OpenStack基础及概念

一、云计算基本概念解析 

      1.1什么是云计算

云计算：代表计算资源向云水循环一样，按需分配，循环利用。

1.2、云计算分类

狭义：IT基础设施的交互和使用模式，通过网络以按需，易扩展的方式获取资源

广义：服务（IT基础设施、软件等）的交互和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获取资源。

  二、云服务模式

2.1、IaaS：基础设施即服务

用户通过网络获取虚机、存储、网络，然后用户根据自己的需求操作获取的资源。  典型应用：亚马逊AWS等

2.2、PaaS：平台即服务

将软件研发平台作为一种服务， 如Eclipse/Java编程平台，服务商提供编程接口/运行平台等。典型应用：Google AppEngine、Force.com、微软Azure等

2.3、SaaS：软件即服务

将软件作为一种服务通过网络提供给用户，如web的电子邮件、HR系统、订单管理系统、客户关系系统等。用户无需购买软件，而是向提供商租用基于web的软件，来管理企业经营活动。典型应用：Google Doc、Saleforce.com、Oracle CRM On Demand、Office Live Workspace等

 三、 云计算解决了哪些问题

 

 3.1 有效解决硬件单点故障问题

单点故障是指某个硬件的故障造成网站某个服务的中断。要真正解决这个问题，需要为每个硬件准备冗余，这不仅大大增加了硬件购置成本，而且部署与维护成本也不容小视。

而云计算平台是基于服务器集群，从设计之初就考虑了单点故障问题，并在建设时有效地解决了这个问题。

 3.2  按需增/减硬件资源

自己托管服务器，增/减硬件一直是头疼的问题。

1. 增加服务器的时候，购买服务器需要时间，而且这个时间自己无法控制。而使用云服务器，随时可以增加服务器——垂手可得。

2. 减服务器只能从机房拉回办公室，无法再把服务器退给厂商，购置服务器的成本就浪费了。而使用云服务器，如果下个月不用，不续费就行了（针对阿里云按月购买的情况）——想用就用，想扔就扔。

3. 不能按需增加满足基本需求的服务器配置。假如我们现在需要一台低配置的服务器用Linux跑缓存服务，如果为之单独购买一台便宜的低配置的服务器很不合算，因为这台服务器仅仅一年的电费就至少要3000元左右。所以只能尽量减少服务器数量，提高单台服务器的配置，在让一台服务器跑更多东西。而使用云服务器，需要什么样的配置就买什么样的配置，让各个服务器的职责更单一，互相之间的影响更小——职责分明，效率更高。

3.3 BGP线路解决南北互通问题

南北互通问题是南方电信与北方联通线路之间的互通问题，这个问题困扰我们多年，之前用过双线机房，解决的也不是很好。目前只有BGP线路才能有效解决这个问题，而拥有真正的BGP线路的机房不是很多，成本也非常高。而我准备使用的阿里云用的就是BGP线路，这也是吸引我们的主要地方之一。

3.4 按需增/减带宽

带宽是主要成本，托管服务器时，与ISP服务商签一年合同之前就要确定带宽。用了一段时间之后，你发现带宽买多了，想减一些是不允许的。中途要临时增加带宽一段时间也是不行的，要买就买一年（这是根据我们接触过的ISP服务商）。所以，一般都会多买一些带宽，留一些余量。

使用云服务器可以灵活地增减带宽，不会浪费带宽，即使买少了也不用担心，随时可以增加。虽然各个云服务商会有一定的限制，比如在阿里云一次至少要购买1个月的带宽，但比自己托管服务器灵活很多，同样的带宽条件，会节省不少成本，尤其是带宽需求在一年中变化比较大的网站。

3.5 更有吸引力的费用支付方式

   在IDC机房托管服务器一般是签一年合同，一次支付一个季度的费用。

而使用云服务，一次可以支付更短时间的费用，比如阿里云可以一次只支付一个月的费用，节约了流动资金。

从总体上考虑，差不多的成本，却拥有更多的内存、更多的CPU、更多的硬盘空间、更优质的带宽线路，更重要的是可以随时按需扩展计算资源。

    四、云应用形式

  

4.1、私有云

将基础设施与软硬件资源构建于防火墙内，基于iaas构建私有云平台供企业内部使用，开源组件有：openstack（最为出色），cloudstack等

4.2、云存储

云存储系统是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统

4.3、云游戏

游戏运行云平台服务端，云平台将游戏画面解压缩后传给用户，用户端无需高配置处理器和显卡，只需要基本的视频解压缩能力即可。

4.4、云物联

基于云平台实现物物相连的互联网。

4.5、云安全

通过网状的大量客户端检测网络中软件的异常,获取木马，恶意程序的最新信息，推送到云平台服务端自动分析和处理，再把解决方案发送给每一个客户端。云平台使用者越多，越安全。

4.6、公有云

云平台对外开放，主要以Iaas和Paas为主，较为成熟的是Iaas，如阿里云，腾讯云，青云，ucloud，首都在线等

4.7、混合云

公有云和私有云的结合，即对企业内部又对企业外部，例如AWS

 五、传统应用与云感知应用

  

