Openstack架构理论

一、起源

  • 2006年亚马逊推出AWS，正式开启云计算的新纪元 基于AWS二次开发的

  • 2010年7月美国国家航空航天局（NASA）与Rackspace合作，共同宣布OpenStack开放源码计划，由此开启了属于OpenStack的时代

  • OpenStack从诞生之初对标AWS，一直在向AWS学习，同时开放接口去兼容各种AWS服务

二、openstack是什么？

1、openstack是虚拟机、裸金属和容器的云基础架构

2、openstack可控自己整个数据中心的大型计算、存储和网络资源池

3、所有资源都通告API或Web界面进行管理

三、openstack能做什么？

简单来说就是统一使用不同的服务来实现不同的功能

1、openstack通过一组互联的服务器提供基础设施及服务（IaaS）解决方案。每个服务都提供了相应程序编程接口（API）来促进这种集成

2、openstack项目是一个适用于所有类型云的开源云计算平台，项目目标是提供实施简单、可大规模扩展、丰富、标准统一的云计算管理平台。

在这里插入图片描述

四、openstack工作原理概述

  • OpenStack实际上由一系列叫作脚本的命令组成。这些脚本会被捆绑到名为项目的软件包中，这些软件包则用于传递创建云环境的任务

  • 为了创建这些环境，OpenStack还会使用 2 种其他类型的软件：

    • 虚拟化软件，用于创建从硬件中抽象出来的虚拟资源层
    • 基础操作系统（OS），用于执行OpenStack脚本发出的命令

  • OpenStack本身不会虚拟化资源，但会使用虚拟化资源来构建云

  • OpenStack、虚拟化和基础操作系统，这 3 种技术协同工作服务用户

五、openstack设计理念

1、开放：开源，尽最大可能重用已有开源项目

2、灵活：架构可裁剪，大量使用插件化方式进行架构设计与实现

3、可扩展：由多个相互独立的项目组成每个项目包含多个独立服务组件，无中心架构，无状态架构

六、openstack与虚拟化的区别

  • open stack本身不是虚拟化，是知识系统的控制面，不包括系统的数据面组件，如Hypervisor、存储、和网络设备等
  • 虚拟化是openstack底层的技术实现手段之一，但并非核心关注点

关键的区别：

openstack: 自身不提供虚拟化；调用多种技术实现多资源池管理；对外提供统一管理接口

虚拟化：环境隔离、资源复用；降低隔离损耗，提升运行效率；提供高级虚拟化特性

七、OpenStack与云计算的关系

open stack只是构建云计算的关键组件：内核、骨干、框架、总线

对比维度OpenStack云计算
关系构建云计算的关键组件完整的云计算体系
角色内核、骨干、框架、总线包含 OpenStack 在内的整套服务

OpenStack 只是构建云计算的关键组件

八、openstack架构（重点）

  1. Horizon：Web 控制面板，可视化管理 OpenStack 所有资源，不用敲命令。
  2. Neutron：网络组件，软件定义网络，创建虚拟网络、子网、路由器，给虚拟机分配网络。
  3. Nova：计算服务，核心，管理虚拟机生命周期：创建、启动、关机、销毁，调度 CPU 内存资源。
  4. Swift：对象存储，存放图片、备份、镜像等非结构化数据，分布式高可靠。
  5. Cinder：块存储，给虚拟机挂载硬盘卷，虚拟机重启数据保留。
  6. Manila：文件存储，提供共享文件系统（NFS/CIFS），多台虚拟机可同时读写同一个共享目录。
  7. Heat：编排服务，通过模板批量自动化部署整套云资源（虚拟机 + 网络 + 存储），一键部署应用环境。
  8. Ironic：裸金属服务，直接管理物理服务器，像创建虚拟机一样自动部署物理机 OS、开关机。
  9. Keystone：身份认证，统一账号、权限、角色，所有组件都要在这里鉴权。
  10. Glance：镜像管理，上传、保存虚拟机操作系统镜像，Nova 创建实例时读取镜像。
  11. Ceilometer：计量服务，采集云资源使用数据（CPU、流量、磁盘），用于

在这里插入图片描述

要设计、部署和配置OpenStack，管理员必须了解其逻辑架构每个OpenStack服务内部是由多个进程组成。

所有服务（Keystone除外）都至少有一个API进程，负责监听API请求，对请求进行预处理并将它们传递给服务的其他部分

每个OpenStack服务的进程之间的通信，使用AMQP消息代理。服务的状态存储在数据库中。在部署和配置OpenStack云时，管理员可以在多种消息代理和数据库解决方案中进行选择，例如RabbitMQ、MySQL、MariaDB和SQLite

