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全面认识openstack：OpenStack架构详解
日期：2019-12-11 00:00:00  发布人：admin  浏览量：240

OpenStack既是一个社区，也是一个项目和一个开源软件，提供开放源码软件，建立公共和私有云，它提供了一个部署云的操作平台或工具集，其宗旨在于：帮助组织运行为虚拟计算或存储服务的云，为公有云、私有云，也为大云、小云提供可扩展的、灵活的云计算。

OpenStackd开源项目由社区维护，包括OpenStack计算（代号为Nova），OpenStack对象存储（代号为Swift），并OpenStack镜像服务（代号Glance）的集合。 OpenStack提供了一个操作平台，或工具包，用于编排云。 下面列出Openstack的详细构架图

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Openstack的网络拓扑结构图

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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等等 控制节点架构： 控制节点包括以下服务 管理支持服务 基础管理服务 扩展管理服务

1）管理支持服务包含MySQL与Qpid两个服务 MySQL：数据库作为基础/扩展服务产生的数据存放的地方 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

2）基础管理服务包含Keystone，Glance，Nova，Neutron，Horizon五个服务

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的管理，通常把该服务称为DashBoard

3）扩展管理服务包含Cinder，Swift，Trove，Heat，Centimeter五个服务
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
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
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
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 网络节点架构 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 计算节点架构 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 存储节点架构 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 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

下面说一说Openstack的各个组件作用及关系 Openstack发展至今，总共集成了下面几个组件：
Nova - 计算服务 Neutron-网络服务 Swift - 对象存储服务 Cinder-块存储服务 Glance - 镜像服务 Keystone - 认证服务 Horizon - UI服务 Ceilometer-监控服务 Heat-集群服务 Trove-数据库服务 组件间的关系图如下： 重要组件介绍 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 keystone认证服务注意点： 服务入口：如Nova、Swift和Glance一样每个OpenStack服务都拥有一个指定的端口和专属的URL，我们称其为入口（endpoints）。 区位：在某个数据中心，一个区位具体指定了一处物理位置。在典型的云架构中，如果不是所有的服务都访问分布式数据中心或服务器的话，则也称其为区位。 用户：Keystone授权使用者 　　

PS：代表一个个体，OpenStack以用户的形式来授权服务给它们。用户拥有证书（credentials），且可能分配给一个或多个租户。经过验证后，会为每个单独的租户提供一个特定的令牌。 服务：总体而言，任何通过Keystone进行连接或管理的组件都被称为服务。举个例子，我们可以称Glance为Keystone的服务。 角色：为了维护安全限定，就云内特定用户可执行的操作而言，该用户关联的角色是非常重要的。 　

　PS：一个角色是应用于某个租户的使用权限集合，以允许某个指定用户访问或使用特定操作。角色是使用权限的逻辑分组，它使得通用的权限可以简单地分组并

绑定到与某个指定租户相关的用户。 租间：租间指的是具有全部服务入口并配有特定成员角色的一个项目。 　　PS：一个租间映射到一个Nova的“project-id”，在对象存储中，一个租间可以有多个容器。根据不同的安装方式，一个租间可以代表一个客户、帐号、组织或项目。 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�。涸鸸芾碚鲈频募扑阕试�、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：　 实例生命周期管理 计算资源管理 网络与授权管理 基于REST的API 异步连续通信 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。 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。 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组件 Swift账户 Swift容器 Swift对象 Swift代理 Swift RING 　　
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。 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
 

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