5.1、传统应用

传统应用像养宠物，宠物病了要细心呵护

每个应用都是独特的、专门的

专门的服务器、硬件和软件保证可靠性

资源不够，增加cpu、内存、磁盘

专门的技术支持

5.2、云感知应用

云感知应用像养牛，牛生病了，你需要一头新的牛

应用跑在一个或多个虚拟机里

资源不够，增加新的虚拟机

应用挂起，重启或创建新的虚拟机

  六、 openstack与及其相关组件介绍

openstack前世今身

Openstack项目及组件功能简单介绍

核心项目3个

存储项目2个

共享服务3个

高层服务1个

openstack各组件逻辑关系

各组件逻辑关系图解

 1、openstack前世今身

openstack最早由美国国家航空航天局NASA研发的Nova和Rackspace研发的swift组成。后来以apache许可证授权,旨在为公共及私有云平台建设。openstack主要用来为企业内部实现类似于Amazon EC2和S3的云基础架构服务（Iaas）.每6个月更新一次，基本与ubuntu同步，命名是以A-Z作为首字母来的。

2、Openstack项目及组件功能简单介绍

核心项目3个

1.控制台

服务名：Dashboard

项目名：Horizon

功能：web方式管理云平台，建云主机，分配网络，配安全组，加云盘

2.计算

服务名：计算

项目名：Nova

功能：负责响应虚拟机创建请求、调度、销毁云主机

3.网络

服务名：网络

项目名：Neutron

功能：实现SDN（软件定义网络），提供一整套API,用户可以基于该API实现自己定义专属网络，不同厂商可以基于此API提供自己的产品实现

    存储项目2个

1.对象存储

服务名：对象存储

项目名：Swift

功能：REST风格的接口和扁平的数据组织结构。RESTFUL HTTP API来保存和访问任意非结构化数据，ring环的方式实现数据自动复制和高度可以扩展架构，保证数据的高度容错和可靠性

2.块存储

服务名：块存储

项目名：Cinder

功能：提供持久化块存储，即为云主机提供附加云盘。

 共享服务项目3个

1.认证服务

服务名：认证服务

项目名：Keystone

功能：为访问openstack各组件提供认证和授权功能，认证通过后，提供一个服务列表（存放你有权访问的服务），可以通过该列表访问各个组件。

2.镜像服务

服务名：镜像服务

项目名：Glance

功能：为云主机安装操作系统提供不同的镜像选择

3.计费服务

服务名：计费服务

项目名：Ceilometer

功能：收集云平台资源使用数据，用来计费或者性能监控

  高层服务项目1个

1.编排服务

服务名：编排服务

项目名：Heat

功能：自动化部署应用，自动化管理应用的整个生命周期.主要用于Paas

 3、openstack各组件详解及运行流程

各组件逻辑关系图：

openstack新建云主机流程图:

虚拟机启动过程如下：

1. 界面或命令行通过RESTful API向keystone获取认证信息。

2. keystone通过用户请求认证信息，并生成auth-token返回给对应的认证请求。

3. 界面或命令行通过RESTful API向nova-api发送一个boot instance的请求（携带auth-token）。

4. nova-api接受请求后向keystone发送认证请求，查看token是否为有效用户和token。

5. keystone验证token是否有效，如有效则返回有效的认证和对应的角色（注：有些操作需要有角色权限才能操作）。

6. 通过认证后nova-api和数据库通讯。

7. 初始化新建虚拟机的数据库记录。

8. nova-api通过rpc.call向nova-scheduler请求是否有创建虚拟机的资源(Host ID)。

9. nova-scheduler进程侦听消息队列，获取nova-api的请求。

10. nova-scheduler通过查询nova数据库中计算资源的情况，并通过调度算法计算符合虚拟机创建需要的主机。

11. 对于有符合虚拟机创建的主机，nova-scheduler更新数据库中虚拟机对应的物理主机信息。

12. nova-scheduler通过rpc.cast向nova-compute发送对应的创建虚拟机请求的消息。

13. nova-compute会从对应的消息队列中获取创建虚拟机请求的消息。

14. nova-compute通过rpc.call向nova-conductor请求获取虚拟机消息。（Flavor）

15. nova-conductor从消息队队列中拿到nova-compute请求消息。

16. nova-conductor根据消息查询虚拟机对应的信息。

17. nova-conductor从数据库中获得虚拟机对应信息。

18. nova-conductor把虚拟机信息通过消息的方式发送到消息队列中。

19. nova-compute从对应的消息队列中获取虚拟机信息消息。

20. nova-compute通过keystone的RESTfull API拿到认证的token，并通过HTTP请求glance-api获取创建虚拟机所需要镜像。

21. glance-api向keystone认证token是否有效，并返回验证结果。

22. token验证通过，nova-compute获得虚拟机镜像信息(URL)。

23. nova-compute通过keystone的RESTfull API拿到认证k的token，并通过HTTP请求neutron-server获取创建虚拟机所需要的网络信息。

24. neutron-server向keystone认证token是否有效，并返回验证结果。

25. token验证通过，nova-compute获得虚拟机网络信息。

26. nova-compute通过keystone的RESTfull API拿到认证的token，并通过HTTP请求cinder-api获取创建虚拟机所需要的持久化存储信息。

27. cinder-api向keystone认证token是否有效，并返回验证结果。

28. token验证通过，nova-compute获得虚拟机持久化存储信息。

29. nova-compute根据instance的信息调用配置的虚拟化驱动来创建虚拟机。