OpenStack入門——理論篇（二）：OpenStack的節(jié)點類型和架構(gòu)（含登錄的儀表板界面示例）

OpenStack入門——理論篇（二）：OpenStack的節(jié)點類型和架構(gòu)（含儀表板界面示例）

前言

? 看了網(wǎng)上的一些博客對OpenStack架構(gòu)的描述，大部分都是將官網(wǎng)的架構(gòu)圖截取下來（還是純英文文字描述的圖片）或者直接將描述翻譯為中文直接復(fù)制粘貼過來了。如果對于初學(xué)者而言，這或許是有字天書了。所以筆者先前的一篇文章是介紹了關(guān)于OpenStack的基礎(chǔ)知識和核心的組件服務(wù)。而本文先從OpenStack部署的節(jié)點結(jié)構(gòu)描述，再來對其整體架構(gòu)進(jìn)行闡述。

一、OpenStack節(jié)點類型

? 在介紹OpenStack的節(jié)點類型之前我們先對OpenStack做一些知識補(bǔ)充。

? OpenStack是適用于所有類型云的開源云計算平臺，其目標(biāo)是易于實現(xiàn)，可大規(guī)模擴(kuò)展且功能豐富。

? OpenStack是通過一組互相關(guān)聯(lián)的服務(wù)組件提供IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即 服務(wù)）解決方案。我們在實驗環(huán)境或生產(chǎn)環(huán)境中部署OpenStack實踐之前，都需要對其各種類型的節(jié)點及對應(yīng)安裝的服務(wù)有所了解。

? OpenStack的節(jié)點類型有以下四個類型：

1. 控制節(jié)點；
2. 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點：
3. 計算節(jié)點；
4. 存儲節(jié)點；

下面我們對這四個節(jié)點類型注意介紹。

1.1 OpenStack的控制節(jié)點

? 控制節(jié)點包括了管理支持服務(wù)、基礎(chǔ)管理服務(wù)和擴(kuò)展管理服務(wù)。

1.1.1管理支持服務(wù)（底層）

? 相對于OpenStack而言，該服務(wù)屬于底層的一些軟件安裝，用于給相關(guān)的組件提供服務(wù)。例如安裝數(shù)據(jù)庫軟件、消息隊列軟件、Memorycache和Etcd等。

1.1.2基礎(chǔ)管理服務(wù)（核心）

? 該服務(wù)主要安裝了一些核心的服務(wù)，例如Kystone、Glance、Nova，也可以安裝Neutron和Horizon服務(wù)。用于提供用戶基礎(chǔ)的控制與管理。

1.1.3擴(kuò)展管理服務(wù)（可選）

? 擴(kuò)展管理服務(wù)是可選的一些組件的安裝，例如存儲管理，數(shù)據(jù)庫服務(wù)等。包括Cinder、Swift、Trove、Heat和Ceilometer主要的可選服務(wù)。

? 此外，控制節(jié)點一般來說需要通過網(wǎng)絡(luò)端口實現(xiàn)同各個節(jié)點之間的通信或者管理。

1.2 OpenStack的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點有且僅有Neutron服務(wù)，就是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

Neutron主要負(fù)責(zé)管理私有網(wǎng)段和公有網(wǎng)段之間的通信，同時管理虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的通信以及防火墻等等。

一般在部署時會部署兩個以上的網(wǎng)絡(luò)端口，分別用于與控制節(jié)點通信、同計算/存儲節(jié)點通信、用于外部的虛擬機(jī)與相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)之間的通信。

1.3 OpenStack的計算節(jié)點

計算節(jié)點主要包含計算服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及監(jiān)控服務(wù)?；A(chǔ)服務(wù)是前兩個，監(jiān)控可以擴(kuò)展選擇。

1.4 OpenStack的存儲節(jié)點

? 存儲包含的是塊存儲以及對象存儲。這兩者雖然都是存儲，但是本質(zhì)上有著巨大的不同。

? 塊存儲相當(dāng)于虛擬出的一塊磁盤，可以掛載在對應(yīng)的虛擬機(jī)上，不會受到文件系統(tǒng)的影響，一般是用于虛擬機(jī)空間不足時擴(kuò)容場景；而對象存儲，本質(zhì)上是虛擬出一塊磁盤空間，可以存儲文件，但不能進(jìn)行格式化或轉(zhuǎn)換文件系統(tǒng)，一般用于云磁盤/文件。

二、OpenStack的整體架構(gòu)

? 當(dāng)我們對實驗環(huán)境或者生產(chǎn)環(huán)境中部署OpenStack的節(jié)點類型有所了解的前提下，我們來從兩個方面簡要說明一下OpenStack的整體架構(gòu)，該架構(gòu)是從官方文檔中截取，主要從概念和邏輯兩個方面進(jìn)行劃分。

