OpenStack组件——Keystone身份认证

1.keystone介绍

keystone 是OpenStack的组件之一，用于为OpenStack家族中的其它组件成员提供统一的认证服务，包括身份验证、令牌的发放和校验、服务列表、用户权限的定义等等。云环境中所有的服务之间的授权和认证都需要经过 keystone. 因此 keystone 是云平台中第一个即需要安装的服务。

作为 OpenStack 的基础支持服务，Keystone 做下面这几件事情：
    （1）管理用户及其权限
    （2）维护 OpenStack Services 的 Endpoint
    （3）Authentication（认证）和 Authorization（鉴权）

2.keystone中的几个概念

1）User

User指任何可以使用OpenStack的实体，可以是真正的用户，可以是其他系统或服务。

User访问OpenStack时，keystone会对其进行验证。

admin：openstack平台的超级管理员，负责openstack服务的管理和访问权限

demo： 常规（非管理）任务应该使用无特权的项目和用户，所有要创建 demo 项目和 demo 用户。

除了admin和demo，OpenStack也为nova、cinder、glance、neutron服务创建了相应的User。

2）Credentials

Credentials是User用来证明自己身份的信息，可以是：

（1）用户名/密码

（2）Token

（3）API Key

（4）其他高级方式

3）Authentication

Authentication 是 Keystone 验证 User 身份的过程。User 访问 OpenStack 时向 Keystone 提交用户名和密码形式的 Credentials，Keystone 验证通过后会给 User 签发一个 Token 作为后续访问的 Credential。

4）Token

Token 是由数字和字母组成的字符串，User 成功 Authentication 后 Keystone 生成 Token 并分配给 User。

（1）Token 用做访问 Service 的 Credential

（2）Service 会通过 Keystone 验证 Token 的有效性

（3）Token 的有效期默认是 24 小时

5）Project

Project 用于将 OpenStack 的资源（计算、存储和网络）进行分组和隔离。根据 OpenStack 服务的对象不同，Project 可以是一个客户（公有云，也叫租户）、部门或者项目组（私有云）。

注意：

（1）资源的所有权是属于 Project 的，而不是 User。

（2）在 OpenStack 的界面和文档中，Tenant / Project / Account 这几个术语是通用的，但长期看会倾向使用 Project

（3）每个 User（包括 admin）必须挂在 Project 里才能访问该 Project 的资源。 一个User可以属于多个 Project。

（4）admin 相当于 root 用户，具有最高权限

6）Service

OpenStack 的 Service 包括 Compute (Nova)、Block Storage (Cinder)、Object Storage (Swift)、Image Service (Glance) 、Networking Service (Neutron) 等。每个 Service 都会提供若干个 Endpoint，User 通过 Endpoint 访问资源和执行操作。

7）Endpoint

Endpoint 是一个网络上可访问的地址，通常是一个 URL。Service 通过 Endpoint 暴露自己的 API。 Keystone 负责管理和维护每个 Service 的 Endpoint。

可以使用如下命令查看Endpoint：

    openstack catalog list

    [root@node1 ~]# openstack catalog list
    +----------+----------+-----------------------------------+
    | Name     | Type     | Endpoints                         |
    +----------+----------+-----------------------------------+
    | keystone | identity | RegionOne                         |
    |          |          |   admin: http://node1:35357/v3/   |
    |          |          | RegionOne                         |
    |          |          |   public: http://node1:5000/v3/   |
    |          |          | RegionOne                         |
    |          |          |   internal: http://node1:5000/v3/ |
    |          |          |                                   |
    +----------+----------+-----------------------------------+

8）Role

安全包含两部分：Authentication（认证）和 Authorization（鉴权）

Authentication 解决的是“你是谁？”的问题

Authorization 解决的是“你能干什么？”的问题

Keystone 借助 Role 实现 Authorization：

Keystone定义Role

可以为 User 分配一个或多个 Role，Service 决定每个 Role 能做什么事情 Service 通过各自的 policy.json 文件对 Role 进行访问控制。 下面是 Nova 服务 /etc/nova/policy.json 中的示例：

