OpenStack入門之初步認識

一、OpenStack 入門 之 基礎知識

二、OpenStack 入門 之 基本元件

三、OpenStack 入門 之 各元件解析（基礎）

四、OpenStack 入門 之 各元件解析（進階）

五、OpenStack 入門 之 實際操作

六、OpenStack 入門 之 擴充套件話題

七、OpenStack 入門 之 若干討論

寫在前面

從 OpenStack 基礎知識開始學起，剖析 OpenStack 架構，分析 OpenStack 的各個元件的功能、原理和使用方法，通過實戰演練來掌握 OpenStack 的部署和操作。為今後學習 OpenStack 的高階課程以及基於 OpenStack 構建企業級雲端計算系統打下基礎。

在接下來的幾天裡，我將會學到以下主要內容：

• OpenStack 基礎知識
• OpenStack 各元件間的關係
• OpenStack 各元件解析（基礎）
• OpenStack 各元件解析（進階）
• OpenStack 實際操作
• OpenStack 擴充套件話題

本次筆記的內容有：

• 瞭解 OpenStack 的歷史；
• 瞭解 OpenStack 的生態圈；
• 瞭解 OpenStack 管理的資源；
• 掌握 OpenStack 的基本元件。

1. 對OpenStack基本瞭解

OpenStack 是最火的開源軟體之一，活躍度呈指數級別上升； 是 一組開源專案，誕生之初是由兩個專案組成，目前十幾個專案； 是一個 雲作業系統，OpenStack is a cloud operating system that …

OpenStack 管理的資源不是單機的而是一個分佈的系統，把分佈的計算、儲存、網路、裝置、資源組織起來，形成一個完整的雲端計算系統；OpenStack 也提供一個 UI，這裡包括一個圖形化的 UI：Horizon，也提供命令列的介面，還提供了一套 API 支援使用者開發自己的軟體…

OpenStack 是用 Python 實現的軟體。（ 分散式系統的邏輯非常複雜，所以用更高階的語言去做，可以把精力更多的放在邏輯上，而不是說糾結與底層的細節，因為高階語言的底層機制已經優化的非常好了，C/C++ 寫出來的東西效能不一定就真高；事實上在分散式系統這個領域，有很多很好的例證，比方說 OpenStack 用 Python 寫的，Hadoop 使用 Java 寫的，UC Berkeley 的 Spark 使用 Scala 語言寫的，Twitter Storm 是用 Clojure 語言開發的，這些都是很著名的分散式系統，都是用的更高層的語言而不是 C ）

[ OpenStack 具有哪些特點呢？]

OpenStack 是一套框架 —— API，有下面這兩個特點：

1. 它是一箇中間層，可以建立、管理和銷燬虛擬機器，但是要完成這些操作需要依賴於第三方的 Hypervisor，通過這個 Hypervisor 去完成虛擬化的工作，OpenStack 並不能自己去提供一個虛擬化的執行環境，OpenStack 有個元件叫 Cinder（用來提供塊儲存服務的），但是 OpenStack 自己並不能進行資料的儲存和讀寫，它需要依賴一個實際的塊儲存裝置的支援，這個裝置可以是一個分散式的儲存系統，比如說 Ceph，也可以是一個儲存裝置，比如說 EMC 的 SAN，也可以是儲存伺服器的本地硬碟，但是它必須依賴一個儲存裝置的支援，OpenStack 本身並不具備這個功能。OpenStack 是一箇中間層。
2. 框架有一個很重要的特點，那就是它能提供一批 API 去支援應用的開發，這也是我們業內對框架的一個定義，OpenStack 當然也有這個特點，雲端計算的願景就是讓使用者能夠像用電一樣去使用計算，OpenStack 的設計也是朝著這個願景去做設計的，但是實際上我們平時是不能直接用電的，我們需要用的是電冰箱、電腦、電視等等這些電器。同理，對於雲端計算來說，提供 API 去支援開發應用這個事情就合情合理的非常的重要了，具有完備的 API 是 OpenStack 的突出優點。

