个人用云计算学习笔记 --25 OpenStack 框架

OpenStack 框架

一、存储类型对比（核心特性 + 性能维度）

1. 三大存储类型核心差异

存储类型	类比	核心特点	速度	存储容量	适用场景
块存储（Cinder）	硬盘	提供持久化块设备，生命周期独立于虚拟机，支持多种后端存储（如 LVM、SAN、Ceph）	最快	最小	虚拟机持久化存储、数据库存储、主机直接存储
文件存储（Manila）	NFS	基于文件系统，支持多节点共享访问，通过 NFS/CIFS 协议提供服务	中等	中等	多节点共享数据、应用程序共享存储
对象存储（Swift）	百度网盘	分布式、高可用、最终一致性，存储非结构化数据，按 "账户 - 容器 - 对象" 层级组织	最慢	超大	海量非结构化数据存储（如虚拟机镜像、备份文件、图片、日志）、弹性扩展场景

2. 性能与容量排序

• 速度排序：块存储 > 文件存储 > 对象存储
• 容量排序：对象存储 > 文件存储 > 块存储

二、OpenStack 核心服务框架（组件 + 功能 + 依赖 + 版本）

1. 核心服务详情（截止ironic为关键属性，后面的作为了解）

服务名称	核心功能	首次出现版本	核心依赖	服务定位
Horizon	提供基于 Web 的控制界面，支持云管理员和用户管理 OpenStack 各类资源与服务	Essex	Keystone（认证服务）	前端 UI 界面（Web 控制台）
Keystone	身份认证（Authentication）、服务发现、分布式多租户授权；支持 LDAP、OAuth、OpenID Connect、SAML 和 SQL	Essex	无（为其他服务提供认证支持）	身份认证与权限管理服务
Glance	虚拟机镜像的发现、注册、检索；支持镜像存储在本地文件系统、Swift、Cinder 等位置	Bexar	Keystone（认证服务）	镜像管理服务
Nova	大规模、可扩展的计算资源调度与管理；支持裸金属、虚拟机、容器三种计算形态	Austin	Keystone（认证）、Neutron（网络）、Glance（镜像）	计算服务（核心计算组件）
Cinder	块存储服务，将存储设备转化为块存储池，为虚拟机提供持久化块存储；支持多种存储接口驱动	Folsom	Keystone（认证服务）	块存储服务
Swift	高可用、分布式、最终一致的对象存储服务；高效、安全、廉价存储大量非结构化数据	Austin	无（为其他服务提供对象存储支持）	对象存储服务
Neutron	网络即服务（NaaS），管理虚拟网络；提供二层交换、三层路由、安全组、浮动 IP 等网络功能	Folsom	Keystone（认证服务）	网络管理服务
Heat	云应用程序编排，通过模板定义 OpenStack 基础架构资源；提供 OpenStack 原生 REST API 和 CloudFormation 兼容查询 API	Havana	Keystone（认证服务）	编排服务（自动化部署资源）
Ceilometer	数据收集服务，跨 OpenStack 核心组件规范化、转换数据；支持客户计费、资源跟踪、警报功能	Havana	无（对接其他核心组件收集数据）	计量与数据收集服务
Ironic	裸金属服务器管理，支持裸金属节点的部署、管理与生命周期维护	-	Keystone（认证）、Neutron（网络）、Glance（镜像）	裸金属服务
Zun	容器管理服务，支持容器的部署、调度与生命周期管理	-	Nova（计算调度）、Neutron（网络）	容器服务
Kuryr	容器与 OpenStack 集成服务，实现容器网络、存储与 OpenStack 资源的对接	-	Neutron（网络）、Cinder（存储）	容器集成服务
Barbican	密钥管理服务，为 OpenStack 资源提供加密密钥、证书等安全凭证管理	-	Keystone（认证）	安全凭证管理服务
Placement	资源优化服务，跟踪计算节点的资源库存与使用情况，辅助 Nova 调度	-	Nova（计算）	资源调度辅助服务
Watcher	资源优化服务，提供 OpenStack 资源的动态优化与调整（如负载均衡、节能）	-	Nova（计算）、Neutron（网络）	资源优化服务
Vitrage	故障诊断与根因分析服务，监控 OpenStack 组件状态，提供故障定位与告警	-	Ceilometer（数据收集）	故障诊断服务
Adjutant	管理操作自动化服务，简化 OpenStack 管理员的日常运维操作（如用户管理、配额调整）	-	Keystone（认证）	运维自动化服务
CloudKitty	计费服务，基于 Ceilometer 收集的数据实现多维度计费统计与报表生成	-	Ceilometer（数据收集）	计费服务
Tacker	网络功能虚拟化（NFV）服务，支持虚拟网络功能（VNF）的部署与管理	-	Neutron（网络）	NFV 服务
Octavia	负载均衡服务（LBaaS），提供四层 / 七层负载均衡功能，基于 HAProxy 实现	-	Neutron（网络）	负载均衡服务
Designate	DNS 服务，为 OpenStack 资源提供域名解析与 DNS 管理功能	-	Neutron（网络）	DNS 服务
Cyborg	硬件加速服务，管理 GPU、FPGA 等硬件加速资源，为虚拟机 / 容器提供硬件加速支持	-	Nova（计算）	硬件加速服务
Tempest	测试工具，为 OpenStack 核心服务提供自动化测试用例，验证服务功能与兼容性	-	无（测试工具）	测试工具
Rally	性能基准测试工具，评估 OpenStack 集群的性能、可扩展性与稳定性	-	无（基准测试工具）	性能测试工具
Magnum	容器编排引擎服务，支持 Kubernetes、Swarm 等容器编排引擎的部署与管理	-	Nova（计算）、Neutron（网络）	容器编排服务
Trove	数据库即服务（DBaaS），支持 MySQL、PostgreSQL 等数据库的自动化部署与管理	-	Nova（计算）、Cinder（存储）	数据库服务
Freezer	备份服务，提供 OpenStack 资源（虚拟机、卷、对象）的备份与恢复功能	-	Swift（对象存储）、Cinder（块存储）	备份服务
Masakari	高可用服务，提供 OpenStack 实例的故障自动恢复、迁移功能，保障服务高可用	-	Nova（计算）、Neutron（网络）	高可用服务
Mistral	工作流服务，支持 OpenStack 操作的自动化工作流定义与执行	-	Keystone（认证）	工作流服务
Aodh	告警服务，基于 Ceilometer 收集的数据设置告警规则，触发告警通知	-	Ceilometer（数据收集）	告警服务
Zaqar	消息队列服务，为 OpenStack 应用提供可靠的消息传递功能	-	Keystone（认证）	消息队列服务
Blazar	资源预留服务，支持 OpenStack 资源（计算、网络、存储）的预约与预留	-	Nova（计算）、Neutron（网络）	资源预留服务

