淺談基于OpenStack的云計(jì)算平臺(tái)的部署

摘要：本文介紹了OpenStack云平臺(tái)的基本功能及組成，闡述了其一般部署流程及部署特性，可為OpenStack云平臺(tái)部署的實(shí)際應(yīng)用提供具有一定價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：OpenStack；云平臺(tái)

1. 引言

隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論是資源利用率還是彈性分配計(jì)算資源的能力，云計(jì)算架構(gòu)都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)計(jì)算資源架構(gòu)[1]。OpenStack作為一個(gè)開(kāi)源的云計(jì)算管理平臺(tái)，在云服務(wù)中屬于基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)（IaaS），簡(jiǎn)單地理解就是主要提供硬件資源方面的服務(wù)。OpenStack由美國(guó)國(guó)家宇航局和Rackspace合作研發(fā)，其主要目標(biāo)是管理計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源等。OpenStack云管理平臺(tái)對(duì)外向各個(gè)租戶(hù)即企業(yè)等機(jī)構(gòu)提供服務(wù)，這些機(jī)構(gòu)無(wú)需建設(shè)自己的機(jī)房，無(wú)需購(gòu)買(mǎi)設(shè)備，更不需承擔(dān)設(shè)備升級(jí)維護(hù)的費(fèi)用，只要向給它提供云服務(wù)的企業(yè)按需、定期支付云計(jì)算資源使用費(fèi)用即可。這種IT資源使用模式在長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)將更加節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本，因此這也使得云計(jì)算發(fā)展成為一個(gè)趨勢(shì)。由于OpenStack的開(kāi)源特性及其對(duì)不同類(lèi)型云環(huán)境的廣泛支持，使其被眾多廠(chǎng)家認(rèn)可并逐漸成為云平臺(tái)架構(gòu)中的主流[2]。

2. OpenStack的功能及組成

OpenStack采用模塊化設(shè)計(jì)， 其8大核心項(xiàng)目組件包括：提供計(jì)算服務(wù)的Nova；支持多租戶(hù)的分布式對(duì)象存儲(chǔ)組件--Swift；負(fù)責(zé)注冊(cè)、檢索、管理虛擬鏡像文件的Glance；提供組件間消息認(rèn)證服務(wù)的Keystone；提供靈活物理網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)的Neutron；提供可預(yù)定義的云部署服務(wù)的Heat；執(zhí)行volume等相關(guān)功能的塊存儲(chǔ)組件Cinder；提供用戶(hù)Web訪(fǎng)問(wèn)界面的Dashboard組件Horizon。這些項(xiàng)目組件可組合在一起為租戶(hù)提供云架構(gòu)服務(wù)，也可分開(kāi)獨(dú)立工作，為用戶(hù)提供云存儲(chǔ)、鏡像、操作系統(tǒng)、虛擬化等服務(wù)[3]。

3. OpenStack的部署

3.1 部署的特點(diǎn)

部署OpenStack云平臺(tái)時(shí)需要考慮到實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境，一般需要滿(mǎn)足以下3個(gè)條件[4]：

（1）擴(kuò)張容易：由于實(shí)際應(yīng)用可能由于業(yè)務(wù)的增加而增加，擴(kuò)張性的部署架構(gòu)會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后遺癥。此外，部署是否簡(jiǎn)單方便也影響著擴(kuò)張的難度。

（2）維護(hù)簡(jiǎn)單：當(dāng)節(jié)點(diǎn)呈數(shù)量級(jí)上升后，維護(hù)的難度亦會(huì)隨之增加。

（3）高穩(wěn)定性：高可靠性的架構(gòu)可提供持續(xù)穩(wěn)定的服務(wù)。

為便于闡述，以下的部署主要在主控節(jié)點(diǎn)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)兩種節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行。其中，主控節(jié)點(diǎn)運(yùn)行Dashboard、Keystone、MySQL、RabbitMQ、Swift Proxy、Cinder API、Quantum Server、Glance和Nova API服務(wù)，這些服務(wù)僅提供Web UI、Restful API和安全認(rèn)證等功能，不參與實(shí)際操作；計(jì)算節(jié)點(diǎn)運(yùn)行Nova Compute、Quantum Agent、Cinder Volume和Swift Storage Node服務(wù)，這些服務(wù)完成創(chuàng)建虛擬機(jī)、建立存儲(chǔ)設(shè)備及虛擬網(wǎng)絡(luò)等實(shí)際操作。

以上部署的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）結(jié)構(gòu)清晰：只有兩種節(jié)點(diǎn)，每種節(jié)點(diǎn)固定運(yùn)行某些服務(wù)。

