云计算与OpenStack

PartⅠ概念篇

第1章云计算概述2

1.1云计算是什么2

1.2云计算发展现状4

1.3云计算体系架构7

1.3.1云计算参与者8

1.3.2云计算部署方式11

1.4云计算的影响13

1.4.1云计算引发了整个IT行业变革13

1.4.2云计算对经济社会各领域带来深刻影响14

1.5云计算商用解决方案15

1.5.1亚马逊云计算解决方案15

1.5.2VMwarevSphere解决方案19

1.6云计算开源解决方案OpenStack21

1.6.1OpenStack发展历史22

1.6.2OpenStack概述23

第2章OpenStack安装体验及入门26

2.1快速体验安装26

2.2脚本安装28

2.3手动安装29

2.4体验篇35

2.4.1创建虚拟机36

2.4.2添加磁盘38

2.4.3安全和访问设置41

2.5Q＆A43

2.5.1虚拟机上是否可以安装OpenStack43

2.5.2找不到安装源43

2.5.3设置上网代理44

2.6如何入门提升44

2.6.1源码阅读45

2.6.2日志分析48

2.6.3安装问题49

PartⅡ架构篇

第3章系统架构52

3.1整体架构剖析52

3.2逻辑架构57

3.2.1逻辑概念模型59

3.2.2逻辑模块划分60

3.3运行架构63

3.4开发架构66

3.5物理架构67

第4章功能剖析70

4.1消息队列协议AMQP70

4.2调度器nova—scheduler74

4.2.1过滤（Filtering）76

4.2.2权衡（Weighting）78

4.3计算资源管理80

4.3.1KVM适配83

4.3.2VMware适配84

4.4存储资源管理85

4.4.1Cinder功能分析88

4.4.2iSCSI适配90

4.4.3NFS适配93

4.5网络资源管理94

4.5.1IP资源管理95

4.5.2DHCP自动分派IP95

4.5.3网络连接管理98

4.5.4虚拟交换机管理99

4.5.5NAT网络映射102

4.5.6网络安全管理104

4.5.7Quantum项目介绍106

PartⅢ实现篇

第5章计算资源池实现剖析114

5.1代码结构分析114

5.1.1常用命令114

5.1.2代码结构115

5.2业务逻辑模型分析116

5.2.1整体业务逻辑模型116

5.2.2Libvirt虚拟化实现模型118

5.2.3XenAPI虚拟化实现模型119

5.3数据模型分析120

5.3.1整体数据模型120

5.3.2虚拟机模型instances121

5.3.3虚拟机状态122

5.4虚拟机开通123

5.4.1操作实现123

5.4.2实现剖析126

5.4.3开通虚拟机外部接口nova—api.create（）127

5.4.4开通虚拟机内部接口compute—api.create（）128

5.4.5计算节点部署虚拟机

compute—manager.run_instance（）131

5.4.6虚拟化适配134

5.5虚拟机启停138

5.5.1虚拟机关闭138

5.5.2虚拟机启动140

5.6在线热迁移140

5.6.1构建NFS共享存储142

5.6.2修改计算节点配置145

5.6.3迁移虚拟机146

5.7VNC控制台147

5.7.1VNC和noVNC147

5.7.2实现剖析147

5.7.3noVNC代理的配置和部署148

5.8安全组管理149

5.8.1安全组数据模型150

5.8.2安全组创建和删除151

5.9Q＆A152

5.9.1虚拟机部署异常152

5.9.2计算节点服务不能正常启动153

5.9.3热迁移失败154

参考文献154

第6章存储资源池实现剖析155

6.1代码结构分析155

6.1.1nova—volume代码结构155

6.1.2Cinder代码结构157

6.2业务逻辑模型分析158

6.2.1整体模型分析158

6.2.2卷管理类（VolumeManager）159

6.2.3iSCSI实现ISCSIDriver160

6.3数据库模型分析160

6.3.1整体模型分析160

6.3.2卷（volumes）161

6.4创建和挂载弹性云硬盘操作实现162

6.4.1创建云硬盘操作实现162

6.4.2挂载云硬盘操作实现164

6.5机架式服务器iSCSI存储实现剖析165

6.5.1LVM基本概念165

6.5.2存储节点预处理166

6.5.3创建云硬盘167

6.5.4挂载云硬盘168

6.6快照管理169

6.6.1创建快照170

6.6.2快照恢复171

第7章网络资源池实现剖析173

7.1代码结构分析173

7.1.1Nova—network代码173

7.1.2Quantum代码174

7.2nova—network业务逻辑模型分析176

7.2.1业务逻辑模型176

7.2.2私网资源池管理NetworkManager177

7.2.3公网资源池管理FloatingIP179

7.3nova—network数据模型分析180

7.3.1整体模型180

7.3.2私有网络Networks181

7.3.3私网IP地址池182

7.3.4弹性IP地址池183

7.4nova—network中FlatDHCP模式184

7.4.1网络部署184

7.4.2网络连接机制剖析185

7.4.3高可用性187

