第一章 OpenStack基礎
- OpenStack管理的資源及提供的服務
OpenStack做為一個操作系統(tǒng)冒掌，它管理的資源主要有三個方面：計算歪今，存儲萧锉，網(wǎng)絡端逼。OpenStack管理這些資源并提供給上層應用或用戶去使用朗兵。這些資源管理是通過OpenStack中的各個項目來實現(xiàn)的。其中計算資源管理相關項目是Nova顶滩；存儲相關的主要有塊存儲服務Cinder,對象存儲服務Swift和鏡像存儲服務Glance矛市；與網(wǎng)絡相關的主要是一個和軟件定義網(wǎng)絡相關的項目Neutron(原名叫Qauntum)。另外Nova中有一個管理網(wǎng)絡的模塊叫做NovaNetwork诲祸，它做為一個比較穩(wěn)定的遺留組件浊吏，現(xiàn)在仍然在OpenStack里和Neutron并存，在小規(guī)模部署里面救氯，為了追求穩(wěn)定和減少工作量會去使用它對網(wǎng)絡資源進行管理找田。
2.OpenStack資源VS公有云資源:
- OpenStack基本組件
1） Nova（OpenStack Compute）:
它是OpenStack里最核心的項目， 主要作用是控制虛擬機的創(chuàng)建以及改變他的容量和配置着憨；它還可以做虛擬機的銷毀墩衙，即虛擬機的整個生命周期都是由Nova來控制的。Nova的部署和運行一般有兩種情況：一種是作為Controller節(jié)點去運行，它的核心部分主要有Scheduler(決定將要啟動的虛擬機調(diào)度到哪個物理節(jié)點上),Conductor(對所有的計算節(jié)點進行統(tǒng)一管理)漆改，NovaCell(級聯(lián))心铃，用這些來控制其它一些運算節(jié)點。另外一種是作為Compute節(jié)點運行挫剑，它的核心部分是Nova Compute去扣，用來控制運行實際的虛擬機。
2） Cinder:
它主要用途是用來提供塊存儲服務樊破。它最核心的兩個部分是Scheduler和Cinder Volume愉棱。此處Scheduler的功能和Nova的Scheduler功能接近，用來決定通過哪個Cinder Volume進行讀取操作哲戚。而Cinder Volume是實際控制存儲設備的節(jié)點奔滑。
3） Neutron
它是當下流行的SDN(軟件定義網(wǎng)絡)在OpenStack里的一個實現(xiàn)。Neutron有一個很大特點就是它提供了Plugin組件/模塊（用戶可以自定義）顺少。
4） Swift
相對獨立的一個組件朋其，它和其他組件的交互關系比較少。它提供對象存儲服務脆炎，類似于亞馬遜S3或者國內(nèi)七牛這樣一個存儲服務令宿。
5） Glance
它是OpenStack里面使用Swift最多的組件，它主要是用Swift來存儲虛擬機的鏡像和快照等腕窥。
6） Keystone
它主要是為各個組件提供用戶的認證粒没，建權等服務。
7） Horizon
它是一個圖形界面簇爆。
8） 其它組件
Heat: 用來做各個服務的編排癞松。
Sahara: 使Hadoop能夠在OpenStack上運行。
……
第二章 OpenStack架構分析
1.OpenStack組件間的邏輯關系
以E版本為例入蛆，含七大基本組件：
Dashboard(即Horizon)响蓉；Identity(即keystone)compute(即Nova)；Image(即Glance)哨毁；Object Storage(即Swift)枫甲；Network(即Neutron)；Block Storage(即Clinder)扼褪；
*注：其中Network(即Neutron)和Block Storage(即Clinder)分別是從Compute Network和Compute Vloume發(fā)展出來的想幻。但Network組件并沒有直接去替換Compute Network，它是相對獨立的（也是當下流行的SDN）的一個項目话浇，它為Compute提供網(wǎng)絡連接脏毯，提供網(wǎng)絡資源管理這些服務。而Block Storage則替換了Compute Vloume幔崖，它為Compute提供塊存儲服務食店。
- OpenStack的API
1）OpenStack各組件間通過相互調(diào)用API實現(xiàn)通信渣淤。OpenStack的API是基于HTTP協(xié)議的RESTful Web API。（REST:表現(xiàn)狀態(tài)傳輸VS另外一種Web服務接口協(xié)議：SOAP）
2）REST架構里對資源的操作包括獲取吉嫩，創(chuàng)建价认，修改和刪除。正好對應HTTP里提供的GET,POST,PUT,DELETE方法自娩。所以用HTTP來實現(xiàn)REST是比較方便的用踩。
3）RESTful Web API主要有以下三個要點：
①資源地址（即資源的URI）：如以http開頭的地址
②傳輸資源的表現(xiàn)形式(即Web服務接受與返回的互聯(lián)網(wǎng)媒體類型）:JSON, XML等。
③對資源的操作(即Web服務在該資源上所支持的一系列請求方法)：如GET,POST,PUT或DELETE
4）調(diào)用及調(diào)試API的方式
①curl命令：linux下發(fā)送http請求并接受響應的命令行工具
②OpenStack命令行客戶端：python寫的命令行客戶端
③FireFox或Chrome瀏覽器的REST客戶端：圖形界面
④OpenStack的SDK： 不要手寫代碼發(fā)送HTTP請求調(diào)用REST接口椒功，省去一些諸如Token等數(shù)據(jù)的管理工作，能夠很方便地基于OpenStack做開發(fā)智什。
3.OpenStack組件間的通信關系
OpenStack組件間的通信關系分為四類：
1）基于HTTP協(xié)議的通信
① 出現(xiàn)在各個組件API之間的調(diào)用动漾。最常見的是通過Horizon(或說命令行接口)對各組件進行操作的時候產(chǎn)生的通信；另外就是各組件通過Keystone對用戶身份進行校驗的時候產(chǎn)生的通信荠锭；還有就是Nova Compute在獲取鏡像的時候?qū)lance API的調(diào)用及Swift數(shù)據(jù)的讀寫也是通過HTTP協(xié)議的RESTful Web API來進行的旱眯。
