OpenStack详解

1.OpenStack的介绍:

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。


2.OpenStack包含哪些节点:--->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)<---


3.OpenStack节点功能介绍:

  1.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

  2.计算节点负责虚拟机运行

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  3.网络节点负责对外网络与内网络之间的通信

  4.存储节点负责对虚拟机的额外存储管理等等

  

4.节点下包含的服务:

#########控制节点包括以下服务#########

   ①管理支持服务

        管理支持服务包含MySQL与Rabbit MQ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

        Rabbit MQ: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

        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×××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

        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

    ①Cinder

    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

    ②Swift

    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

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OpenStack服务详解:

    一、Horizon- (Dashboard)模块

作用:主要负责为Openstack用户提供UI服务,即管理控制台。在管理控制台的操作转换为后端API的调用。面向云管理员和普通用户。

UI服务

    服务名称:dashboard

    创建项目时名称:horizon

    服务功能:管理、控制OpenStack服务的Web控制面板

    相当于:相当于计算机的BIOS可以选择装机系统以及其他操作


    二、Keystone-身份服务模块:Keystone采用两种授权方式,一种基于用户名/密码,另一种基于令×××(Token)。

认证服务

    服务名称:keystone

    创建项目时名称:identity

    服务功能:为所有的OpenStack组件提供认证和访问策略服务

    相当于:计算机的用户认证,需要有合法的身份才能操作各个组件

  

  

认证基本概念:

①几个基本概念:

        用户:代表可以通过Keystone进行访问的人或程序,用户通过认证信息(如密码、API keys等)进行验证。

        租户:它是各个服务中的一些可以访问的资源的集合

        角色:它代表一组用户可以访问的资源的权限

    ②对访问请求的控制

        访问的对象:

            1.Service:即服务,如Nova、Glance、Swift。服务在KeyStone进行注册。

            2.Endpoint:可以理解它是一个服务暴露出来的访问点。如果需要一个访问一个服务则必须知道他的endpoint。

            3.Token:访问资源的令×××,相当于现实中的钥匙。具有时效性。

        一段时间有效可能过一段时间就无效。

    ③Keystone提供的服务

        1. Identity服务验证了身份验证凭证。

        2. Token服务将会验证并管理用于验证请求身份的令×××

        3. Catalog服务提供了可用于端点发现的服务注册表,各类服务需现在KeyStone上注册。

        4. Policy服务暴露了一个基于规则的身份验证引擎。觉得哪些用户有访问控制的权限。


三、Nova—计算服务

计算服务

    服务名称:nova

    创建项目时名称:compute

    服务功能:实例生命周期管理、计算资源管理、网络与授权管理

    相当于:在我这把它比作是个电源可以控制管理虚拟机开关,当然不止这些,它调度的是硬件资源

    ①Openstack的核心服务。主要功能包括:

        1.实例生命周期管理

        2.计算资源的管理

        3.向外提供REST风格的API

        这三个组件通过消息中间件rabbit MQ传输通信

    ②其中组件介绍

    Nova弹性云(OpenStack计算部件)包含以下主要部分:

        API Server(nova-API)位于表示层,用于接受外部请求

        消息队列(rabbit-mq server)

        运算工作站(nova-compute)负责虚拟机的创建和分配

        网络控制器(nova-network)

        卷管理(nova-volume)

        调度器(nova-scheduler)调度如选择哪个主机创建VM

    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。

四、Glance—镜像服务

镜像服务

    服务名称:glance

    创建项目时名称:image

    服务功能:虚拟机镜像发现、注册、检索系统

    相当于:卖系统盘的,里面有各种系统可以拿来装机 

        主要功能:

        1. 提供虚拟机镜像的存储、查询和检索服务。

        2. 为Nova组件提供服务。

        3. 依赖于存储服务和数据库。

        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。




    五、Swift—对象存储服务

        主要功能:提供高可用分布式对象存储服务。

        主要特点:无限可扩展,并且没有单点故障。不用担心存储的对象意外丢失,因为会有其他的备份。




    六、Cinder-块存储服务

块存储服务

    服务名称:cinder

    创建项目时名称:volume

    服务功能:提供云硬盘

    相当于:移动硬盘,插上去就能用

        主要功能:快速管理所有的块存储设备,为VM服务。

        总结“对象存储服务”和“块存储服务”区别:

            块存储服务:是本地的,它只能挂靠在VM上使用

            对象存储服务:主要存取分布式对象,在任意地方都可以发起请求去存储对象。


    七、Neutron—网络服务

网络服务

    服务名称:neutron

    创建项目时名称:network

    服务功能:负责虚拟机的网络

    相当于:网线

        主要功能:

            1. 提供云计算环境下的虚拟网络功能。

            2. 给每个租户独立的网络环境。


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