用户可以通过Web用户界面、命令行客户端以及通过浏览器插件或curl等工具发出API请求来访问OpenStack

OpenStack生产环境部署架构示例

在这里插入图片描述

生产环境中，一般会有专门的OpenStack部署服务节点、控制节点、计算节点、网络节点和存储服务节点等。

生产环境的控制节点建议三台以上，其他节点按需求部署。

如果只是测试，OpenStack服务可以部署在单节点上

提问：创建一个VM需要些什么资源？

在这里插入图片描述

OpenStack创建VM，服务间交互示例

在这里插入图片描述

九、为什么称Openstack是云操作系统？

它对底层硬件计算、存储、网络资源进行抽象池化管理；对外提供统一 API 接口，向上支撑上层云业务，对下屏蔽底层硬件差异，像操作系统管理计算机硬件一样管理整个数据中心硬件资源。

十、实战：CentOS Stream 8 用 PackStack 部署 OpenStack Victoria

理论讲得再多，不如动手部署一次。本章完整演示如何在 CentOS Stream 8 上用 PackStack 一键部署 OpenStack Victoria（双节点：controller + compute），包含从 yum 源配置到登录 Dashboard 的全部步骤。

前期准备

1、资源清单

CentOS-Stream-8(minimal安装) -CentOS-Stream-8-20240603.0-x86_64-dvd1.iso

https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/isos/x86_64/CentOS-Stream-8-20240603.0-x86_64-dvd1.iso?spm=a2c6h.25603864.0.0.33e24ee4AiZUTJ

vmware workstation17.5

OpenStack-Victoria

2、虚拟机硬件配置

controller 4CPU 8G内存 1张网卡:NAT 100G系统盘

compute 4CPU 8G内存 1张网卡:NAT 100G系统盘

按照个人情况配置内存

3、网络拓扑

vmware网络设置：

NAT网络,开启DHCP，192.168.108.0/24，网关192.168.108.2，DNS 192.168.108.2

说明：

Windows环境vmware的NAT网络网关为192.168.108.2

Linux环境vmware的NAT网络网关为192.168.108.1

/etc/hosts

192.168.108.10 controller

192.168.108.11 compute

步骤一：准备模板虚拟机

基于CentOS-Stream-8模板制作.pdf 制作的模板，克隆出一个虚拟机(openstack_template)，作为openstack模板虚拟机

克隆模板虚拟机-右键菜单

克隆模板虚拟机-向导

完整克隆，克隆好后，开机配置

配置yum源

[root@localhost ~]# rm -rf /etc/yum.repos.d/*

[root@localhost ~]# cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/openstack.repo
[centos-openstack-victoria]
name=CentOS 8 - OpenStack victoria
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/cloud/x86_64/openstack-victoria/
gpgcheck=0
enabled=1

[highavailability]
name=CentOS Stream 8 - HighAvailability
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/HighAvailability/x86_64/os/
gpgcheck=0
enabled=1

[nfv]
name=CentOS Stream 8 - NFV
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/NFV/x86_64/os/
gpgcheck=0
enabled=1

[rt]
name=CentOS Stream 8 - RT
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/RT/x86_64/os/
gpgcheck=0
enabled=1

[resilientstorage]
name=CentOS Stream 8 - ResilientStorage
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/ResilientStorage/x86_64/os/
gpgcheck=0
enabled=1

[extras-common]
name=CentOS Stream 8 - Extras packages
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/extras/x86_64/extras-common/
gpgcheck=0
enabled=1

[extras]
name=CentOS Stream $releasever - Extras
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/extras/x86_64/os/
gpgcheck=0
enabled=1

[centos-ceph-pacific]
name=CentOS - Ceph Pacific
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/storage/x86_64/ceph-pacific/
gpgcheck=0
enabled=1

[centos-rabbitmq-38]
name=CentOS-8 - RabbitMQ 38
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/messaging/x86_64/rabbitmq-38/
gpgcheck=0
enabled=1

[centos-nfv-openvswitch]
name=CentOS Stream 8 - NFV OpenvSwitch
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/nfv/x86_64/openvswitch-2/
gpgcheck=0
enabled=1

[baseos]
name=CentOS Stream 8 - BaseOS
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/BaseOS/x86_64/os/
gpgcheck=0
enabled=1

[appstream]
name=CentOS Stream 8 - AppStream
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/AppStream/x86_64/os/
gpgcheck=0
enabled=1

[powertools]
name=CentOS Stream 8 - PowerTools
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/centos-vault/8-stream/PowerTools/x86_64/os/
gpgcheck=0
enabled=1
EOF

[root@localhost ~]# yum clean all
0 files removed
[root@localhost ~]# yum makecache

安装方便操作环境包及基础软件包

[root@localhost ~]# yum install -y bash-completion vim open-vm-tools net-tools chrony.x86_64
[root@localhost ~]# source /usr/share/bash-completion/bash_completion