7.5nova—network中VLAN模式189

7.5.1网络部署189

7.5.2网络连接机制剖析190

7.5.3高可用性191

7.6nova—network分配私网IP地址192

7.6.1创建私有网络192

7.6.2分配私网fixedIP193

7.6.3DHCP自动分配IP地址197

7.7nova—network分配弹性IP地址199

7.7.1操作实现200

7.7.2实现剖析201

7.8Quantum业务逻辑模型分析203

7.8.1Quantum—Server业务逻辑模型203

7.8.2Agent业务逻辑模型204

7.9Quantum数据模型分析204

7.9.1整体数据模型204

7.9.2Quantum模型映射关系206

7.9.3端口ports207

7.10Quantum网络模式分析208

7.10.1扁平共享模式（Flat）208

7.10.2租户私有网络209

7.11Quantum操作实现211

第8章Glance镜像管理212

8.1镜像功能架构213

8.1.1逻辑架构213

8.1.2开发架构213

8.2业务逻辑模型分析215

8.3数据模型分析215

8.3.1整体模型215

8.3.2镜像（images）216

8.3.3镜像状态217

8.4制作镜像218

8.4.1制作Windows7镜像218

8.4.2制作Linux镜像222

8.4.3上传镜像222

8.5创建镜像实现分析224

第9章Horizon前端界面实现剖析227

9.1什么是Django227

9.2Horizon的功能和实现228

9.2.1Horizon介绍228

9.2.2功能架构229

9.2.3部署架构230

9.2.4开发架构232

9.2.5Horizon和Django233

9.2.6Horizon和其他模块的关系234

9.3定制Horizon235

9.3.1修改Web应用的标题235

9.3.2修改Horizon的Logo235

9.3.3修改Dashboard和Panel236

9.4国际化236

第10章Keystone认证管理238

10.1Keystone架构238

10.1.1逻辑架构238

10.1.2开发架构239

10.2数据模型分析241

10.2.1整体模型241

10.2.2用户（user）242

10.2.3项目Tenant242

10.2.4用户项目角色关联表metadata243

10.2.5服务service243

10.2.6服务端endpoint243

10.3Keystone操作体验244

10.3.1创建项目Project244

10.3.2创建用户245

10.3.3为项目Project增加新用户246

10.4认证机制剖析247

10.4.1curl方式创建虚拟机247

10.4.2认证过程剖析252

10.4.3认证获取Token剖析254

10.4.4权限判断256

10.5Q＆A258

PartⅣ应用篇

第11章私有云平台建设262

11.1概述262

11.2适用场景分析263

11.2.1选择私有云264

11.2.2适用场景示例——服务器应用266

11.2.3适用场景示例——桌面云应用270

11.3建设思路274

11.3.1建设思路转变274

11.3.2统筹规划、分阶段建设277

11.4建设过程277

11.4.1网络规划及部署278

11.4.2CPU兼容性282

11.5案例分析283

11.6私有云平台待完善287

11.6.1OpenStack持续优化288

11.6.2系统监控管理289

11.6.3高可用性管理294

第12章公有云平台建设297

12.1谁适用公有云297

12.2运营商建设298

12.2.1小规模应用299

12.2.2大规模建设300

12.3单数据中心建设方案301

12.3.1网络部署方案301

12.3.2共享存储提升高可用性303

12.4多数据中心建设方案304

12.4.1区域Zone解决方案305

12.4.2单元Cell解决方案307

后记309

《云计算与OpenStack(虚拟机Nova篇)》穿插了笔者团队积累的一些经验，特别是在应用篇，为不同场景下云计算落地提供了建设实践案例，这在业界是相对少见且比较全面的解决方案。本书通过深入剖析OpenStack架构的设计理念及具体实现，结合云计算管理平台建设理论，将理论与实践相结合，让读者知其然并知其所以然。全书在组织形式上，采用简单明了的语法，段落简洁，配合大量的图文以及部分核心代码，形象地表述出技术应用原理。本文穿插了笔者团队积累的一些经验，特别是在应用篇，为不同场景下云计算落地提供了建设实践案例，这在业界是相对少见且比较全面的解决方案。【作者简介】陈伯龙 长期从事电信领域运营、运维支撑系统研发及项目实施，在系统架构、设计、开发和项目管理中积累了大量一线实践经验，擅长虚拟化、系统监控、运维管理产品规划建设等。目前供职于亚信联创，担任橘云平台服务运营管理部经理职务。 张 杰 亚信联创计费和商业智能产品部橘云管理平台产品负责人。毕业于北方工业大学，虚拟化和云计算专家。与亚信联创的云计算研究及服务团队一起为电信运营商提供先进的云计算解决方案。 程志鹏 毕业于北京理工大学计算机软件专业，硕士学位，长期从事计算机网络通信、网络安全、网络存储相关的研究和开发，具备丰富的一线开发经验。目前供职于某著名网络通信企业，担任高级项目经理职务，对于云计算中的网络通信技术具有独特的见解。