2）基于(消息隊列)AMQP協(xié)議的通信
① 主要是每個項目內(nèi)部各個組件之間的通信。例如Nova的Nova Compute和Scheduler之間及Scheduler和Cinder Volume之間证九。（注意：由于Cinder是從Nova Volume演化出來的删豺，所以Cinder和Nova之間也有通過AMQP協(xié)議通信的關系）
② AMQP協(xié)議進行通信也屬于面向服務的架構，所以雖然大部分通過AMQP協(xié)議進行通信的組件屬于同一個項目愧怜，但是并不要求它們安裝部署在同一個節(jié)點上呀页。如NovaCompute 和Nova Conductor反而反而通常要求它們不能部署在同一個節(jié)點上；而實際上Nova Conductor和Nova Scheduler也可以放到不同的節(jié)點上拥坛，這有利于系統(tǒng)的橫向擴展蓬蝶，我們可對其中的各個組件分別按照它們的負載情況進行橫向擴展。（用不同數(shù)量的節(jié)點去承載它們這些服務）
③ OpenStack并沒有規(guī)定AMQP協(xié)議的實現(xiàn)猜惋，我們經(jīng)常使用的是private MQ丸氛，實際用戶可根據(jù)自身情況選擇其它的消息中間件。
3）基于數(shù)據(jù)庫連接的通信（主要是SQL）
① 出現(xiàn)在各個組件和數(shù)據(jù)庫之間著摔，這些通信大多也屬于項目內(nèi)部缓窜，和前面基AMQP的類似。它也不要求數(shù)據(jù)庫和項目其它組件安裝在同一個節(jié)點上谍咆，它也可以分開安裝禾锤，甚至我們還可專門部署這個數(shù)據(jù)庫服務器，把這些數(shù)據(jù)庫服務放在上面摹察，然后之間是通過基于SQL的這些連接來進行通信时肿。
② OpenStack同樣沒有規(guī)定必須使用哪種數(shù)據(jù)庫，我們通常使用的是MySQL港粱，實際用戶可根據(jù)自身情況選擇其它的數(shù)據(jù)庫螃成。
4）基于第三方API（或稱為NativeAPI）進行通信
① 出現(xiàn)在各OpenStack各組件和第三方的軟件或硬件之間旦签。如Cinder和存儲后端設備之間的通信；又如Neutron的agent(或者說插件)和網(wǎng)絡設備之間的通信寸宏。這些通信都需要調(diào)用第三方設備或第三方軟件的API（Native API）宁炫。
- OpenStack中幾種不同的存儲
1）OpenStack的三種存儲服務：Glance,Swift,Cinder
① Glance(鏡像存儲): 一個鏡像管理服務，本身不具備存儲功能氮凝，它的后端可以接其它的存儲系統(tǒng)羔巢，可以是存儲設備，本地存儲罩阵，Swift竿秆，也可以是亞馬遜S3等。
附:三種存儲概念：
文件系統(tǒng)：（有POSIX接口）如Glance里的GFS稿壁，Hadoop里的HDFS
塊存儲：如EMC設備幽钢，華為的SAN設備，NetApp傅是；“散存儲”一般都提供塊存儲匪燕。
對應Cinder，其實Cinder本身也并不是提供數(shù)據(jù)存儲的喧笔，它也需要接一個存儲的后端帽驯，即EMC的散設備等，及最新流行的開源的分布式存儲Ceph(可提供塊存儲服務)书闸。
對象存儲：對應Swift尼变，典型代表如亞馬遜的AWS S3。它是通過RESTful Web API去訪問的浆劲，它的優(yōu)勢在于可以很方便地去訪問存儲的數(shù)據(jù)享甸。
② Cinder
給OpenStack提供塊存儲的接口。它有一個很重要的功能叫卷管理功能梳侨。虛擬機并不直接去使用存儲設備（或使用后端的存儲系統(tǒng)）蛉威，它使用的是虛擬機上的塊設備，可稱為卷(Volume）走哺，實際上Cinder就是去創(chuàng)建和管理這些Volume蚯嫌，并且把它掛載到虛擬機上。
③ Swift
提供對象存儲服務丙躏。如果使用文件系統(tǒng)择示，當數(shù)據(jù)量特別大的時候，存儲性能會急劇下降晒旅。而對象存儲拋棄了目錄樹的結(jié)構栅盲，用一種扁平化的結(jié)構去管理數(shù)據(jù)。實際上Swift只有三層結(jié)構：Account(關聯(lián)賬戶), Container(容器废恋，對Object分類), Object (最終的數(shù)據(jù)/即文件)谈秫。
- OpenStack工作流程
OpenStack工作流程 相當復雜（有五十多個步驟）扒寄。虛擬機創(chuàng)建的四個階段 :
scheduling , networking ,block_device_mapping, spawing
- OpenStack的部署架構
1）OpenStack各個項目，組件按一定方式安裝到實際的服務器節(jié)點上拟烫，實際的存儲設備上该编，然后通過網(wǎng)絡把它們連接起來，這就是OpenStack的部署架構硕淑。
2）OpenStack部署分為單節(jié)點部署和多節(jié)點部署（集群部署）
3）OpenStack的部署架構不是一層不變的课竣，而是根據(jù)實際需求設計不同的實施方案。
4）OpenStack的簡單部署架構：
附：三種網(wǎng)絡：
①(綠色)管理網(wǎng)絡：OpenStack的管理節(jié)點(或管理服務)對其它的節(jié)點進行管理的網(wǎng)絡置媳。它們之間有如不同組件之間的API調(diào)用于樟，虛擬機之間的遷移等
②（藍色）存儲網(wǎng)絡：是計算節(jié)點，訪問存儲服務的網(wǎng)絡拇囊。包括向存儲設備里讀寫數(shù)據(jù)的流量基本上都需要從存儲網(wǎng)絡走迂曲。
③（黃色）服務網(wǎng)絡：是由OpenStack去管理的這些虛擬機對外提供服務的網(wǎng)絡。
四種節(jié)點：
①控制節(jié)點：是OpenStack的管理節(jié)點寂拆，先前介紹的OpenStack大部分服務都是運行在控制節(jié)點上奢米。如keystone認證服務抓韩，Glance管理服務等纠永。
注：特別的，Nova和Neutron這兩個組件必須采用分布式部署谒拴。
對于Nova尝江，因為Nova-Compute是控制和管理虛擬機的，所以它必須部署在計算節(jié)點上英上，而Nova其它幾個服務則應該部署在控制節(jié)點上炭序。特別要強調(diào)的是，Nova-Compute和Nova-Conductor一定不能部署在同一個節(jié)點上苍日，因為二者分開的目的就是為了解耦惭聂。