2. 核心服务分类

• 前端界面：Horizon
• 身份认证：Keystone
• 计算相关：Nova（虚拟机）、Ironic（裸金属）、Zun（容器）、Kuryr（容器集成）
• 存储相关：Cinder（块存储）、Swift（对象存储）、Manila（文件存储）
• 网络相关：Neutron（虚拟网络）、Octavia（负载均衡）、Designate（DNS）、Tacker（NFV）
• 镜像相关：Glance
• 编排相关：Heat（应用编排）、Mistral（工作流）
• 监控计费：Ceilometer（数据收集）、Aodh（告警）、CloudKitty（计费）
• 资源优化：Watcher（动态优化）、Placement（资源调度）、Vitrage（故障诊断）
• 工具类：Tempest（功能测试）、Rally（性能测试）
• 其他服务：Barbican（密钥管理）、Cyborg（硬件加速）、Adjutant（运维自动化）、Blazar（资源预留）、Magnum（容器编排）、Trove（数据库）、Freezer（备份）、Masakari（高可用）、Zaqar（消息队列）

三、OpenStack 虚拟机（VM）创建服务交互流程

1. 核心服务协同关系

虚拟机创建过程中，各核心服务通过 "请求 - 响应" 模式协同工作，关键交互如下：

1. 前端入口：用户通过 Horizon（Web 界面）或 Heat（编排模板）发起虚拟机创建请求。
2. 身份认证：Horizon/Heat 向 Keystone 提交认证请求，Keystone 验证用户身份后返回有效 Token。
3. 计算调度：Nova 接收携带 Token 的创建请求，向 Keystone 校验 Token 有效性；通过 Placement 获取资源库存信息，由 Nova-Scheduler 完成计算节点调度。
4. 网络配置：Nova 向 Neutron 发送网络资源请求（如虚拟网卡、子网、安全组），Neutron 为虚拟机分配 IP 和网络接口，配置网络连通性。
5. 镜像获取：Nova 向 Glance 请求虚拟机镜像，Glance 校验 Token 后返回镜像地址（如本地文件系统、Swift 存储路径）。
6. 存储分配：Nova 向 Cinder 请求块存储卷（持久化存储），Cinder 分配卷并返回挂载信息，Nova 将卷挂载到虚拟机。
7. 实例启动：Nova-Compute 调用 Hypervisor（如 KVM、VMware），基于镜像和配置启动虚拟机实例。
8. 备份支持：如需备份，Cinder/Swift 接收备份请求，将虚拟机数据 / 卷数据备份到对象存储或块存储。

2. 服务交互流程图解

用户 → Horizon/Heat（前端/编排）→ Keystone（认证）→ Nova（计算调度）
                                                      ↓
                    Neutron（网络配置）← Nova → Glance（镜像获取）
                                                      ↓
                    Cinder（块存储分配）← Nova → Swift（对象存储/备份）
                                                      ↓
                                            Nova-Compute（实例启动）→ 虚拟机（VM）
                      ↓
                                            Nova-Compute（实例启动）→ 虚拟机（VM）