? 當(dāng)然我們還是要遵循官方文檔的相關(guān)資料，不過這里筆者將對整個內(nèi)容稍作詳細(xì)的講述，畢竟本文是對一些有網(wǎng)絡(luò)，群集和linux操作系統(tǒng)基礎(chǔ)而又想入門OpenStack的人群提供較為細(xì)致的描述與介紹。

2.1概念架構(gòu)

? 如下圖，顯示的是OpenStack服務(wù)之間的關(guān)系。筆者將其稱之為OpenStack整體概念圖。它很好的顯示了OpenStack的典型項目，并且將各個服務(wù)聯(lián)系起來。雖然未必一開始就能完全弄懂，但是我們可以通過此圖從整體上對OpenStack的概念有進(jìn)一步的理解。

? 那么我們?nèi)绾慰催@幅概念架構(gòu)圖呢？

? 嗯，可以花幾分鐘自己先大致看一下這個架構(gòu)圖，結(jié)合上篇文章的內(nèi)容看看有多少是有些印象的。然后去搜索一下相關(guān)的介紹，筆者起初也是通過Google瀏覽器去到官網(wǎng)看官方文檔，然后發(fā)現(xiàn)不是非常容易理解，然后就去找資料，聽聽課等等，從網(wǎng)上找的博客文章呢，大多都是截取官網(wǎng)的圖片和復(fù)制了官方的簡要說明。如果你懶得去動手搜索，那就聽聽筆者的理解吧。當(dāng)然筆者能力有限，如有紕漏之處希望您在下方留言指正。

? 筆者將上圖做一下標(biāo)記，方便介紹，請參照下圖：

? 首先，整體上來看，我們比較熟悉的應(yīng)該是上圖中的加色部分，我們稱之為OpenStack的各種項目，也對應(yīng)著各種服務(wù)；下面的表述中可以將服務(wù)和項目認(rèn)為是同一種意思。

? 那么我們先看中間的紅色部分，VMs表示的是虛擬機(jī)實例，如果大家玩過或體驗過阿里云的一些服務(wù)就對此有一定理解了。其實對于OpenStack而言，虛擬機(jī)實例就是為客戶提供虛擬的服務(wù)，包括CPU、內(nèi)存、帶寬、存儲等等資源。而這些實例需要由OpenStack各個服務(wù)的支持，也包括對其提供相對應(yīng)的資源和對其進(jìn)行管理操作。

? 其次我們看紅色方框，這里的服務(wù)有一個共同特點——全局性。例如：Keystone，我知道該服務(wù)是提供認(rèn)證的，而需要認(rèn)證的地方（服務(wù)）也是非常多的，Ceilometer服務(wù)提供的監(jiān)控和Horizon服務(wù)提供的可視化界面操作管理也是一個道理。而之所以將這三個服務(wù)與下面的Swift服務(wù)（對象存儲）標(biāo)注同一色塊，是因為該四個組件服務(wù)相對綠色塊而言沒有那么核心。當(dāng)然這里只是筆者的理解，其實上圖給出的各種組件服務(wù)都是常見常用的，大家還是要多多了解。

? 其次我們來看紫色方框，這里除了先前講述的虛擬機(jī)實例和對象存儲服務(wù)，還有四個（綠色塊）最為核心的項目，以及其他四個項目。

? 核心的項目介紹：Glance提供鏡像，Nova提供計算服務(wù)（例如可以通過Nova進(jìn)行數(shù)據(jù)處理實例等），Neutron提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（各個節(jié)點通信，內(nèi)外網(wǎng)之間通信以及與內(nèi)部組件之間的通信（有對應(yīng)的API接口）），Cinder提供的就是存儲，相當(dāng)于一個磁盤。

? 剩下的四個項目介紹：

? Ironic項目，裸金屬，還記得上篇文章中我們提到的Bare Metal嗎？其實裸金屬項目是OpenStack的一個比較特別的項目，是針對一些特殊的場景創(chuàng)建的，主要是為了指定在一臺或多臺裸機(jī)上執(zhí)行操作，例如部署大數(shù)據(jù)集群時同時部署多臺物理機(jī)的場景，Ironic便可以實現(xiàn)硬件基礎(chǔ)設(shè)施資源的快速交付。

? 另外，在一些特殊的應(yīng)用場景下，用戶需要直接使用物理服務(wù)器資源來滿足特定需求的可行性和高效性，因此這也是OpenStack支持該項目的原因之一。

? Trove項目，是OpenStack提供的數(shù)據(jù)庫即服務(wù)的項目。主要是為了使用戶能夠快速輕松地利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的功能，而無需承擔(dān)處理復(fù)雜管理任務(wù)的負(fù)擔(dān)。云用戶和數(shù)據(jù)庫管理員可以根據(jù)需要配置和管理多個數(shù)據(jù)庫實例。