對于Neutron，Neutron的插件或Agent需要部署在網(wǎng)絡節(jié)點和計算節(jié)點上相恃，而其它部分辜纲，如Neutron Server可以部署在控制節(jié)點上。
②計算節(jié)點：指實際運行虛擬機的節(jié)點拦耐，就是OpenStack的管理的那些虛擬機實際上最后是在計算節(jié)點上運行的耕腾。
③存儲節(jié)點：可以是提供對象存儲的Swift的節(jié)點，或者是Swift集群的Proxy節(jié)點杀糯，也可以是一個其它服務的存儲后端扫俺。
④ 網(wǎng)絡節(jié)點：主要是實現(xiàn)網(wǎng)關和路由的功能。
5）OpenStack的復雜部署架構：要點如下：
①規(guī)模較大的情況下固翰，把各種管理服務部署到不同的服務器上狼纬。
② 把OpenStack的同一個服務部署到不同的節(jié)點上羹呵，形成雙機熱備或者多機熱備的高可用集群。（或者可用負載均衡集群的方式去實現(xiàn)高可用）
③ 在復雜的數(shù)據(jù)中心環(huán)境中畸颅，考慮如何與第三方服務進行對接和集成担巩。（如LDAP服務，DNS服務等）
第三章 OpenStack各組件解析（基礎）
1.Nova組件解析
- Nova的架構
除了先前介紹的七大組件外没炒，在此補充兩個組件：nova-conslole涛癌，nova-consoleauth，它們的作用是通過支持VNC 或SPICE（獨立計算環(huán)境簡單協(xié)議）客戶端來訪問虛擬機界面送火。
SPICE協(xié)議支持USB設備和多屏顯示等功能拳话，使用它需修改nova.conf文件。 - Nova對虛擬機的調(diào)度機制
①placement (放置): 把虛擬機放在哪個物理機上啟動
②migration(遷移):從哪個物理機遷移到哪個物理機
*實際上Nova中的調(diào)度器(Scheduler)只完成了placement (放置)的工作种吸，migration(遷移)實際上是由其它組件協(xié)同完成的弃衍。
**配置Nova.conf文件：Nova-Scheduler基于Filters對虛擬機進行調(diào)度的機制分為兩步，第一步是通過Filters篩選宿主機(含有Compute)這坚俗，第二步是對虛擬機進行排序镜盯，Nova中該排序叫稱重（weighting），最終完成調(diào)度算法猖败，決定了應用哪臺宿主機上啟動哪臺虛擬機速缆。
注：在nova.conf中可以通過ram_allocation_ratio參數(shù)設置內(nèi)存的超配比例，其前提是使用RamFilter恩闻。
- Swift組件解析
1）Swift歷史相對較長艺糜，比較獨立，它和其它組件的耦合度比較低幢尚，有自己完整的存儲體系破停，不依賴第三方軟件或設備（如不依賴keystone做用戶認證和建權）。
★對象存儲：采用RESTful接口尉剩，支持直接從互聯(lián)網(wǎng)訪問存儲系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的讀寫真慢。
2）Swift接口：它和其它組件接口類似，也是RESTful的Web API理茎，總共有四個部分組成：第一個是HTTP操作（GET,POST,PUT或DELETE）黑界；第二個是認證信息（主要是用戶的身份信息）；第三個是指示資源地址的URL（包含域名或地址及Account, Container,Object）功蜓；第四個是（可選項）數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)园爷。
3）Swift其它要點：
Swift的架構：整體架構是RESTful API，它是通過一個叫Proxy Server來實現(xiàn)的式撼。（可對它進行擴展童社，做Load Balancer，用它去接收上面的HTTP請求著隆，然后把請求轉(zhuǎn)發(fā)到實際的StorageServer上）
搭建Swift時的注意事項：
a.（小規(guī)模集群）采用全對等架構扰楼，即它的每個(Server)節(jié)點都一樣呀癣。
b.用Load Balancer把服務器組成一個集群。
c. （小規(guī)模集群）每個服務器是一個zone弦赖。
d. 小規(guī)模Swift集群项栏，服務器數(shù)量最少是5個。（或說最小集群是五個服務器）
e. 不要用虛擬機和RAID蹬竖。（不要把Swift放到虛擬機里去做實現(xiàn)沼沈。）
附：Swif 2.0的新功能：
a. 存儲策略（核心功能）：讓用戶能夠選擇數(shù)據(jù)的存儲策略。 - Cinder組件解析
1）傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的存儲設備：SAN或盤陣币厕，指一類設備列另，通過網(wǎng)絡連接給服務器提供存儲空間。SAN設備和服務器之間的網(wǎng)絡連接主要有兩種形式旦装，第一種叫Fibre Channel（FC）页衙，用專用光線連接網(wǎng)絡; 另外一種叫iSCSI，基于以太網(wǎng)協(xié)議/IP協(xié)議阴绢。
注：Cinder存儲服務可以為虛擬機提供云硬盤店乐。
2）Cinder API
①不同于Swift的RESTful API，它提供一些操作和管理功能
②實際流量是不通過Cinder的這些組件的呻袭，而是直接通過存儲設備和服務器之間的網(wǎng)絡連接走的眨八，該連接可以是FC（光纖通道）或iSCIS（基于IP的數(shù)據(jù)傳輸通道）傳輸數(shù)據(jù)到服務器。
- CinderVolume
① 通過Driver適配其它設備棒妨。（屏蔽底層硬件異構性）
- Neutron組件解析
1）傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡：它分為幾個層(Tier)踪古，首先是服務器接入的第一級交換機叫接入交換機（往往在機架的頂部又稱為(TOR)架頂交換機）含长；往上會接入一個匯聚層的交換機叫匯聚交換機（往往放在一排機架的頂頭位置）券腔；再往上會接入核心交換機，它把匯聚交換機連接起來拘泞，往往不只一個纷纫。
