Openstack_基础理论

一.云计算

1.1 概述

云计算管理的是网络资源、存储资源、服务器资源等物理硬件资源。
可以使客户在任何时间任何地点，通过网络，获取所需要的资源或服务，并且按需分配，按用量进行收费。

1. 狭义的云计算：指IT基础设施的交付和使用模式
2. 广义的云计算：指服务的交付和使用模式
3. 云计算概述：it基础设施和交付和使用模式
   定义了资源池，用户借助于网络，调用资源池
   用户通过网络使用云资源池（根据自己的需求)
   租赁形式
   按量计费
   弹性伸缩

1.2 云计算服务模型

1）laas(基础架构)

• IT基础设施服务(处理能力、存储空间、网络资源)
  • 存储空间：对象存储，静态资源 图片、视频、音频，不能直接修改数据
  • 需要下载到本地/设备/终端，才可以修改，再上传
  • (一般是IT人员)

2)PaaS(平台服务)

• 把安装好开发环境的系统平台作为一种服务通过互联网提供给用户
• （一般是开发人员)

3)saas(软件即服务)

• 直接通过互联网为空户提供软件和应用程序服务
• (一般普通用户)

二 Openstack 概述

2.1 概述

1. 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。

2. 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。

2.2 分类

1. 公有云：对面客户
2. 私有云：只为企业内部使用，服务器是托管给阿里云维护
3. 专有云：也是为企业内部所使用，使用的服务器是客户自己的服务器
4. 混合云：公私都有
5. 混合云:例如银行
6. 覆盖了网络、虚拟化、操作系统、服务器等各个方面

2.3 Openstack服务

3.1 云计算服务模型

1. laaS (基础架构即服务)
   ① 提供底层IT基础设施服务，包括处理能力、存储空间、网络资源等
   ② 面向对象一般是IT管理人员
2. ■PaaS (平台即服务)
   ① ●把安装好开发环境的系统平台作为一种服务通过互联网提供给用户
   ② ●面向对象一般是开发人员
3. ■SaaS (软件即服务)
   ① ●直接通过互联网为用户提供软件和应用程序等服务
   ② ●面向对象一 般是普通用户

2.4 Openstack优势

1. 控制性：完全控制平台，提供API接口，方便第三方技术集成
2. 兼容性：兼容其他共有云，方便用户进行数据迁移
3. 可扩展性： 模块化设计，通过横向扩展，增加节点，添加资源
4. 灵活性：根据自己的需要，建立相应的基础设施，增加集群规模
5. 行业标准：众多IT领军企业已经加入到openstack项目

2.5 Openstack概念架构

1. Nova
   Nova是整个Openstack里面最核心的组件。当初Rackspace和NASA贡献代码时，NASA贡献的那部分就是Nova最早的代码（Rackspace贡献的代码是Swift）。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，它负责管理整个云的计算资源、网络、授权及测度。

2. Keystone
   Keystone为所有的OpenStack组件提供认证和访问策略服务，主要对(但不限于)Swift、Glance、Nova等进行认证与授权。

3. Horizon
   Horizon是一个用以管理、控制OpenStack服务的Web控制面板。用户可以通过这个界面对OpenStack状态进行查看和管理。

2.6 3个全局组件

1. keystone提供认证
2. ceilometer监控
3. horizon控制台，用户登录使用，控制组件和作用

2.7 核心组件

都是直接为虚拟机提供支持
创建虚拟机，需要网络镜像、两个存储、分别调用资源，统一给虚拟机，让虚拟机可创建

1. nova：调用glance功能，给虚拟机，接受来自于命令行，控制台，其他平台的需求
2. 控制台：提供需求，nova:完成需求

2.8 其他组件

• lronic裸金属服务，trove:小型数据库 heat，sahara:共同对数据处理和编排和分析

2.8.1设计基本原则

1. 按照不同的功能和通用性划分不同的项目，拆分子系统
2. 按照逻辑计划，规范子系统之间的通信
3. 通过分层设计整个系统架构
   ① 全局组件
   ② 核心组件
   ③ 其他支持组件

• 不同的功能子系统间提供统一的API接口

2.9 Openstack逻辑架构

1. 全局架构来看：OpenStack包括相互独立的服务组件。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。所以，API即是每个服务内部和外部的交界处，隔离了内外。

• 服务之间交互过程：每个服务又由若干组件组成，包含多个进程。每个服务至少有一个API进程，用于侦听API请求，对这些请求进行预处理，（预处理就是将请求暴露出来的API接口，给keystone进行认证，如果认证通过，则放入队列等待被处理。）
  然后将它们传送到自己服务后端的其他组件，对请求进行处理，而不是API进程去处理。也就是说除了认证服务，实际工作都是由具体的进程完成的

2. 服务内各个进程之间的通信：使用AMQP消息代理。服务的状态存储在数据库中。

3. 消息队列：常用的三种类型，包括rabbitmq、 rocketmq、kafka，是两个独立的服务之间，消息传递的载体，解决消息在传输是请求的高并发问题，会以容器的方式，存储消息列表包括（ 请求、交互、报文），划分重要等级放入队列中，逐个处理，处理完的会自动删除。