设置/etc/hosts

[root@localhost ~]# echo '192.168.108.10 controller' >> /etc/hosts
[root@localhost ~]# echo '192.168.108.11 compute' >> /etc/hosts

关闭SELinux

[root@localhost ~]# sed -i '/^SELINUX=/cSELINUX=disabled' /etc/selinux/config

编辑网卡信息

[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-ens160
TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=dhcp
NAME=ens160
DEVICE=ens160
ONBOOT=yes

清除密钥信息

[root@localhost ~]# cd /etc/ssh/
[root@localhost ssh]# rm -rf ssh_host_*

清除Machine ID

[root@localhost ~]# cat /dev/null > /etc/machine-id
[root@localhost ~]# cat /etc/machine-id

关闭操作系统并拍快照。

[root@localhost ~]# poweroff

步骤二：准备openstack节点

克隆虚拟机并修改基础配置

采用完全克隆方法克隆出其他2台虚拟机（openstack_controller , openstack_compute）。

拍摄快照-菜单

克隆节点-菜单

克隆向导-欢迎页

克隆向导-克隆源

克隆向导-完整克隆

克隆向导-控制器名称

同样的操作克隆计算节点

克隆向导-计算节点名称

2节点的CPU需要开启虚拟化支持。

虚拟机设置-开启虚拟化

两节点配置不同的IP，主机名

两节点分别开机，做以下配置

配置主机名

controller:

[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname controller

compute:

[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname compute

配置IP地址

controller:

[root@controller ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens160
TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=none                    #这行从dhcp 变更为 none
NAME=ens160
DEVICE=ens160
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.108.10
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.108.2
DNS1=192.168.108.2
[root@controller ~]# nmcli connection reload ens160
[root@controller ~]# nmcli connection up ens160

compute:

[root@compute ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens160
TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=none                #这行从dhcp 变更为 none
NAME=ens160
DEVICE=ens160
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.108.11
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.108.2
DNS1=192.168.108.2
[root@controller ~]# nmcli connection reload ens160
[root@controller ~]# nmcli connection up ens160

配置NTP

controller:

[root@controller ~]# vim /etc/chrony.conf
3 # pool 2.centos.pool.ntp.org iburst
4 server ntp.aliyun.com iburst

22 # Allow NTP client access from local network.
23 #allow 192.168.0.0/16
24 allow 192.168.108.0/24

#启动服务
[root@controller ~]# systemctl restart chronyd
[root@controller ~]# systemctl enable chronyd

# 测试
[root@controller ~]# chronyc sources -v

  .-- Source mode  '^' = server, '=' = peer, '#' = local clock.
 / .- Source state '*' = current best, '+' = combined, '-' = not combined,
| /             'x' = may be in error, '~' = too variable, '?' = unusable.
||                                                 .- xxxx [ yyyy ] +/- zzzz
||      Reachability register (octal) -.           |  xxxx = adjusted offset,
||      Log2(Polling interval) --.      |          |  yyyy = measured offset,
||                                \     |          |  zzzz = estimated error.
||                                 |    |           \
MS Name/IP address         Stratum Poll Reach LastRx Last sample
===============================================================================
^* 203.107.6.88                  2   6    17    45   -479us[-1323us] +/-   27ms

compute:

[root@compute ~]# vim /etc/chrony.conf
# pool 2.centos.pool.ntp.org iburst
server controller iburst

#启动服务
[root@compute ~]# systemctl restart chronyd
[root@compute ~]# systemctl enable chronyd

# 测试
[root@compute ~]# chronyc sources -v

  .-- Source mode  '^' = server, '=' = peer, '#' = local clock.
 / .- Source state '*' = current best, '+' = combined, '-' = not combined,
| /             'x' = may be in error, '~' = too variable, '?' = unusable.
||                                                 .- xxxx [ yyyy ] +/- zzzz
||      Reachability register (octal) -.           |  xxxx = adjusted offset,
||      Log2(Polling interval) --.      |          |  yyyy = measured offset,
||                                \     |          |  zzzz = estimated error.
||                                 |    |           \
MS Name/IP address         Stratum Poll Reach LastRx Last sample
===============================================================================
^? controller                    0   7     0     -     +0ns[   +0ns] +/-    0ns

关闭操作系统，拍摄快照

controller:

[root@controller ~]# poweroff

compute:

[root@compute ~]# poweroff

步骤三：安装OpenStack和测试

控制节点安装packstack

controller:

[root@controller ~]# yum install -y openstack-packstack

生成应答文件

controller:

[root@controller ~]# packstack --gen-answer-file=answers.txt
Packstack changed given value  to required value /root/.ssh/id_rsa.pub
Additional information:
 * Parameter CONFIG_NEUTRON_L2_AGENT: You have chosen OVN Neutron backend. Note that this backend does not support the VPNaaS plugin. Geneve will be used as the encapsulation method for tenant networks