2）根據(jù)ISO網(wǎng)絡模型，網(wǎng)絡分為七個層(此處是協(xié)議棧里的層陪腌，layer)辱魁，OpenStack和Neutron主要關注其中的二三層，分別是數(shù)據(jù)鏈層和網(wǎng)絡層诗鸭。
3）在OpenStack和Neutron出現(xiàn)之前的虛擬化網(wǎng)絡：用Qauntum去虛擬化網(wǎng)絡染簇，它使用linux系統(tǒng)里的一個軟件叫虛擬網(wǎng)橋，它實現(xiàn)的網(wǎng)橋不存在物理信號問題强岸，可簡單為它是一個二層的交換機（跑在服務器虛擬機內(nèi)部锻弓，把虛擬機都連接到此交換機上），可用它來搭建一個虛擬化環(huán)境蝌箍，但是如果放到云環(huán)境中去青灼，涉及租戶間流量隔離問題暴心，此網(wǎng)橋就不滿足需求了，因為它是連通的（把所有虛擬機連接在同一個虛擬網(wǎng)絡里）杂拨，跟普通交換機無太大區(qū)別专普。
4）Nova中的一個管理網(wǎng)絡模塊Nova Network在前面網(wǎng)橋的基礎上增加了一個模塊，它可以有兩種工作模式：①Flat DHCP工作模式②基于VLAN的隔離 弹沽，它勉強滿足了云的要求檀夹，所以可在一個簡單的，對網(wǎng)絡要求不高的云計算環(huán)境中使用NovaNetwork實現(xiàn)一個比較簡單的網(wǎng)絡策橘。
5）Neutron功能
①VLAN隔離
② 軟件定義網(wǎng)絡（SDN）
如L2-in-L3隧道击胜，GRE 隧道等，還支持OpenFlow（SDN協(xié)議）
③ 第三方API擴展
④ 第三方Plugin擴展
注：可見通過Neutron役纹，租戶可以定制rich topology的虛擬網(wǎng)絡偶摔；可以通過各種agent和plugin實現(xiàn)具體功能并和第三方設備，軟件對接促脉。
eg.構建一個基于三層架構的Web服務：
Web頁面服務器辰斋；應用服務器；數(shù)據(jù)庫服務器 - Horizon組件解析
1）提供可視化GUI瘸味。OpenStack原生的Horizon滿足不了需求宫仗，需在其上做二次開發(fā)。
2）Horizon內(nèi)部架構
可參照python的一個Web應用框架django旁仿。Horizon的內(nèi)部設計分為三個層次：
① Dashboard ② PanelGroup③ panel
Horizon三級代碼組織形式：
① horizon: 表格藕夫，標簽頁，表單枯冈，工作流毅贮，base.py文件(實現(xiàn)動態(tài)加載panel)
② openstack_dashboard: dashboard子文件（包含各個面板的實現(xiàn)代碼，即業(yè)務邏輯都在里面尘奏，它會去加載或調(diào)用horizon文件夾里的那些組件）
6.Glance組件解析
1）Glance架構：上層Glance API Server(提供RESTful API) ,所有訪問請求會通過它滩褥；
Registry Server(提供鏡像注冊和檢索服務)；Store Adapter【和Cinder類似炫加，可使用不同存儲后端瑰煎，如Filesystem Store(可理解為Glance本地的一個文件存儲), 還有Swfit Store,S3Store, HTTP Store ，這些都是通過HTTP協(xié)議來訪問的俗孝。所以Glance可以看成是一個典型的對象存儲應用酒甸。】
2） 和Swift一樣赋铝，可以把Glance的API Server做橫向擴展插勤，然后給它做一個負載均衡的集群，下面再轉(zhuǎn)到實際的存儲后端去。但不同的情況是饮六，Glance存儲和管理的鏡像其垄，有的鏡像用戶訪問量特別巨大，所以雖然對Glance的API Server做了負載均衡卤橄，實際的后端訪問負載還是會落到一個點上绿满，給它造成很大壓力。為解決這個問題Glance提供 了一種緩存機制窟扑，使每個通過Glance到達服務器的Server端的鏡像都會緩存到API Server上喇颁，如果我們有多個API Server，隨著用戶訪問請求的增多嚎货，被經(jīng)常訪問的同一個鏡像會在每一個API Server上都有一份橘霎，后續(xù)再有訪問請求的時候，它就會直接調(diào)用API Server上的這個鏡像文件殖属，而不會再去訪問到存儲后端上來姐叁。而且這個機制對終端用戶來說是透明的，即終端用戶并不清楚Glance服務獲取的這個鏡像到底存在哪里洗显。（注：如果我們只有一個節(jié)點提供API服務外潜，這種緩存機制就沒有意義了。）
3） 緩存管理注意事項：
a. 控制cache總量的大心铀簟（它有cache總量大小的控制）：周期性的運行一個命令來處理cache總量的大小限制处窥。
b. 清理狀態(tài)異常的cache文件。
c. 預熱某些熱門鏡像到新增的API節(jié)點中：通過命令預先把一些比較熱門的鏡像先加載到新增的API節(jié)點中玄组。
d. 手動刪除緩存鏡像來釋放空間
- KeyStone組件解析
1）KeyStone的作用：
a.權限管理：用戶滔驾，租戶，角色（Role,keystone訪問控制機制的核心）俄讹。
★注：用戶和租戶之間是多對多的關系哆致。可通過Role進行權限管理以及將同一個用戶分配到不同的tenant颅悉。
b.服務目錄：服務沽瞭，端點
2）keystone只是云安全的一部分迁匠，二者不可等同剩瓶。公有云上常見的安全防護手段：
a.安全訪問：允許使用安全的Https訪問
b.內(nèi)置防火墻功能：通過配置內(nèi)置防火墻讓云上的環(huán)境或應用更安全
c.加密數(shù)據(jù)存儲
d.幫助租戶監(jiān)測安全狀況：主動監(jiān)測租戶的安全狀況并給出提示
問題集：
1）比較Swift和Cinder兩種存儲之間的異同
異：Swift比較獨立，它和其它組件的耦合度比較低唆姐，有自己完整的存儲體系僵娃，不依賴第三方軟件或設備（如不依賴keystone做用戶認證和建權）,采用RESTful接口跌捆，支持直接從互聯(lián)網(wǎng)訪問存儲系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的讀寫。