上面配置的含义是：对于 create、attach_network 和 attach_volume 操作，任何Role的 User 都可以执行； 但只有 admin 这个 Role 的 User 才能执行 forced_host 操作。

OpenStack 默认配置只区分 admin 和非 admin Role。 如果需要对特定的 Role 进行授权，可以修改 policy.json。

Openstack对User的验证除了身份验证，还需要鉴别 User 对某个Service是否有访问权限。Policy用来定义什么角色对应什么权限。对Keystone来说，Policy其实是一个JSON文件，默认是 /etc/keystone/policy.json 。通过Policy，Keystone实现了对User的权限管理。

3.准备OpenStack环境

1）安装openstack环境

    yum install python-openstackclient
    yum install openstack-selinux

2）准备数据库

    yum install mariadb mariadb-server python2-PyMySQL
    vim /etc/my.cnf.d/openstack.cnf
        [mysqld]
        bind-address = 192.168.52.101
        default-storage-engine = innodb
        innodb_file_per_table = on
        max_connections = 4096
        collation-server = utf8_general_ci
        character-set-server = utf8

    systemctl enable mariadb.service
    systemctl start mariadb.service

    mysql_secure_installation    #进行数据库初始化

3）搭建消息队列服务

    yum install rabbitmq-server

    systemctl restart rabbitmq-server.service
    systemctl enable rabbitmq-server.service

    创建openstack用户
    rabbitmqctl add_user openstack openstack
    rabbitmqctl set_permissions openstack ".*" ".*" ".*"

4）创建缓存服务

    yum install memcached python-memcached

    vim /etc/sysconfig/memcached
    OPTIONS="-l 127.0.0.1,::1,controller,node1"

    systemctl restart memcached.service
    systemctl enable memcached.service

4.部署Keystone服务

1）安装和配置

（1）登录数据库

    mysql -uroot -p
    MariaDB [(none)]> create database keystone;    #创建keystone数据库
    MariaDB [(none)]> grant all privileges on keystone.* to 'keystone'@'localhost' identified by 'KEYSTONE_DBPASS';    #授予用户权限并设置密码，允许在本机登录
    grant all privileges on keystone.* to 'keystone'@'%' identified by 'KEYSTONE_DBPASS';    #授予用户权限并设置密码，允许在任意主机登录

（2）安装keystone包并进行配置

    yum install openstack-keystone httpd mod_wsgi

    vim /etc/keystone/keystone.conf
    [database]
    connection = mysql+pymysql://keystone:KEYSTONE_DBPASS@node1/keystone
    [token]
    provider = fernet

或者按照下列方法进行设置

    cp /etc/keystone/keystone.conf /etc/keystone/keystone.conf.bak -a    #备份配置文件

    vim /etc/keystone/keystone.conf        #将配置文件中的内容全部删除并添加以下内容

    [DEFAULT]

    [assignment]

    [auth]

    [cache]

    [catalog]

    [cors]

    [cors.subdomain]

    [credential]

    [database]
    connection = mysql+pymysql://keystone:KEYSTONE_DBPASS@controller/keystone

    [domain_config]

    [endpoint_filter]

    [endpoint_policy]

    [eventlet_server]

    [federation]

    [fernet_tokens]

    [healthcheck]

    [identity]

    [identity_mapping]

    [kvs]

    [ldap]

    [matchmaker_redis]

    [memcache]

    [oauth1]

    [oslo_messaging_amqp]

    [oslo_messaging_kafka]

    [oslo_messaging_notifications]

    [oslo_messaging_rabbit]

    [oslo_messaging_zmq]

    [oslo_middleware]

    [oslo_policy]

    [paste_deploy]

    [policy]

    [profiler]

    [resource]

    [revoke]

    [role]

    [saml]

    [security_compliance]

    [shadow_users]

    [signing]

    [token]
    provider = fernet

    [tokenless_auth]

    [trust]

（3）加载数据到数据库

    su -s /bin/sh -c "keystone-manage db_sync" keystone

（4）初始化fernet秘钥存储库

    keystone-manage fernet_setup --keystone-user keystone --keystone-group keystone
    keystone-manage credential_setup --keystone-user keystone --keystone-group keystone