? Heat項目，是OpenStack提供的編排服務(wù)，用于通過運行OpenStack API調(diào)用來生成正在運行的云應(yīng)用程序，描述云應(yīng)用程序。使用模板，可以創(chuàng)建大多數(shù)OpenStack資源類型，例如實例，浮動IP，卷，安全組和用戶。它還提供了高級功能，例如實例高可用性，實例自動縮放和嵌套堆棧。這使OpenStack核心項目能夠獲得更大的用戶群。

? Sahara項目，是OpenStack提供的數(shù)據(jù)處理服務(wù)，主要是為用戶提供一種簡單的方法來在OpenStack上預(yù)配數(shù)據(jù)處理框架（例如Hadoop，Spark和Storm）。這可以通過指定配置參數(shù)（例如框架版本，群集拓?fù)?，?jié)點硬件詳細(xì)信息等）來完成。

? 當(dāng)然這里主要是對上面的一些項目對應(yīng)的功能和已經(jīng)兩兩之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了簡單介紹，主要是要對其中的服務(wù)之間的聯(lián)系有所了解，也就是要對黑色的英文單詞與短語翻譯理解，從而了解各個服務(wù)項目之間的聯(lián)系。

? 如果對上圖的英文不太熟悉或者還是覺得還是比較抽象的話，可以參考下面的簡化之后架構(gòu)，可能方便大家理解。

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? 以上就是筆者對官方給出的OpenStack概念架構(gòu)的介紹。其中涉及的重要組件服務(wù)在之后會逐一做更加細(xì)致的介紹。

? 下面我們來看看官方給出的邏輯架構(gòu)圖。

2.2邏輯架構(gòu)

? 下面我們來談?wù)凮penStack的邏輯架構(gòu)，官方給出的邏輯架構(gòu)（常見架構(gòu)但并不唯一）如下圖所示：

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? 從上圖我們可以發(fā)現(xiàn)與概念架構(gòu)的相同之處就是相對應(yīng)的組件服務(wù)還是在的，不過區(qū)別也非常明顯，邏輯架構(gòu)有了直觀的內(nèi)外網(wǎng)的區(qū)分，并且將各個組件服務(wù)用虛線框隔開，每個框內(nèi)包含對應(yīng)組件服務(wù)的一些存儲，功能模塊和API調(diào)用接口等，而又將各個組件之間用實現(xiàn)連接，表示出各個組件服務(wù)之間的邏輯關(guān)系。

? 不過若是詳細(xì)講述該邏輯架構(gòu)委實枯燥，或許仍然會覺得復(fù)雜而抽象，并且筆者前面也說了這也是官方給出的常見架構(gòu)，并不唯一。下面是簡化版本的邏輯架構(gòu)圖和介紹。

? 用戶或管理者可以通過網(wǎng)絡(luò)來使用或管理OpenStack云平臺系統(tǒng)，主要有上圖給出的三種方法：命令行接口（對應(yīng)的相關(guān)組件接口的調(diào)用）、云管理工具如Rightscale和Enstratius等等、圖形化界面工具如Dashboard、Cyberduck等等。筆者使用過OpenStack提供的組件Dashboard，Horizon項目提供的Web圖形化界面工具來創(chuàng)建、管理該云平臺。如果有使用過阿里云相關(guān)服務(wù)的經(jīng)驗，就更加好理解了。本文最后會給出筆者先前在筆記本的虛擬機(jī)上搭建部署的多節(jié)點的OpenStack云平臺在本地登錄的Web界面圖。

? 而在OpenStack內(nèi)部，每個組件服務(wù)都有自己的邏輯架構(gòu)，一般由功能模塊、數(shù)據(jù)庫或?qū)?yīng)后端以及和其他組件進(jìn)行交互的API接口，這些接口則是通過消息隊列來實現(xiàn)通信的，某些專業(yè)術(shù)語和名詞之后也會整理出來。

? 因此，理解OpenStack的邏輯架構(gòu)可以從整體到局部再到個體來理解。

三、OpenStack儀表板圖示

? 下面演示以下如何登錄OpenStack管理使用界面，即Horizon項目提供的儀表板UI界面。

1、首先網(wǎng)頁中輸入本地控制節(jié)點ip地址，進(jìn)入OpenStack儀表板登錄界面

2、查詢登錄用戶名和密碼（這里作為管理員登錄）

3、對照上圖登錄即可進(jìn)入儀表板web管理界面

四、總結(jié)

? 本文主要介紹了OpenStack的架構(gòu)，從概念和邏輯兩個方面進(jìn)行簡要闡述，最后給出筆者部署OpenStack時由Horizon項目提供的Web界面示例圖。