?而Cinder本身并不是提供數(shù)據(jù)存儲的枝缔，它需要接一個存儲的后端，即EMC的散設備等，它有一個很重要的功能叫卷管理功能愿卸。虛擬機并不直接去使用存儲設備（或使用后端的存儲系統(tǒng)）灵临，它使用的是虛擬機上的塊設備，可稱為卷(Volume）趴荸，實際上Cinder就是去創(chuàng)建和管理這些Volume儒溉，并且把它掛載到虛擬機上。
同：二者整體架構都是RESTful API发钝，但Swift是通過一個叫ProxyServer來實現(xiàn)的顿涣。Cinder API不同于Swift的RESTful API，它提供一些操作和管理功能酝豪。
2）比較Neutron和Nova-Network的異同
Nova Network只是早先Nova中的一個管理網(wǎng)絡模塊涛碑，它在網(wǎng)橋的基礎上增加了一個模塊，它可以有兩種工作模式：①Flat DHCP工作模式②基于VLAN的隔離孵淘，它勉強滿足了云的要求蒲障，所以可在一個簡單的，對網(wǎng)絡要求不高的云計算環(huán)境中使用Nova Network實現(xiàn)一個比較簡單的網(wǎng)絡瘫证。Neutron做為一個Openstack項目出現(xiàn)之后晌涕，租戶可以定制rich topology的虛擬網(wǎng)絡；可以通過各種agent和plugin實現(xiàn)具體功能并和第三方設備痛悯，軟件對接余黎。
第四章 OpenStack各組件解析（進階）
- Ceilometer組件解析
1） Ceilometer又稱為Openstack Telemetry: 遠程測量收集數(shù)據(jù)
2） Ceilometer主要目的：為計費提供數(shù)據(jù)支持
3） 計費用和監(jiān)控用計量數(shù)據(jù)的區(qū)別：
a. 側(cè)重點 b.不可抵賴性
4） Ceilometer要點：
a. 原始數(shù)據(jù)的來源：
①通過AMQP消息中間件收集各個組件發(fā)出的消息
②通過Ceilometer的agent（可擴展）調(diào)用Openstack各個組件的API獲得數(shù)據(jù)
注：支持第三方的agent，plugin或driver來擴展Openstack是常用的手段载萌。
③在每個計算節(jié)點上運行Ceilometer的polling agent獲得虛擬機的信息惧财。
b. 數(shù)據(jù)的存儲：
① 和Nova及Cinder等使用MYSQL作為默認的后端存儲不一樣，Ceilometer默認的后端數(shù)據(jù)庫是MongoDB(是一個key-value數(shù)據(jù)庫)扭仁，當然它也可以用Hbase垮衷，MYSQL等數(shù)據(jù)庫。
c. （如何提供給）第三方系統(tǒng)
① 通過Ceilometer 的API獲得計量數(shù)據(jù)乖坠，設置報警條件和預值搀突。
- Heat組件解析
Heat又稱為Ochestration：把一個IT系統(tǒng)的各個模塊和資源組織，調(diào)度起來熊泵。它和AWS里的CloudFormation比較類似仰迁，它按照用戶寫的模板或腳本(Template)把Openstack的各種資源（如虛擬機或卷）實例化并組織起來形成一個完整的應用。按照Tempalte生成的東西叫stack(棧)顽分。Tempalte寫了創(chuàng)建一個stack需要用到哪些資源徐许，及這些資源的相互關系。Heat的主要任務就是負責stack的創(chuàng)建卒蘸，更新和銷毀雌隅。(創(chuàng)建命令：heat stack-create … -template-file …)
附：完整的Template包括，version ,description , resources，parameters, outputs
*更復雜的結(jié)構：創(chuàng)建一個wordpress網(wǎng)站恰起；創(chuàng)建一個三層架構的網(wǎng)站修械；可以拆分為幾個Template分別實現(xiàn)不同功能。
注：Heat可以和Ceilometer配合使用來實現(xiàn)auto scaling检盼，另外Heat可兼容CloudFormation模板祠肥。 - Trove組件解析
1） Trove的功能：根據(jù)用戶的請求創(chuàng)建一個包含數(shù)據(jù)庫的虛擬機
2） 數(shù)據(jù)庫的建立：可以是創(chuàng)建完虛擬機后由trove去安裝；也可事先做好trove的鏡像（里面已經(jīng)安裝好數(shù)據(jù)庫了）梯皿。后者效率更高仇箱，Trove支持關系型數(shù)據(jù)庫MySQL, NoSQL數(shù)據(jù)庫，MongoDB, Cassandra等
3） Trove的功能實現(xiàn)依賴四個組件：
a. Trove API：提供RESTful API
b. Taskmanager: 完成管理命令的執(zhí)行（創(chuàng)建/銷毀/管理示例东羹，操作數(shù)據(jù)庫）剂桥，它的主要工作方式主要是去監(jiān)聽RabbitMQ這個中間件上的MQP等調(diào)用請求并實現(xiàn)。
c. Trove-Conductor: 和Nova-Conductor比較類似属提，負責和數(shù)據(jù)庫交互权逗。
d. Guest agent: 類似于Neutron agent ，對應數(shù)據(jù)庫
4） Trove目前面臨的挑戰(zhàn)：不支持自動配置數(shù)據(jù)庫的HA - Sahara組件解析（Sahara原名叫Savanna）
1） Sahara作用：
a. 在Openstack上快速創(chuàng)建Hadoop集群
b. 利用Iaas上空閑的計算能力做大數(shù)據(jù)的離線處理
2） Sahara的架構（原理）要點：
a. Horison：里包含Sahara的dashboard
b. Plugin：用來支持Hadoop各種發(fā)行版
c. Swift: 存儲持久化數(shù)據(jù)（不該再放到Hadoop的HDFS里冤议，因為它的生命周期和虛擬化的Hadoop集群的生命周期一樣）
d. Sahara API：不同于其它組件,它的API分為兩個服務入口斟薇，一個叫Service.api，另外一個叫Service.edp.api恕酸。
3） Sahara的使用模式
① Iaas模式/管理模式：