[ OpenStack 不是什麼？]

1. 它不是虛擬化軟體（必須知道這點），OpenStack 雖然管理虛擬機器，但不具備虛擬化的功能，它給上層提供一個虛擬化的執行環境，必須得依賴一個第三方的虛擬化軟體來實現，比如預設支援的 Linux 核心虛擬機器，裝完 Linux 之後就自動帶了，整合到 Linux 核心裡面了（KVM），另外它還支援 Xen，還支援微軟的 Hyper-V，支援 VMware 的 Vshpere，還支援像 Linux Container 和 Docker 這樣輕量級的虛擬化技術。總之，OpenStack 本身不提供虛擬化，依賴第三方軟體。
2. 需要了解的第二層含義：這個雲化和虛擬化實際上是不一樣的，雲 != 虛擬化，雲化的目的是為了實現效用計算，彈性計算，動態資源排程，多租戶等這樣的一些特性；而虛擬化只是實現雲端計算的這些特性中的一個技術手段而已，而且它不是必需的。比方說 IBM 的 Softlayer 是 IBM 主推的雲服務之一，它中間有一個非常大的特點就是，它支援 Bare Metal Server，直譯過來就是 “金屬裸機”，也就是 Softlayer 在上面不做虛擬化，而是直接用物理伺服器來實現雲，直接給使用者、租戶提供的就是物理伺服器，Softlayer 也可以在上面來實現多租戶 、彈性計算等等特性。總之，Softlayer 沒有虛擬化，但是 Softlayer 也做了雲。第二個例子是 OpenStack 也有一個專案叫作 Ironic，是為了通過管理 “金屬裸機”來實現雲從而提出的專案。

2. OpenStack生態圈

一個成功的開源平臺，有三個要素組成，技術 + 生態 + 使用者； OpenStack 誕生於2010年；華為是 OpenStack 的黃金會員；

瞭解一下：

• 社群的組成
• 基金會的管理機構
• 專案的孵化

2-1. 社群組成

• 個人成員：2014.4/ E版本/2600+ ， 2014.4/ I版本/15000+
• 企業成員：白金成員（8個，不再增加），黃金成員（若干），企業贊助商（OpenStack 基金會主要的資金來源）

一家初創企業 UnitedStack 也是基於 OpenStack 做雲服務的，在國內也是雲端計算這塊有影響力的

2-2. 管理機構

• 技術委員會（Technical Committee，13個人組成，討論 OpenStack 的技術方向，還有一些跨專案的協作問題），
• 董事會（討論 OpenStack 的戰略佈局，基金會的運營，白金會員的任命，黃金會員的選舉，個人會員的選舉），
• 使用者委員會（User Committee，中國在西安有個正式的使用者組）；

2-3. 專案產生與發展

每個專案經過孵化階段以後才能夠整合釋出，OpenStack 為專案的孵化提供了一整套的基礎設施和資源，包括程式碼和文件的管理，還有配置管理，版本控制等等工具；這些基礎設施能夠支援全球範圍內的大規模的協作開發，這些基礎設施和工具本身也是代表了 IT 領域先進的生產工具；

每半年釋出一個版本，會由技術委員會和版本釋出經理以及專案的 TPL 來共同決定每個版本中間要釋出哪些 Feature。

3. OpenStack資源管理

OpenStack 作為一個作業系統，管理資源是它的首要任務；OpenStack 管理資源主要有三個方面：計算、儲存 和 網路。

OpenStack 對資源進行管理，並且以服務的形式提供給上層應用或者使用者去使用。這些資源的管理是通過 OpenStack 中的各個專案來實現的。其中計算資源管理相關的專案是 Nova（又稱為 OpenStack Compute）；儲存相關的主要有塊儲存服務 Cinder、物件儲存服務 Swift、映象儲存服務 Glance 這三種；