（5）引导认证服务

    keystone-manage bootstrap --bootstrap-password admin \
    > --bootstrap-admin-url http://node1:35357/v3/ \
    > --bootstrap-internal-url http://node1:5000/v3/ \
    > --bootstrap-public-url http://node1:5000/v3/ \
    > --bootstrap-region-id RegionOne

（6）配置httpd服务

    vim /etc/httpd/conf/httpd.conf
    ServerName node1    #只修改此处

    ln -s /usr/share/keystone/wsgi-keystone.conf /etc/httpd/conf.d/    #创建软链接

    [root@node1 ~]# cd /etc/httpd/conf.d
    [root@node1 conf.d]# ls -l
    总用量 16
    -rw-r--r-- 1 root root 2926 11月  5 2018 autoindex.conf
    -rw-r--r-- 1 root root  366 11月  5 2018 README
    -rw-r--r-- 1 root root 1252 10月 30 2018 userdir.conf
    -rw-r--r-- 1 root root  824 10月 30 2018 welcome.conf
    lrwxrwxrwx 1 root root   38 7月  29 14:47 wsgi-keystone.conf -> /usr/share/keystone/wsgi-keystone.conf

    systemctl restart httpd.service
    systemctl enable httpd.service

（7）设置登录信息

    vim openrc
    export OS_USERNAME=admin
    export OS_PASSWORD=admin
    export OS_PROJECT_NAME=admin
    export OS_USER_DOMAIN_NAME=Default
    export OS_PROJECT_DOMAIN_NAME=Default
    export OS_AUTH_URL=http://node1:35357/v3
    export OS_IDENTITY_API_VERSION=3

    source openrc在命令行模式下登入openstack

2）创建域、项目、用户、角色

    创建service项目
    openstack project create --domain default --description "Service Project" service
    +-------------+----------------------------------+
    | Field       | Value                            |
    +-------------+----------------------------------+
    | description | Service Project                  |
    | domain_id   | default                          |
    | enabled     | True                             |
    | id          | a1710fdff32a4605a8ab549f8680dd45 |
    | is_domain   | False                            |
    | name        | service                          |
    | parent_id   | default                          |
    +-------------+----------------------------------+

    创建demo项目
    openstack project create --domain default --description "Demo Project" demo
    +-------------+----------------------------------+
    | Field       | Value                            |
    +-------------+----------------------------------+
    | description | Demo Project                     |
    | domain_id   | default                          |
    | enabled     | True                             |
    | id          | 9f4f23f099bb4da3bc41c99f7a8a4f20 |
    | is_domain   | False                            |
    | name        | demo                             |
    | parent_id   | default                          |
    +-------------+----------------------------------+

    查看项目
    openstack project list
    +----------------------------------+---------+
    | ID                               | Name    |
    +----------------------------------+---------+
    | 7d3f0cd56a104c60a36196675f62428e | admin   |
    | 9f4f23f099bb4da3bc41c99f7a8a4f20 | demo    |
    | a1710fdff32a4605a8ab549f8680dd45 | service |
    +----------------------------------+---------+

（2）创建用户demo并设置密码

    openstack user create --domain default --password-prompt demo手动输入密码
    或：
    openstack user create --domain default --password=demo demo
    +---------------------+----------------------------------+
    | Field               | Value                            |
    +---------------------+----------------------------------+
    | domain_id           | default                          |
    | enabled             | True                             |
    | id                  | e880cc125bb541128c9bc47233d91732 |
    | name                | demo                             |
    | options             | {}                               |
    | password_expires_at | None                             |
    +---------------------+----------------------------------+

    查看用户
    openstack user list
    +----------------------------------+-------+
    | ID                               | Name  |
    +----------------------------------+-------+
    | cd9ce1eb589b445e9b98c53a36bdc8d8 | admin |
    | e880cc125bb541128c9bc47233d91732 | demo  |
    +----------------------------------+-------+

（3）创建角色user

    openstack role create user
    +-----------+----------------------------------+
    | Field     | Value                            |
    +-----------+----------------------------------+
    | domain_id | None                             |
    | id        | 348324e7aee745229551eb412fd96a18 |
    | name      | user                             |
    +-----------+----------------------------------+