a. 節(jié)點（此處不同于先前講的計算節(jié)點等）堪滨，它是運行Hadoop集群的機器。
b. 節(jié)點組：按照節(jié)點類型劃分蕊温，通過節(jié)點組模板定義節(jié)點組
c. 集群：完整的Hadoop集群袱箱，通過集群模板定義集群
d. Job：（有工作流的性質(zhì)），它可能是若干個Hadoop job組織起來形成Sahara
② Pass,DAaas模式/用戶模式/EDP模式
a. 前提：至少創(chuàng)建一個Hadoop集群
b. 準備工作：上傳要處理的數(shù)據(jù)义矛；編寫job并上傳发笔；給Sahara一個三元組（即調(diào)用EDP API時的參數(shù)，分別是使用哪個集群凉翻，數(shù)據(jù)元素在哪了讨，要運行的job是什么） - Ironic組件解析
1） 用Ironic（由單詞iron演化而來）實現(xiàn)對物理機械的管理或者說用物理機器實現(xiàn)云服務。
2） 它和Openstack在部署架構上管理虛擬機和物理機器的區(qū)別：
a. 在控制節(jié)點上多了一個Ironic API組件
b. 在Compute Node上除了Nova-Compute, Neutron agent以外制轰，還有一個Ironic Conductor 前计。（注：此處的節(jié)點和先前的節(jié)點不一樣，它和Cinder Volume類似艇挨，并不是實際提供存儲資源的節(jié)點）
3） 它和Openstack在計算資源調(diào)度流程上或啟動一臺機器的工作流程上的區(qū)別：
物理機器節(jié)點上的Nova Compute調(diào)用Ironic API残炮，實際啟動的物理機器節(jié)點或說實際提供計算資源的物理機器節(jié)點是由Ironic Conductor通過PXE ,IPMI遠程管理的。
4） Ironic實際上是由Nova的一個部分演化而來（以前Nova中專門管理物理機器的Novadriver）（同樣的缩滨，先前說的Cinder是Nova Volume演化而來）
問題集：
Heat中的模板和Sahara中的模板的異同：
異：
Heat和AWS里的CloudFormation比較類似，它按照用戶寫的模板或腳本(Template)把Openstack的各種資源（如虛擬機或卷）實例化并組織起來形成一個完整的應用。按照Tempalte生成的東西叫stack(棧), Tempalte寫了創(chuàng)建一個stack需要用到哪些資源脉漏，及這些資源的相互關系苞冯。
Sahara 的Iaas模式/管理模式中，通過節(jié)點組模板定義節(jié)點組侧巨，通過集群模板定義集群舅锄。
同：都包含了配置信息，用來對組件進行配置司忱，通常包括version ,description , resources皇忿，parameters, outputs等信息。
第五章 OpenStack實際操作
- OpenStack部署環(huán)境準備
1） 創(chuàng)建一個路由器（Router）;創(chuàng)建一個交換機（用Neutron 中的Network坦仍，它相當于交換機鳍烁，需配置子網(wǎng)（廣播域）），最后把兩者連接起來繁扎。為了讓網(wǎng)絡里的連接其它設備能夠正常訪問公網(wǎng)（Internet）需用Floating IP（也是Netron中的一個概念幔荒，它實際上就是云計算環(huán)境可用的公網(wǎng)IP）,它有兩種用法，一是將其綁定到路由器上梳玫，二是將其綁定到云主機上（讓這臺云主機和外網(wǎng)相連通爹梁。它顯示有2個IP,但實際只有一個IP，它是通過Neutron的一種機制把兩個IP映射起來提澎。當然我們也可通過Neutron實現(xiàn)修改虛擬機真正的IP地址和MAC地址）姚垃。
2） 創(chuàng)建云主機（Instance） - KeyStone的安裝部署
a. 登錄Controller節(jié)點安裝KeyStone(apt-get)，并修改KeyStone配置文件【修改etc目錄下keystone.conf文件中的三個部分：和數(shù)據(jù)庫連接相關的設置盼忌；修改或設置寫log的位置（log_dir=/var/log/keystone）莉炉；設置keystone服務和其它服務共享的一個token】
b. 創(chuàng)建用戶（需要帶兩個參量：token和url），創(chuàng)建租戶碴犬，創(chuàng)建角色絮宁；創(chuàng)建服務
c. （Controller節(jié)點上）把常用參數(shù)（username,password,tenant-name,auth-url等）作為環(huán)境變量導出
- Glance的安裝部署
a. 安裝Glance（安裝Glance服務及Glance的python客戶端），并修改Glance配置文件【主要修改etc目錄下glance-api.conf文件和glance-registry.conf服协。首先進行glance-api.conf和glance-registry.conf文件中和數(shù)據(jù)庫連接相關的配置绍昂，且檢查/var/lib/glance目錄，如果存在sqlite數(shù)據(jù)庫文件（glance.sqlite）需將其刪除偿荷，防止誤讀窘游；而后修改glance-registry.conf】
b. 創(chuàng)建Glance數(shù)據(jù)庫(MySQL)并同步（glance-manage db_sync）
c. 用keystone命令給Glance創(chuàng)建用戶并添加該用戶到先前的租戶里
d. 修改glance-api.conf文件和glance-registry.conf文件中keystone相關的設置，
并在keystone中注冊Glance以及它的端點跳纳。
e. 上傳鏡像
- Nova的安裝部署
1） 在Controller節(jié)點進行安裝忍饰，此處不能和先前一樣寫個Nova，要寫清楚具體安裝哪些組件（如Scheduller,Conductor,Nova-api,Nova的python客戶端等）寺庄。
2） 在Compute節(jié)點安裝Nova-compute-kvm(此處kvm實際上是由qemu模擬的一個虛擬機)艾蓝，沒有Neutron則需安裝nova-network力崇，nova-api-matadata .