與網路相關的主要是一個和軟體定義網路相關的專案叫作 Neutron；另外，Nova 中間有一個管理網路的模組叫作 Nova Network，作為一個比較穩定的遺留元件仍在 OpenStack 裡面和 Neutron 並存，我們在小規模部署裡面經常為了追求這種穩定，並且減少工作量會去使用 Nova Network 這樣的一個元件來對網路資源進行管理。

OpenStack 提供的這些服務和公有云上的服務往往有一種對應關係，這裡以亞馬遜的公有云 AWS 為例，看一下 OpenStack 的服務和亞馬遜的服務之間的對應的關係：

說明：Keystone 是後臺的一個模組一個元件，在 AWS 的服務是看不見的，隱藏在叫作計費系統的後端（DOS系統的後端），AWS 在中國可以免費使用，可以體驗一下。 

4. OpenStack基本元件

OpenStack 核心的專案：Nova 、 Cinder、 Neutron、 Swift、 Keystone、 Glance、 Horizon

4-1. Nova

又被稱為 OpenStack Compute，主要作用是控制虛擬機器的建立，以及改變它的容量和配置，還可以做虛擬機器的銷燬，虛擬機器的整個生命週期都是由 Nova 來控制的；

Nova 的部署執行一般有兩種情況：一類是 Nova 作為 Controller 節點去執行，Controller 節點是用來控制其它的一些計算節點的；另外一類節點就是 Compute 節點，是計算節點，上面是執行實際的虛擬機器的；

[ 那麼有什麼區別呢？]

• 在 Compute 節點上部署的 Nova，它上面核心執行的一個東西叫作 Nova Compute，主要是為了去對虛擬機器進行控制，它去和 Hypevisor 進行互動，對虛擬機器進行控制；
• 在 Controller 上執行的 Nova 就相對複雜一些，它有 Scheduler、Conductor、Nova Cell；
• Scheduler 在使用者發起請求的時候決定這個虛擬機器應該在哪個機器上啟動，應該在哪個計算節點上啟動；
• Conductor 對所有的計算節點進行統一的管理；
• Nova Cell 的作用是級聯
• 控制節點：Scheduler（決定虛擬機器的啟動位置）、Conductor（對所有的計算節點進行統一管理）、Nova Cell（級聯）
• 計算節點：對虛擬機器進行控制

4-2. Cinder

Cinder 元件主要的用途是提供塊儲存服務，最核心的兩個部分是 Scheduler 和 Cinder Volume。有讀寫儲存服務請求的時候，Scheduler 決定通過哪個 Cinder Volume 進行讀取操作，Cinder Volume 是實際控制儲存的裝置。

4-3. Neutron

有一個非常火的概念叫作 SDN，軟體定義網路，Neutron 是在 OpenStack 裡邊的一個實現， 有一個很大的特點就是提供 Plugin 模組，這個是使用者可以自己去寫的。

4-4. Swift

Swift 是一個比較有趣的元件，從 OpenStack 的誕生之初就已經有 Swift 的這個專案了，但是它發展到現在還是比較獨立的，和其它元件的互動關係比較少，是一個相對獨立的發展套路，美國有一個公司叫作 SwiftStack，是專門用 Swift 來做的一個公司，Swift 是提供物件儲存服務的 ，提供一個類似於像亞馬遜 S3 或者像國內的七牛這樣的一個儲存服務。 其他的元件如果要用到物件儲存的時候，就去 Swift 裡邊去寫資料，讀資料； Swift 可以利用 Keystone 來做認證。

4-5. Glance

需要使用 Swift 最多的一個元件，主要是用 Swift 來存虛擬機器的映象、快照等等這樣一些東西。

4-6. Keystone

主要是為各個元件提供使用者的認證、建權等等這樣的一些服務。

4-7. Horizon

圖形介面。

4-8. Heat

是用來做各個服務的編排的。

4-9. Sahara

把 Hadoop 能夠放在 OpenStack 上去執行的一個元件。

4-10. 如圖所示

 

上面都只是對元件的簡介，後續部落格繼續深入剖析。