2.9.1 图解

1. 介绍了openstack原生架构的组件
   什么组件，组件功能——-点对点对接，通过api接口
2. 单个组件怎么对外提供服务
3. 单个组件进程之间的通信——服务状态存储再数据库中

2.9.2归纳

1.按分层介绍原生架构中的组件
2.组件之间对接(点到点)是使用API
3.单个组件内部，根据设计原则，分为多个子系统，子系统之间交互，通过AMQP(消息队列)进行的

2.10 Openstack物理架构

2.10.1图解

根据职能分类

1. 控制节点：管理openstack架构
2. 网络节点：复制各节点之间的通信/交互
3. 计算节点：主要负责承载实例，次要负责具体需求的处理
4. 存储节点：提供存储服务

三.OpenStack架构解析

3.1 四大节点

 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：

3.2控制节点

• 定位：运维人员通过控制节点从而控制整个openstack架构。
• 

1. 控制节点包括支持服务，基础服务，扩展服务和网络接口服务，外部的裸金属服务提供物理资源支撑。
2. 支持服务：包括数据库支持和通信支持，为整个节点提供数据存储服务和服务之间消息队列的通信服务。
3. 基础服务：为虚拟机提供基础的镜像、网络、计算资源；keystone负责整个架构的认证和授权，运维人员通过horizon可视化的界面进行管理。
4. 扩展服务：主要针对虚拟机的数据管理，heat进行数据的编排和管理。计量服务在此获取虚拟机的数据源，进行资源监控和计量，并记录。
5. 网络接口：专门管理节点的网络服务，用于联系控制其他节点。

3.3 基础管理服务

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，同时提供了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管理，，通常把该为DashBoard

3.4扩展管理服务

1. Cinder：提供管理块存储节点服务，同时提供Cinder在Horizon中的管理面板
2. Swift：提供管理对象存储节点服务，同时提供Swift在Horizon中的管理面板
3. Trove：提供管理数据库的节点服务，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，并且记录这些数据，对该数据进行分析，在一定的条件下，触发相应的动作

3.5 计算节点架构

计算节点包括Nova、Neutron、Telemeter三个服务

基础服务

1. 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，并且提供API与控制节点对接，有控制节点下发任务
2. Neotron：提供计算节点与网络节点之间的通信服务

扩展服务

1. 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

四.核心服务

4.1 Keystone概念

1. Keystone (OpenStack Identity Service)是OpenStack中的一个独立的提供安全认证的模块，主要负责openstack用户的身份认证、令牌管理、提供访问资源的服务目录、以及基于用户角色的访问控制。
2. Keystone类似一个服务总线，或者说是整个Openstack框架的注册表,其他服务通过keystone来注册其服务的Endpoint (服务访问的URL)，任何服务之间相互的调用，需要经过Keystone的身份验证，来获得目标服务的Endpoint来找到目标服务。

4.2 功能

1. 身份认证：负责令牌的发放和校验
2. 用户授权：授权用户有指定的可执行动作的范围
3. 用户管理：管理用户的账户
4. 服务目录：提供可用服务的API端点位置

4.3 Keystone工作流程

• 用户通过命令行或者horizon控制面板的方式登录openstack，凭借自己的证书（credentials）给keystone验证.
• Keystone对用户的证书验证，验证通过则会发布一个令牌（token）和用户所需服务的位置点（endpoint）给用户。
• 用户得到了位置点（endpoint）之后，携带自己的令牌，向nova发起请求，请求创建虚拟机。
• nova会拿着用户的token向keystone进行认证，看是否允许用户执行这样的操作。
• keystone认证通过之后，返回给nova，nova即开始执行创建虚拟机的请求。首先需要镜像资源，nova带着令牌（token）和所需要的镜像名向glance提出镜像资源的请求。
• glance会拿着token去向keystone进行认证，看是否允许提供镜像服务。keystone认证成功后，返回给glance。glance向nova提供镜像服务。
• 创建虚拟机还需要网络服务，nova携带token向neutron发送网络服务的请求
• neutron拿着nova给的token向keystone进行认证，看是否允许向其提供网络服务
• keystone认证成功后，返回给nuetron。nuetron则给nova提供网络规划服务。
• nova获取了镜像和网络之后，开始创建虚拟机，通过hypervisior可调用底层硬件资源进行创建。创建完成返回给用户，成功执行了用户的请求。

五总结

openstack:私有云开源，堆叠架构

5.1 核心:实例

5.1 OpenStack组件通信关系

1. 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。
2. 基于SQL的通信
   用于各个项目内部的数据库通信。
3. 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。

通过Native API实现通信
OpenStack各组件和第三方软硬件之间的通信。

5.2 云计算服务模型

1. ■laaS (基础架构即服务)
2. ■PaaS (平台即服务)
3. ■SaaS (软件即服务)

转自：
https://blog.csdn.net/weixin_56477161/article/details/119747841