云计算实验实操｜Keystone安装配置+CloudSim仿真平台部署（超详细图文版）

前言

最近完成了云计算技术的两个核心基础实验，分别是OpenStack Keystone身份认证服务的安装与配置 和CloudSim云计算仿真平台的部署与使用，两个实验均基于Ubuntu 20.04 LTS系统完成，涵盖了OpenStack云平台基础组件部署和云计算仿真工具使用两大核心内容。

实操过程中踩了不少版本兼容、命令语法的坑，也积累了很多Linux实操和云计算基础的经验，现在把完整的实验流程、问题解决方法整理出来，分享给刚入门云计算的小伙伴，全程步骤清晰、亲测有效，跟着做就能顺利完成实验～

实验一：OpenStack Keystone身份认证服务安装与配置

实验简介

Keystone是OpenStack云平台的统一身份认证服务，相当于云平台的"门禁系统"，负责用户身份验证、权限授权、服务目录管理，是部署OpenStack其他组件的基础，本次实验完成单节点Keystone的完整安装、配置与功能验证。

实验环境

硬件：虚拟机（2核CPU、4GB内存、40GB硬盘），宿主机为普通台式机/笔记本
软件：Ubuntu 20.04 LTS 64位、MySQL 8.0、Apache2、Keystone、Python3-openstackclient

完整实操步骤

1. 前期排障与环境更新

解决Ubuntu apt进程锁定问题，更新软件源，避免安装失败：

bash 复制代码

# 解除apt进程锁定（如有报错执行）
sudo rm /var/cache/apt/archives/lock
sudo rm /var/lib/dpkg/lock
# 更新软件源
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
# 切换为root管理员（后续全程root操作，省却sudo）
sudo -i

2. MySQL数据库搭建（Keystone数据存储）

Keystone的认证信息需存储在MySQL中，创建专属数据库和用户并授权：

bash 复制代码

# 安装MySQL服务和客户端
apt install mysql-server mysql-client -y
# 免密登录MySQL
mysql

进入mysql>提示符后，依次执行以下SQL命令（结尾必须加;）：

sql 复制代码

# 创建Keystone专属数据库
CREATE DATABASE keystone;
# 创建本地访问用户并授权（密码cqu2022，可自定义）
CREATE USER 'keystone'@'localhost' IDENTIFIED BY 'cqu2022';
GRANT ALL PRIVILEGES ON keystone.* TO 'keystone'@'localhost';
# 创建远程访问用户并授权（实验环境需要）
CREATE USER 'keystone'@'%' IDENTIFIED BY 'cqu2022';
GRANT ALL PRIVILEGES ON keystone.* TO 'keystone'@'%';
# 刷新权限，让配置生效
FLUSH PRIVILEGES;
# 退出MySQL
exit;

测试数据库登录 ：输入mysql -h localhost -ukeystone -p，输入密码cqu2022能成功登录即完成。

3. Keystone及配套组件安装

安装Keystone主程序、Apache2 Web服务器（Keystone对外接口）、Python3版WSGI模块（衔接Apache和Keystone）：

bash 复制代码

# 核心组件安装（注意wsgi的Python3版本，避免依赖报错）
apt install keystone apache2 libapache2-mod-wsgi-py3 -y

4. 核心配置文件修改

（1）修改Keystone配置文件（数据库连接+令牌加密）

bash 复制代码

# 用vim打开配置文件
vim /etc/keystone/keystone.conf

按PageDown翻页找到[database]段，注释默认sqlite连接，新增MySQL连接（注意pymysql是字母l，不是数字1 ）：

ini 复制代码

[database]
#connection=sqlite:///var/lib/keystone/keystone.db  # 注释原有行
connection=mysql+pymysql://keystone:cqu2022@localhost/keystone  # 新增行

继续翻页找到[token]段，设置令牌加密方式为Fernet：
ini 复制代码
```
[token]
provider = fernet  # 确保无注释
```
按Esc，输入:wq保存退出vim。

