MQ Server）
OpenStack内部在遵循AMQP（高级消息队列协议）的基础上采用消息队列进行通信。Nova对请求应答进行异步调用，当请求接收后便则立即触发一个回调。由于使用了异步通信，不会有用户的动作被长置于等待状态。例如，启动一个实例或上传一份镜像的过程较为耗时，API调用就将等待返回结果而不影响其它操作，在此异步通信起到了很大作用，使整个系统变得更加高效。3）调度器（nova-scheduler）
调度器负责把nova-API调用送达给目标。调度器以名为“nova-schedule”的守护进程方式运行，并根据调度算法从可用资源池中恰当地选择运算服务器。有很多因素都可以影响调度结果，比如负载、内存、子节点的远近、CPU架构等等。强大的是nova调度器采用的是可插入式架构。
目前nova调度器使用了几种基本的调度算法： 随机化：主机随机选择可用节点； 可用化：与随机相似，只是随机选择的范围被指定；
简单化：应用这种方式，主机选择负载最小者来运行实例。负载数据可以从别处获得，如负载均衡服务器。4）运算工作站（nova-compute）
运算工作站的主要任务是管理实例的整个生命周期。他们通过消息队列接收请求并执行，从而对实例进行各种操作。在典型实际生产环境下，会架设许多运算工作站，根据调度算法，一个实例可以在可用的任意一台运算工作站上部署。5）网络控制器（nova-network）
网络控制器处理主机的网络配置，例如IP地址分配，配置项目VLAN，设定安全群组以及为计算节点配置网络。6）卷工作站（nova-volume）
卷工作站管理基于LVM的
实例卷，它能够为一个实例创建、删除、附加卷，也可以从一个实例中分离卷。卷管理为何如此重要？因为它提供了一种保持实例持续存储的手段，比如当结束一个
实例后，根分区如果是非持续化的，那么对其的任何改变都将丢失。可是，如果从一个实例中将卷分离出来，或者为这个实例附加上卷的话，即使实例被关闭，数据
仍然保存其中。这些数据可以通过将卷附加到原实例或其他实例的方式而重新访问。因此，为了日后访问，重要数据务必要写入卷中。这种应用对于数据服务器实例的存储而言，尤为重要。
3： OpenStack镜像服务器----Glance
OpenStack镜像服务器是一套虚拟机镜像发现、注册、检索系统，我们可以将镜像存储到以下任意一种存储中：
- 本地文件系统（默认）
- S3直接存储
- S3对象存储（作为S3访问的中间渠道）
- OpenStack对象存储等等。
功能及特点：
提供镜像相关服务。
Glance构件：
1）Glance-API：
主要负责接收响应镜像管理命令的Restful请求，分析消息请求信息并分发其所带的命令（如新增，删除，更新等）。默认绑定端口是9292。
2）Glance-Registry：
主要负责接收响应镜像元数据命令的Restful请求。分析消息请求信息并分发其所带的命令（如获取元数据，更新元数据等）。默认绑定的端口是9191。
4：OpenStack存储设施----Swift
Swift为OpenStack提供一种分布式、持续虚拟对象存储，它类似于Amazon Web Service的S3简单存储服务。Swift具有跨节点百级对象的存储能力。Swift内建冗余和失效备援管理，也能够处理归档和媒体流，特别是对大数据（千兆字节）和大容量（多对象数量）的测度非常高效。
swift功能及特点：
- 海量对象存储
- 大文件（对象）存储
- 数据冗余管理
- 归档能力-----处理大数据集
- 为虚拟机和云应用提供数据容器
- 处理流媒体
- 对象安全存储
- 备份与归档
- 良好的可伸缩性
Swift服务器
Swift代理服务器
用户都是通过Swift-API与代理服务器进行交互，代理服务器正是接收外界请求的门卫，它检测合法的实体位置并路由它们的请求。
此外，代理服务器也同时处理实体失效而转移时，故障切换的实体重复路由请求。Swift对象服务器
对象服务器是一种二进制存储，它负责处理本地存储中的对象数据的存储、检索和删除。对象都是文件系统中存放的典型的二进制文件，具有扩展文件属性的元数据（xattr）。注意：xattr格式被Linux中的ext3/4，XFS，Btrfs，JFS和ReiserFS所支持，但是并没有有效测试证明在XFS，JFS，ReiserFS，Reiser4和ZFS下也同样能运行良好。不过，XFS被认为是当前最好的选择。
Swift容器服务器
容器服务器将列出一个容器中的所有对象，默认对象列表将存储为SQLite文件（译者注：也可以修改为MySQL，安装中就是以MySQL为例）。容器服务器也会统计容器中包含的对象数量及容器的存储空间耗费。Swift账户服务器 账户服务器与容器服务器类似，将列出容器中的对象。
Ring（索引环）
Ring容器记录着Swift中物理存储对象的位置信息，它是真实物理存储位置的实体名的虚拟映射，类似于查找及定位不同集群的实体真实物理位置的索引服务。这里所谓的实体指账户、容器、对象，它们都拥有属于自己的不同的Rings。
5：OpenStack管理的Web接口----Horizon
Horizon是一个用以管理、控制OpenStack服务的Web控制面板，它可以管理实例、镜像、创建密匙对，对实例添加卷、操作Swift容器等。除此之外，用户还可以在控制面板中使用终端（console）或VNC直接访问实例。
总之，Horizon具有如下一些特点：
- 实例管理：创建、终止实例，查看终端日志，VNC连接，添加卷等
- 访问与安全管理：创建安全群组，管理密匙对，设置浮动IP等
- 偏好设定：对虚拟硬件模板可以进行不同偏好设定
- 镜像管理：编辑或删除镜像
- 查看服务目录
- 管理用户、配额及项目用途
- 用户管理：创建用户等
- 卷管理：创建卷和快照
- 对象存储处理：创建、删除容器和对象
- 为项目下载环境变量
四：openstack基本架构
通过消息队列和数据库，各个组件可以相互调用，互相通信。每个项目都有各自的特性，大而全的架构并非适合每一个用户，如Glance在最早的A、B版本中并没有实际出现应用，Nova可以脱离镜像服务独立运行。当用户的云计算规模大到需要管理多种镜像时，才需要像Glance这样的组件。
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