3） 同先前組件一樣，先修改nova.conf相關配置赢织，同樣要去檢查/var/lib/glance目錄亮靴，如果存在sqlite數(shù)據(jù)庫文件將其刪除，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(MySQL)并同步（把數(shù)據(jù)項或信息填充到現(xiàn)在的數(shù)據(jù)庫于置，glance-manage db sync茧吊，不同于先前的命令，此處無下劃線）
4） 繼續(xù)修改nova.conf中keystone相關的設置八毯，在keystone里創(chuàng)建用戶并注冊服務和端點搓侄。
5） 在Compute節(jié)點上配置nova.network.api.API
6） 在控制節(jié)點上創(chuàng)建網(wǎng)絡
7） 啟動虛擬機（用nova boot命令）
- OpenStack支撐服務的安裝配置
支撐服務：NTP（時間同步服務），mysql數(shù)據(jù)庫服務话速，RabbitMQ（消息中間件服務）讶踪。配置host文件，實現(xiàn)通過主機名訪問虛擬機尿孔。
1）NTP服務：它有兩個作用俊柔，一是將本機時間和網(wǎng)絡上的一臺時間同步器去同步；另外一個作用是將本機作為一個時間同步器提供給其它節(jié)點去使用活合。
在Opentstack部署環(huán)境中雏婶，建議讓Controller結(jié)點去和互聯(lián)網(wǎng)上的一個時間同步器同步，讓其它結(jié)點和這個Controller結(jié)點同步白指，這樣一來留晚，其它結(jié)點和這個Controller結(jié)點的時間同步就在一個局域網(wǎng)內(nèi)，時間同步性更高告嘲。安裝完NTP后為實現(xiàn)把Controller結(jié)點做為時間同步源错维，需在其它結(jié)點上編輯它的配置文件（etc文件夾下的ntp.conf,加上servercontroller）。
2）在Contorller結(jié)點上安裝mysql服務（需安裝python-mysqldb客戶端和mysql-server服務進程）橄唬，并修改配置文件（etc文件夾中mysql下的my.cnf,修改bind-address（綁定訪問mysql服務器所需要的IP地址）赋焕；修改或添加數(shù)據(jù)庫引擎配置（mysql默認或推薦的數(shù)據(jù)庫引擎是InnoDB）。
注：【實際運用中可把數(shù)據(jù)庫服務安裝到單獨的一個機器上(可配置全ssd)仰楚，公司里常用全ssd服務器來支撐數(shù)據(jù)庫服務隆判，提高其性能】
其它結(jié)點上不用再安裝數(shù)據(jù)庫服務，只需安裝一個python客戶端即可僧界，Openstack就可以訪問Contorller結(jié)點上的那個數(shù)據(jù)庫了侨嘀。
附：安裝mysql時會創(chuàng)建一個匿名用戶和一些Database，為正常使用起見可將其清除（可手動清除捂襟，也可用mysql提供的一個命令：mysql_secure_installtion）咬腕。
3）在Contorller結(jié)點上安裝RabbitMQ服務。消息中間件還可用別的如Qpid葬荷，ZeroMQ
- 通過圖形界面使用OpenStack
1）除了安裝horizion(dashboard)涨共，還需安裝apache等其它幾個服務纽帖，這些都是為了顯示動態(tài)網(wǎng)頁所需要的。另外還要刪除一個包（openstack-dashboard-ubantu-theme）煞赢，因為它影響到horizon圖形界面的顯示抛计。然后修改配置文件（etc中openstack-dashboard下的一個.py結(jié)尾的文件local_settings.py）哄孤，修改BACKEND和LOCATION（它們是對顯示的web界面緩存的設置）照筑，讓其參數(shù)與memcached中一致。
- 通過命令行使用OpenStack
1）先前多數(shù)是在Controller節(jié)點上用過命令行訪問本地的服務瘦陈，此處介紹遠程訪問的方法凝危。為了模擬遠程訪問的環(huán)境，可在使用的公有云里創(chuàng)建一個ubuntu的云主機作為客戶端（還是接入先前的子網(wǎng)）晨逝，并修改配置文件（hosts）蛾默。然后安裝相應客戶端（如python-novaclient）。
注：可以創(chuàng)建腳本捉貌，把導出環(huán)境變量的命令都放在里面支鸡，方便以后使用（里面的命令需根據(jù)自己的環(huán)境進行修改）。之后不直接執(zhí)行腳本趁窃，而是用source命令執(zhí)行腳本牧挣，這樣才能把腳本里設置的環(huán)境變量帶到當前用戶的操作環(huán)境中。（可用echo命令查看環(huán)境變量設置是否成功）
第六章 OpenStack擴展話題
- OpenStack自動化部署
1）分為三個層次：
A. 單節(jié)點自動安裝：常用于準備一個開發(fā)環(huán)境醒陆，常用工具是DevStack
B. 集群化安裝：最常用工具是puppet
C. 多個集群安裝部署：典型代表工具是Mirantis公司推出的fuel
2）DevStack的安裝演示（單節(jié)點自動安裝的實際操作過程）
a. 創(chuàng)建云主機瀑构。更新一下安裝源（apt-get update），安裝git刨摩，通過git clone命令下載DevStack的源代碼寺晌。然后用devstack文件夾里提供的一個工具創(chuàng)建一個用來安裝和運行DevStack的用戶（./create-stack-user.sh）。將下載的源碼在當前用戶的home文件夾下拷貝一份（可從本地拷貝或再次從源端下載）澡刹，找到devstack文件夾中samples下的local.conf文件,拷貝一份到上一級目錄并修改其中的相關配置（把HOST_IP修改成當前當前機器的內(nèi)網(wǎng)IP）呻征。
b. 運行./stack.sh腳本，進入自動安裝過程罢浇。
- Hadoop云化時存在的問題
1）Hadoop是用來做大數(shù)據(jù)處理的一個工具陆赋，它也有自己龐大的生態(tài)圈，其中最重要的兩個軟件是HDFS（分布式存儲系統(tǒng)）己莺，MapReduce（任務調(diào)度框架）