（2）修改Apache配置文件（指定服务端地址）

bash 复制代码

# 用vim打开配置文件
vim /etc/apache2/apache2.conf

翻到文件末尾，新增一行：ServerName localhost
按Esc，输入:wq保存退出。

5. Keystone服务初始化

bash 复制代码

# 同步Keystone数据库（给MySQL的keystone库建表）
su -s /bin/bash keystone -c "keystone-manage db_sync"
# 初始化Fernet密钥和凭证存储库（令牌加密必备）
keystone-manage fernet_setup --keystone-user keystone --keystone-group keystone
keystone-manage credential_setup --keystone-user keystone --keystone-group keystone
# 引导Keystone身份服务（配置管理员密码、服务地址）
keystone-manage bootstrap --bootstrap-password cqu2022 \
--bootstrap-admin-url http://localhost:5000/v3/ \
--bootstrap-internal-url http://localhost:5000/v3/ \
--bootstrap-public-url http://localhost:5000/v3/ \
--bootstrap-region-id RegionOne
# 重启Apache，让所有配置生效
systemctl restart apache2

6. 配置环境变量，简化OpenStack命令操作

bash 复制代码

# 创建目录存放环境变量文件
cd ~
mkdir openrc
chmod -R 777 openrc
vim ~/openrc/keystonerc

在文件中输入以下环境变量配置（直接复制）：

bash 复制代码

export OS_USERNAME=admin
export OS_PASSWORD=cqu2022
export OS_PROJECT_NAME=admin
export OS_USER_DOMAIN_NAME=Default
export OS_PROJECT_DOMAIN_NAME=Default
export OS_AUTH_URL=http://localhost:5000/v3
export OS_IDENTITY_API_VERSION=3

保存退出后，让环境变量生效并测试：

bash 复制代码

# 生效环境变量（. 后面有空格）
. ~/openrc/keystonerc
# 测试，输出admin即生效
echo $OS_USERNAME

7. 安装OpenStack客户端，验证Keystone服务

bash 复制代码

# 安装OpenStack命令行客户端工具
apt install python3-openstackclient -y
# 核心验证：获取认证令牌（token）
openstack token issue

执行成功标志 ：终端输出包含id（令牌）、project_id、user_id、expires（过期时间）的信息，无红色报错。

8. 拓展：创建域/项目/用户/角色（权限管理）

bash 复制代码

# 创建示例域
openstack domain create --description "An Example Domain" example
# 创建服务项目
openstack project create --domain default --description "Service Project" service
# 创建演示项目
openstack project create --domain default --description "Demo Project" myproject
# 创建普通用户（密码cqu2022）
openstack user create --domain default --password cqu2022 myuser
# 创建自定义角色
openstack role create myrole
# 给用户分配角色
openstack role add --project myproject --user myuser myrole
# 查看所有资源
openstack domain list && openstack project list && openstack user list && openstack role list

实验一常见问题及解决方法

MySQL授权报错 ：ERROR 1410 (42000):You are not allowed to create a user with GRANT
原因：MySQL8.0取消了GRANT直接创建用户的功能，解决：先创建用户，再授权（见步骤2）。
wsgi安装报错 ：依赖包找不到
原因：使用了Python2版wsgi，解决：替换为libapache2-mod-wsgi-py3。
openstack命令不存在 ：提示命令未找到
原因：未安装客户端工具，解决：安装python3-openstackclient。
Vim快速查找失效 ：按/输入关键词无反应
解决：放弃快速查找，用PageDown手动翻页找配置段。

实验二：CloudSim云计算仿真平台安装与使用

实验简介

CloudSim是开源的云计算仿真平台，基于Java开发，无需真实的云计算硬件环境，即可模拟云数据中心、虚拟机、云任务的调度与执行，是研究云计算资源调度算法的重要工具。本次实验完成CloudSim 4.0的下载、部署、环境配置及基础仿真样例的运行。

实验环境

硬件：同实验一（虚拟机2核4G即可）
软件：Ubuntu 20.04 LTS 64位、OpenJDK 8、CloudSim 4.0、wget（下载工具）

完整实操步骤

1. 前期准备：安装下载工具（如有则跳过）

bash 复制代码

# 切换为root管理员
sudo -i
# 安装wget（外网下载CloudSim安装包）
apt install wget -y

2. 下载CloudSim 4.0安装包

从官方开源地址直接下载tar.gz格式安装包，无需手动传文件：

bash 复制代码

# 下载安装包（直接复制命令，自动下载到root家目录）
wget https://github.com/Cloudslab/cloudsim/releases/download/cloudsim-4.0/cloudsim-4.0.tar.gz