（2）部署容易：新加入的計(jì)算節(jié)點(diǎn)只需部署相應(yīng)的4種服務(wù)即可。

（3）維護(hù)簡(jiǎn)單：只需要知道節(jié)點(diǎn)類(lèi)型，即可測(cè)試相應(yīng)的服務(wù)。

3.2 部署流程

實(shí)際情況下部署通常涉及多個(gè)節(jié)點(diǎn)，即多個(gè)物理機(jī)與虛擬機(jī)，因此應(yīng)準(zhǔn)備足夠的物理資源以供使用。主控節(jié)點(diǎn)由于需要運(yùn)行更多服務(wù)，其配置應(yīng)略高于計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

3.2.1 準(zhǔn)備工作

首先，為創(chuàng)建虛擬機(jī)應(yīng)在物理節(jié)點(diǎn)上做好相應(yīng)準(zhǔn)備：在物理節(jié)點(diǎn)上安裝虛擬化所需要的一系列軟件包，下載安裝包并建立目錄樹(shù)，準(zhǔn)備好虛擬機(jī)磁盤(pán)，即將虛擬磁盤(pán)文件復(fù)制到/cloud/_base目錄下，形成相應(yīng)的目錄樹(shù)結(jié)構(gòu)。檢查主機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置保證主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

3.2.2 創(chuàng)建Repo Server

接下來(lái)建立虛擬機(jī)Repo Server，運(yùn)行如下腳本：

cd/cloud

./vm.sh repo-server -d

腳本運(yùn)行成功之后，將會(huì)自動(dòng)運(yùn)行創(chuàng)建的虛擬機(jī)。如有需要，可適當(dāng)修改vcpu的數(shù)量和虛擬內(nèi)存的大小，vcpu的數(shù)量應(yīng)根據(jù)物理CPU的核與線(xiàn)程數(shù)來(lái)決定，通過(guò)cat/proc/cpuinfo可查看物理CPU的詳細(xì)參數(shù)。

完成以上步驟后使用$virsh list -all 和$virsh vncdisplay repo-server檢查虛擬機(jī)是否正常啟動(dòng)運(yùn)行。

在同一節(jié)點(diǎn)上搭建小型的apt-get系統(tǒng)包源以及python包源，以避免apt-get因節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)而不能使用，隨后修改相關(guān)配置即可。

3.2.3 創(chuàng)建控制節(jié)點(diǎn)

首先利用cd /cloud和 ./easy.sh m-controller -d創(chuàng)建控制節(jié)點(diǎn)的虛擬機(jī)并設(shè)置網(wǎng)卡，配置成功后修改localrc配置文件中的PHP_HOST項(xiàng)值為192.168.111.4。

為方便局域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)復(fù)制安裝包，統(tǒng)一配置文件，在repo-server上建立一個(gè)供局域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)使用的NFS目錄。

后期的工作則是針對(duì)MySQL、RabbitMQ、Keystone、Swift Proxy、Glance、Cinder、Quantum Server、Nova API、Dashboard服務(wù)配置localrc文件，并安裝相應(yīng)的服務(wù)。

3.2.4 創(chuàng)建計(jì)算節(jié)點(diǎn)

創(chuàng)建計(jì)算節(jié)點(diǎn)的前期工作與創(chuàng)建控制節(jié)點(diǎn)一樣，包括創(chuàng)建虛擬機(jī)和配置網(wǎng)卡。其后則是安裝Nova Compute、Quantum Agent、Cinder Volume、Swift Storage服務(wù)。

4. 結(jié)論

OpenStack相較其他的開(kāi)源云計(jì)算平臺(tái)而言，具備模塊松耦合、組件配置靈活、二次開(kāi)發(fā)容易等優(yōu)勢(shì)，其未來(lái)在各行各業(yè)的發(fā)展空間不容小覷，有著廣闊的發(fā)展前景。然而，若要更好地滿(mǎn)足不同階段、不同用戶(hù)的要求，仍需對(duì)OpenStack如何提供更具彈性的計(jì)算服務(wù)的問(wèn)題進(jìn)行深入研究，以便為不同的實(shí)際需求提供軟硬件資源、系統(tǒng)架構(gòu)與實(shí)際環(huán)境相匹配并能最大限度提高資源利用率的云計(jì)算環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1] 萬(wàn)宏鳳. 基于OpenStack的教學(xué)云計(jì)算平臺(tái)的構(gòu)建與應(yīng)用[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)， 2015（20）： 45-46.

[2] 金永霞， 孫寧. 基于OpenStack的云計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理， 2016（6）： 145-149.

[3] 武佳寧. 基于OpenStack的云平臺(tái)虛擬集群部署設(shè)計(jì)[J]. 微型電腦應(yīng)用， 2016（32）： 15-17.

[4] 戢友. OpenStack開(kāi)源云王者歸來(lái)--云計(jì)算、虛擬化、Nova、Swift、Quantum與Hadoop[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2014.

作者簡(jiǎn)介；

游俊慧（1983.11--），女，漢族，廣東佛山人，講師，碩士，主要從事計(jì)算機(jī)教學(xué)