    查看角色
    openstack role list
    +----------------------------------+----------+
    | ID                               | Name     |
    +----------------------------------+----------+
    | 348324e7aee745229551eb412fd96a18 | user     |
    | 9fe2ff9ee4384b1894a90878d3e92bab | _member_ |
    | c6b4ab1a75d041e298f59570bd7dd46e | admin    |
    +----------------------------------+----------+

（4）将demo项目下的demo用户设置为user角色

    openstack role add --project demo --user demo user

3）验证登录信息

（1）取消环境变量值

    unset OS_AUTH_URL OS_PASSWORD

（2）输入admin用户登录信息登录

    openstack --os-auth-url http://node1:35357/v3 \
    > --os-project-domain-name default \
    > --os-user-domain-name default \
    > --os-project-name admin \
    > --os-username admin token issue
    Password:
    +------------+-------------------------------------------------------------------------------------------+
    | Field      | Value                                                                                     |
    +------------+-------------------------------------------------------------------------------------------+
    | expires    | 2019-07-29T09:44:06+0000                                                                  |
    | id         | gAAAAABdPrHWXAwrKHKnU3CMr5odqMjYwK90C5bD6rdPEfoJzTuAh-G3YZcb0SHzr8ek8qaS5zgN4haULRxpgcrli |
    |            | XJ32hhKvmN8UZTSRgW58l_Nu1e1l4gjDjxXyUS25a4krWJ46brr4qpq3AvUu40_B9ccw9Z_7vjiDA_-           |
    |            | FTKpmqFnRNrAH-k                                                                           |
    | project_id | 7d3f0cd56a104c60a36196675f62428e                                                          |
    | user_id    | cd9ce1eb589b445e9b98c53a36bdc8d8                                                          |
    +------------+-------------------------------------------------------------------------------------------+

5.Troubleshoot

OpenStack排查问题的方法主要靠日志，每个service都有自己的日志文件。

Keystone主要有两个日志：keystone.log 和 keystone_access.log，保存在 /var/log/keystone 与 /var/log/httpd/ 目录中。

    vim /var/log/keystone/keystone.log
    2019-07-29 14:36:47.607 43150 INFO migrate.versioning.api [-] 66 -> 67...
    2019-07-29 14:36:48.060 43150 INFO migrate.versioning.api [-] done
    2019-07-29 14:36:48.060 43150 INFO migrate.versioning.api [-] 67 -> 68...
    2019-07-29 14:36:48.065 43150 INFO migrate.versioning.api [-] done
    2019-07-29 14:36:48.065 43150 INFO migrate.versioning.api [-] 68 -> 69...
    2019-07-29 14:36:48.069 43150 INFO migrate.versioning.api [-] done
    2019-07-29 14:36:48.069 43150 INFO migrate.versioning.api [-] 69 -> 70...
    2019-07-29 14:36:48.073 43150 INFO migrate.versioning.api [-] done

    vim /var/log/httpd/keystone_access.log
    192.168.52.101 - - [29/Jul/2019:15:01:40 +0800] "GET /v3 HTTP/1.1" 200 245 "-" "osc-lib/1.3.1 keystoneauth1/2.18.0 python-requests/2.11.1 CPython/2.7.5"
    192.168.52.101 - - [29/Jul/2019:15:01:42 +0800] "POST /v3/auth/tokens HTTP/1.1" 201 1082 "-" "osc-lib/1.3.1 keystoneauth1/2.18.0 python-requests/2.11.1 CPython/2.7.5"
    192.168.52.101 - - [29/Jul/2019:15:02:21 +0800] "GET /v3 HTTP/1.1" 200 245 "-" "osc-lib/1.3.1 keystoneauth1/2.18.0 python-requests/2.11.1 CPython/2.7.5"
    192.168.52.101 - - [29/Jul/2019:15:02:23 +0800] "POST /v3/auth/tokens HTTP/1.1" 201 1082 "-" "osc-lib/1.3.1 keystoneauth1/2.18.0 python-requests/2.11.1 CPython/2.7.5"

如果需要得到详细的日志信息可以将配置文件中的debug选项打开

    vim /etc/keystone/keystone.conf

    [DEFAULT]
    debug=True