下载成功标志 ：终端显示下载进度100%，提示saved。

3. 安装Java运行环境（CloudSim必备）

CloudSim基于Java开发，必须使用JDK8，高版本会出现兼容性问题：

bash 复制代码

# 安装OpenJDK 8（精简版，满足运行需求）
apt install openjdk-8-jre-headless -y
# 验证Java版本，输出1.8.0系列即成功
java -version

4. 解压CloudSim安装包

bash 复制代码

# 解压tar.gz包（直接在下载目录执行）
tar -zxvf cloudsim-4.0.tar.gz
# 进入解压后的CloudSim目录
cd cloudsim-4.0
# 查看平台提供的8个基础仿真样例
cat examples.txt

执行后终端会列出CloudSimExample1至CloudSimExample8，并说明每个样例的仿真场景。

5. 运行基础仿真样例

CloudSim的核心运行包在jars目录下，进入该目录执行仿真命令：

bash 复制代码

# 进入jars子目录
cd jars/
# 运行CloudSimExample2（核心样例，双任务双虚拟机仿真）
java -classpath cloudsim-4.0.jar:cloudsim-examples-4.0.jar org.cloudbus.cloudsim.examples.CloudSimExample2

执行成功标志 ：终端滚动输出仿真信息，最后显示Simulation completed.和CloudSimExample2 finished!，并输出云任务执行结果（包含任务ID、执行状态、开始/结束时间等）。

6. 拓展：运行其他仿真样例

只需修改命令中最后一个样例名称，即可运行其他示例，比如运行CloudSimExample1：

bash 复制代码

# 运行CloudSimExample1（单任务单虚拟机仿真）
java -classpath cloudsim-4.0.jar:cloudsim-examples-4.0.jar org.cloudbus.cloudsim.examples.CloudSimExample1

实验二常见问题及解决方法

wget命令未找到 ：提示wget: command not found
解决：安装wget工具，命令apt install wget -y。
解压报错 ：No such file or directory
原因：未在安装包所在目录执行命令，解决：cd切换到root家目录（下载目录）再解压。
Java主类找不到 ：提示错误: 找不到或无法加载主类
原因：未进入jars目录，解决：cd cloudsim-4.0/jars切换到正确路径。
Java版本不兼容 ：运行时出现大量报错
原因：安装了高版本Java，解决：卸载现有Java，重新安装openjdk-8-jre-headless。

两个实验核心收获与总结

1. 实操能力提升

熟练掌握Ubuntu 20.04 LTS系统的核心命令：apt安装、mysql操作、vim编辑、cd/ls/mkdir目录管理、systemctl服务管理等；
学会解决Linux实操中常见的版本兼容、路径错误、命令语法、进程锁定等问题，提升自主排障能力。

2. 云计算基础认知

理解OpenStack云平台的核心架构：Keystone作为身份认证核心，是所有组件的基础，Apache2为其提供对外接口，MySQL存储认证数据；
理解云计算仿真的核心价值：CloudSim无需真实硬件，即可模拟云计算的核心组件（数据中心、虚拟机、云任务）和调度过程，是云计算算法研究的低成本工具；
掌握云计算的两个核心概念：身份认证与权限管理 （Keystone）、资源调度与任务执行（CloudSim）。

3. 实操核心原则

版本匹配是关键：无论是Keystone与MySQL、Java与CloudSim，软件版本必须严格适配，高版本易出现兼容性问题；
命令执行讲严谨：Linux命令对拼写、路径、标点（如MySQL的;、Vim的:wq）要求极高，一步错则后续全报错；
配置后必验证：每完成一个核心配置，必须做简单验证（如数据库登录、Java版本、环境变量生效），提前发现问题。

写在最后

这两个实验是云计算入门的核心基础，Keystone实验偏OpenStack云平台部署 ，CloudSim实验偏云计算仿真研究，实操过程中踩的坑都是宝贵的经验。

对于刚入门云计算的小伙伴，建议多动手、慢操作、勤验证，不要怕报错，每个报错都是学习的机会，通过分析报错信息找到问题根源，才能真正掌握云计算的基础实操和核心原理。

后续会继续分享OpenStack其他组件（Nova/Neutron）和CloudSim调度算法的实验内容，感兴趣的小伙伴可以关注～

如果本文对你有帮助，欢迎点赞+收藏+评论，一起交流云计算学习心得～

附：实验相关参考资料

OpenStack官方文档：https://docs.openstack.org/
CloudSim官方地址：http://www.cloudbus.org/cloudsim/
CloudSim开源仓库：https://github.com/Cloudslab/cloudsim