- 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
- 控制节点包括以下服务
- 管理支持服务
管理支持服务包含MySQL与Qpid两个服务：
1：MySQL：数据库作为基础/扩展服务产生的数据存放的地方2： Qpid：消息代理(也称消息中间件)为其他各种服务之间提供了统一的消息通信服务
- 基础管理服务
基础管理服务包含Keystone，Glance，Nova，Neutron，Horizon五个服务
1： 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2：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
3：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
4： 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Neutron在Horizon的管理面板
5：Horizon：控制台服务，提供了以Web的形式对所有节点的所有服务的管理，通常把该服务称为DashBoard
3：扩展管理服务
扩展管理服务包含Cinder，Swift，Trove，Heat，Centimeter五个服务
1：Cinder：提供管理存储节点的Cinder相关，同时提供Cinder在Horizon中的管理面板
2：Swift：提供管理存储节点的Swift相关，同时提供Swift在Horizon中的管理面板
3： Trove：提供管理数据库节点的Trove相关，同时提供Trove在Horizon中的管理面板
4：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。
5：Centimeter：提供对物理资源以及虚拟资源的监控，并记录这些数据，对该数据进行分析，在一定条件下触发相应动作
控制节点一般来说只需要一个网络端口用于通信/管理各个节点
计算节点
- 计算节点：负责虚拟机运行
计算节点包含Nova，Neutron，Telemeter三个服务
1）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，并提供API与控制节点对接，由控制节点下发任务
Neutron：提供计算节点与网络节点之间的通信服务
2）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
计算节点包含最少两个网络端口
eth0：与控制节点进行通信，受控制节点统一调配
eth1：与网络节点，存储节点进行通信
网络节点
- 网络节点; 负责对外网络与内网络之间的通信
网络节点仅包含Neutron服务
Neutron：负责管理私有网段与公有网段的通信，以及管理虚拟机网络之间的通信/拓扑，管理虚拟机之上的防火等等
网络节点包含三个网络端口
eth0：用于与控制节点进行通信
eth1：用于与除了控制节点之外的计算/存储节点之间的通信
eth2：用于外部的虚拟机与相应网络之间的通信
存储节点
- 存储节点 :负责对虚拟机的额外存储管理
存储节点包含Cinder，Swift等服务
Cinder：块存储服务，提供相应的块存储，简单来说，就是虚拟出一块磁盘，可以挂载到相应的虚拟机之上，不受文件系统等因素影响，对虚拟机来说，这个操作就像是新加了一块硬盘，可以完成对磁盘的任何操作，包括挂载，卸载，格式化，转换文件系统等等操作，大多应用于虚拟机空间不足的情况下的空间扩容等等
Swift：对象存储服务，提供相应的对象存储，简单来说，就是虚拟出一块磁盘空间，可以在这个空间当中存放文件，也仅仅只能存放文件，不能进行格式化，转换文件系统，大多应用于云磁盘/文件
存储节点包含最少两个网络接口
eth0：与控制节点进行通信，接受控制节点任务，受控制节点统一调配
eth1：与计算/网络节点进行通信，完成控制节点下发的各类任务
五：OpenStack 逻辑架构
- OpenStack包括若干个称为OpenStack服务的独立组件。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。 - 每个OpenStack服务又由若干组件组成。包含多个进程。所有服务至少有一个API进程，用于侦听API请求,对这些请求进行预处理，并将它们传送到该服务的其他组件。除了认证服务,实际工作都是由具体的进程完成的
- 至于一个服务的进程之间的通信，则使用AMPD消息代理，服务的状态存储在数据库中
六：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。
x；
■通过Native API实现通信
OpenStack各组件和第三方软硬件之间的通信。
七：OpenStack 概念架构
云平台用户在经过Keystone服务认证授权后，通过Horizon或者Reset API模式创建虚拟机服务，创建过程中包括利用Nova服务创建虚拟机实例，虚拟机实例采用Glance提供镜像服务，然后使用Neutron为新建的虚拟机分配IP地址,并将其纳入虚拟网络中，之后在通过Cinder创建的卷为虚拟机挂载存储块,整个过程都在Ceilometer模块资源的监控下，Cinder产生的卷(Volume) 和
Glance提供的镜像(Image) 可以通过Swift的对象存储机制进行保存。
红色方框为全局组件
keystone：为所有服务模块提供认证与授权
ceilometer：度量、监控所有数据资源
horizon ：UI平台管理，提供一个web管理页面，与底层交互
紫色方框为外部辅助组件
ironic 提供裸金属环境
trove 提供管理数据库服务（控制关系型和非关系型数据库）
heat，sahara 提供对数据管理和编排
蓝色方框为内部核心组件
glance：存储和检索虚拟机磁盘镜像
neutron：提供网络连接服务
swift：通过一个 RESTful,基于HTTP的应用程序接口存储和任意检索的非结构化数据对象
cinder：提供持久性存储资源
nova：管理实例的生命周期，并负责调取以上四个资源给虚拟机使用。