更改应答文件

controller:

[root@controller ~]# vim answers.txt
 60 CONFIG_HEAT_INSTALL=y
 97 CONFIG_COMPUTE_HOSTS=192.168.108.10,192.168.108.11
 909 CONFIG_NEUTRON_OVN_BRIDGE_IFACES=br-ex:ens160
 1169 CONFIG_PROVISION_DEMO=n
[root@controller ~]# sed -i.bak -r 's/(.+_PW)=[0-9a-z]+/\1=huawei/g' answers.txt

关闭NetworkManager

controller:

[root@controller ~]# systemctl stop NetworkManager; systemctl disable NetworkManager; systemctl mask NetworkManager

compute:

[root@compute ~]# systemctl stop NetworkManager; systemctl disable NetworkManager; systemctl mask NetworkManager

CentOS 8 版本默认使用 NetworkManager 管理网络，但它会和 openstack 网络组件产生冲突，从而导致告警或错误

根据应答文件配置安装openstack

controller:

[root@controller ~]# packstack --answer-file=answers.txt
Welcome to the Packstack setup utility
The installation log file is available at: /var/tmp/packstack/20240920-102825-fai6j5rg/openstack-setup.log

Installing:
Clean Up                                             [ DONE ]
Discovering ip protocol version                      [ DONE ]
root@192.168.108.10's password:huawei
root@192.168.108.11's password:huawei
Setting up ssh keys                                  [ DONE ]
Preparing servers                                    [ DONE ]
Pre installing Puppet and discovering hosts' details [ DONE ]
Preparing pre-install entries                        [ DONE ]
Setting up CACERT                                    [ DONE ]
Preparing AMQP entries                               [ DONE ]
Preparing MariaDB entries                            [ DONE ]
Fixing Keystone LDAP config parameters to be undef if empty[ DONE ]
Preparing Keystone entries                           [ DONE ]
Preparing Glance entries                             [ DONE ]
Checking if the Cinder server has a cinder-volumes vg[ DONE ]
Preparing Cinder entries                             [ DONE ]
Preparing Nova API entries                           [ DONE ]
Creating ssh keys for Nova migration                 [ DONE ]
Gathering ssh host keys for Nova migration           [ DONE ]
Preparing Nova Compute entries                       [ DONE ]
Preparing Nova Scheduler entries                     [ DONE ]
Preparing Nova VNC Proxy entries                     [ DONE ]
Preparing OpenStack Network-related Nova entries     [ DONE ]
Preparing Nova Common entries                        [ DONE ]
Preparing Neutron API entries                        [ DONE ]
Preparing Neutron L3 entries                         [ DONE ]
Preparing Neutron L2 Agent entries                   [ DONE ]
Preparing Neutron DHCP Agent entries                 [ DONE ]
Preparing Neutron Metering Agent entries             [ DONE ]
Checking if NetworkManager is enabled and running    [ DONE ]
Preparing OpenStack Client entries                   [ DONE ]
Preparing Horizon entries                            [ DONE ]
Preparing Swift builder entries                      [ DONE ]
Preparing Swift proxy entries                        [ DONE ]
Preparing Swift storage entries                      [ DONE ]
Preparing Heat entries                               [ DONE ]
Preparing Heat CloudFormation API entries            [ DONE ]
Preparing Gnocchi entries                            [ DONE ]
Preparing Redis entries                              [ DONE ]
Preparing Ceilometer entries                         [ DONE ]
Preparing Aodh entries                               [ DONE ]
Preparing Puppet manifests                           [ DONE ]
Copying Puppet modules and manifests                 [ DONE ]
Applying 192.168.108.10_controller.pp
Testing if puppet apply is finished: 192.168.108.10_controller.pp  [ | ]

安装过程中，会在Testing if …controller.pp步骤停留很长时间，预计40-50分钟，其他步骤很快。

安装完成

安装完成

登录测试

登录测试-仪表盘

开启network服务

controller:

[root@controller ~]# systemctl start network
[root@controller ~]# systemctl enable network
network.service is not a native service, redirecting to systemd-sysv-install.
Executing: /usr/lib/systemd/systemd-sysv-install enable network

compute:

[root@compute ~]# systemctl start network
[root@compute ~]# systemctl enable network
network.service is not a native service, redirecting to systemd-sysv-install.
Executing: /usr/lib/systemd/systemd-sysv-install enable network

配置OpenStack命令补全

#将命令写入到/etc/bash_completion.d/，路径一定要写正确
[root@controller ~]# openstack complete >> /etc/bash_completion.d/complete
The 'openstack bgp speaker show dragents' CLI is deprecated and will be removed in the future. Use 'openstack bgp dragent list' CLI instead.

关机拍快照

openstack_controller和openstack_compute两个拍摄快照

关机拍快照

至此安装结束

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