注：HDFS把文件分成塊奏甫，把塊做三個副本存儲到不同節(jié)點上，形成一個比較高可靠性的文件系統(tǒng)凌受；MapReduce把我們提交的數(shù)據(jù)處理任務（job）拆分成不同的task分發(fā)到不同的節(jié)點上阵子，以實現(xiàn)并行處理。MapReduce最大的特點是能夠把任務調(diào)度到離數(shù)據(jù)近的節(jié)點上胜蛉，盡量減少數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡間的傳輸挠进，使我們可用通用廉價的X86服務器和網(wǎng)絡設備來構筑一個數(shù)據(jù)并行處理系統(tǒng)色乾。
★Openstack虛擬機調(diào)度和Hadoop任務調(diào)度實際上是兩個不同層次的資源調(diào)度。要把Hadoop做云化就需要解決兩個不同層次上的資源和任務調(diào)度問題领突。Hadoop最重要的兩個部分HDFS和MapReduce云化時也會出現(xiàn)相應問題暖璧，為解決相關問題Hadoop提供了一個由VMware主導的開源項目HVE(Hadoop Virtual Extensions)。
- 基于OpenStack實現(xiàn)Hadoop云化
1）Sahara分別從部署管理和提供數(shù)據(jù)處理服務兩個層次上對Hadoop云化做了一些工作君旦。
2）HDFS和Swift集成：在Hadoop集群里仍用本地根硬盤來構筑HDFS澎办，但是把數(shù)據(jù)源和job放在Swift里。此外金砍，由VMware主導的開源項目BDE(Big Data Extensions)局蚀，它和Openstack的Sahara很類似，但是在各個方面都做得比Sahara好得多恕稠，且它和HVE 集成做得很好琅绅。
- Ceph簡介
1）Ceph現(xiàn)在經(jīng)常被用來做為RBD設備提供塊存儲服務。
2）Ceph層次結(jié)構：
底層RADOS鹅巍，中間層LIBRADOS ,頂層RADOS GW, RBD, CEPH FS
① RADOS：可靠的千扶，自動化的，分布式的對象存儲骆捧。底層是一個完整的存儲系統(tǒng)澎羞，它的核心是OSD(Object Storage Daemon)，Daemon是一個服務軟件（進程）凑懂，它和Cinder里定義的OSD(Object Storage Device)之間有很強的對應關系煤痕，可認為是其簡略版本。
注：不同于Swift存儲 的對象（文件）接谨，Ceph的對象實際上是把一個文件拆分成若干個Object摆碉，分別放到底層的存儲設備上。
★RADOS邏輯結(jié)構：OSDs , Monitors , Clients
注：此處的客戶端和Swift客戶端有本質(zhì)區(qū)別脓豪，Swift客戶端只是用Pyhon寫的一個供用戶使用能夠調(diào)用RESTful接口的客戶端程序而已巷帝，沒有它我們直接調(diào)用RESTful接口也可以讀寫Swift，但是在RADOS里如果沒有Clients,整個數(shù)據(jù)讀寫就難以實現(xiàn)扫夜，它是存儲系統(tǒng)的一部分楞泼。
★Ceph系統(tǒng)中的尋址流程（文件存儲到底層OSD上）
它首先把文件拆分成若干個Objects，然后把Objects放到PG組里面笤闯，每個組再通過CRUSH算法給它映射到不同的OSD上堕阔。此存儲過程特點是它每一步都是通過計算得到的，它中間沒有查表颗味，這使得Ceph擁有較好的擴展性超陆。
②LIBRADOS: 提供一組直接訪問RADOS的API
③ RADOSGW, RBD, CEPH FS：RADOS GateWay把底層對象存儲系統(tǒng)往外再次封裝，提供兼容Swift和亞馬遜S3對象存儲接口浦马，這個接口也是HTTP的时呀。RBD經(jīng)常作為Cinder的后端為虛擬機提供卷张漂。CEPH FS是在Ceph基礎上封裝了一個POSIX接口，形成文件系統(tǒng)谨娜。
- Ceph在OpenStack中的應用
1）Ceph在OpenStack中受歡迎的原因：
①有了Ceph航攒，可基于X86搭建分布式塊存儲系統(tǒng)
附：塊存儲有強一致性和高性能的要求，這對于Swift和HDFS都是沒有或比較弱的趴梢。
★Cinder支持Ceph提供的RBD設備漠畜，二者結(jié)合可基于X86普通服務器更加廉價方便地搭建一個塊存儲系統(tǒng)提供（卷）給虛擬機去使用。
②提供Swift兼容的對象接口
★Ceph和Swift仍不可互為替代垢油，二者比較如下：
案例一：目前OpenStack規(guī)模小盆驹，節(jié)點數(shù)量少圆丹，此時使用Swift節(jié)點浪費存儲滩愁，可選用Ceph
案例二：提供云盤服務（面對大量用戶，強調(diào)用戶體驗辫封，用戶可選存儲策略（Storage Policy））硝枉，此時選用Swift更好，它更好地支持規(guī)木胛ⅲ化部署妻味，有先進的Feature，成本比Ceph更低欣福。
④ 現(xiàn)在OpenStack所有存儲都（開始）支持Ceph作為后端
- OpenStack與Docker
附：HyperVisor：在一個宿主機上搭建環(huán)境责球，可在環(huán)境里創(chuàng)建虛擬機，再在虛擬機里裝客戶操作系統(tǒng)(Guest OS)拓劝，然后在其上面裝中間件雏逾，之后再裝應用等。
Container技術：另外一種虛擬化技術郑临，無需再裝Guest OS栖博，而直接基于宿主機操作系統(tǒng)來操作，可在其上做運行環(huán)境隔離厢洞，資源劃分等仇让，并形成容器，讓應用在容器中運行躺翻。容器之間底層是共享一個操作系統(tǒng)的丧叽，甚至可以共享一些公用的庫。和傳統(tǒng)的HyperVisor相比公你，它的優(yōu)勢在于省去了Guest OS的開銷踊淳；劣勢在于只能使用和宿主機相同的操作系統(tǒng)。
1）Docker：是基于容器的一個引擎省店，讓開發(fā)者可以打包應用嚣崭，并將其依賴包打到可移植的容器里笨触，而容器可發(fā)布到任何linux機器上。OpenStack里將Docker也看成是一種HyperVisor
2）OpenStack+Docker:（結(jié)合點）
①使用Swift做Docker鏡像的存儲后端
②Nova里有針對Docker的Driver或插件雹舀，可用Nova調(diào)度和管理Docker容器芦劣。
③使用Heat來實現(xiàn)Docker的Ochestration
④基于Neutron設計與實現(xiàn)適用于Docker的SDN方案
⑤使用Glance來管理Docker鏡像
……
