00 · OpenStack 总纲——从云计算到 OpenStack 全景

知已难寻2026-10-29 9:33

00 · OpenStack 总纲------从云计算到 OpenStack 全景

本篇是整个系列的"地图"。读完本篇，你应当能回答：OpenStack 是什么、由哪些组件构成、它们如何协作、一台虚拟机是怎样被创建出来的 。

本篇重"广"（建立整体认知），各分篇重"深"（原理与实操）。建议先通读本篇，再带着全局视角进入各分篇。

本篇导读 / 学习目标

学完本篇，你将能够：

  1. 说清云计算的服务模型（IaaS/PaaS/SaaS）与部署模型（公有/私有/混合/社区云）；
  2. 说清 OpenStack 的定位、发展历史、设计哲学与版本规则；
  3. 画出 OpenStack 的总体逻辑架构 ，区分控制、计算、存储、网络四类节点；
  4. 记住 7 大核心服务（Keystone / Glance / Nova / Neutron / Cinder / Swift / Heat）+ Horizon 的职责与协作关系；
  5. 完整描述创建一台虚拟机的端到端流程（认证 → 调度 → 取镜像/网络/存储 → Hypervisor 建机）；
  6. 了解 OpenStack 的部署方式、生态与云原生关系 ，并获得一条清晰的学习路线。

一、先理解云计算：OpenStack 所处的位置

1.1 什么是云计算

云计算（Cloud Computing） ：一种按网络、按需、可计量地访问共享计算资源池（网络、服务器、存储、应用、服务）的模式，资源可以被快速供给和释放，而无需大量人工管理。

五个本质特征（记忆口诀："按需自助、广泛接入、资源池化、快速弹性、可计量服务"）：

特征 含义
按需自助服务 On-demand self-service 消费者可单方面自动获取计算资源，无需与服务商人工交互
广泛网络访问 Broad network access 资源通过网络获取，标准客户端（手机/电脑/API）均可使用
资源池化 Resource pooling 提供商的资源被池化，多租户共享，物理位置对用户透明
快速弹性 Rapid elasticity 资源可被快速、弹性地分配与释放，看起来"无限可用"
可计量服务 Measured service 资源使用被计量、监控与计费（按用量付费）

1.2 服务模型：SPI 三层（IaaS / PaaS / SaaS）

SPI 模型：按"云厂商管到哪一层、用户管到哪一层"，把云服务分为三层，越往上用户越省心、灵活性越低。
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用户管：使用
厂商管：应用及以下全部
PaaS：管到平台
用户管：应用 / 数据
厂商管：运行时 / 中间件 / OS / 基础设施
IaaS：管到基础设施
用户管：OS / 中间件 / 应用 / 数据
厂商管：虚拟化 / 服务器 / 存储 / 网络
传统自建 On-Premise
用户管：应用到硬件全部

模型 全称 厂商提供 用户管理 典型例子
IaaS Infrastructure as a Service（基础设施即服务） 虚拟机、网络、存储、负载均衡等基础资源 OS、中间件、应用、数据 OpenStack、AWS EC2、阿里云 ECS、华为云 ECS
PaaS Platform as a Service（平台即服务） 运行时、数据库、中间件、开发平台 应用与数据 数据库 RDS、应用引擎、K8s 托管服务
SaaS Software as a Service（软件即服务） 完整可用的软件 直接使用 网页邮箱、在线文档、钉钉/飞书

记忆要点：OpenStack 是一个开源的 IaaS 平台------它把"数据中心的计算、存储、网络资源"池化，通过 API 对外提供虚拟机等基础设施服务。

1.3 部署模型：四类云

部署模型 一句话定义 特点
公有云 Public Cloud 云资源由服务商运营，向公众开放 多租户、按需付费、规模大；如 AWS、阿里云、华为云
私有云 Private Cloud 云资源专供一个组织使用（可自建或托管） 安全可控、可定制；OpenStack 是私有云事实标准之一
混合云 Hybrid Cloud 公有云 + 私有云通过技术打通、协同使用 敏感数据放私有、弹性峰值放公有
社区云 Community Cloud 多个有共同诉求的组织共享的云 如政府云、行业云

1.4 虚拟化：云计算的地基

虚拟化（Virtualization）：在一台物理机上抽象出多个相互隔离的虚拟计算机（虚拟机 VM），每台 VM 拥有独立的虚拟 CPU、内存、磁盘、网卡，运行各自的操作系统。

  • Hypervisor（虚拟机监控器/VMM） ：负责虚拟化的软件层，分为：
    • Type-1（裸金属型）：直接装在硬件上，如 KVM、ESXi、Xen；
    • Type-2（宿主型）：作为应用装在普通 OS 上，如 VMware Workstation、VirtualBox。
  • KVM（Kernel-based Virtual Machine） ：Linux 内核内置的开源虚拟化模块，把 Linux 变成 Type-1 Hypervisor；配合用户态的 QEMU 完成设备模拟。OpenStack Nova 默认使用 KVM/QEMU 作为底层虚拟化驱动。
  • 除了计算虚拟化，还有存储虚拟化 （如 LVM、Ceph）和网络虚拟化（如 Linux Bridge、OVS、SDN）------它们共同构成 OpenStack 的地基。

关系链：物理资源 → 虚拟化（KVM/LVM/OVS）→ 资源池化 → OpenStack 编排管理 → 以 API 对外提供云服务。

二、OpenStack 是什么

2.1 一句话定义

OpenStack 是一个开源的云计算管理平台（IaaS），通过一组相互协作的服务（组件），对数据中心的计算、存储、网络资源进行统一的池化、编排与自动化管理，并通过 REST API 与 Web 界面对外提供服务。

可以把它理解为："云数据中心的操作系统"------它不直接生产资源，而是把底层虚拟化/存储/网络资源管理起来，让用户像用电一样自助申请虚拟机、网络、存储。

2.2 发展简史

  • 2010 年 7 月 ，由 Rackspace（托管服务商）和 NASA（美国宇航局） 联合发起、开源：
    • NASA 贡献了计算组件 Nova（前身 Nebula）；
    • Rackspace 贡献了对象存储组件 Swift。
  • 此后由社区驱动，约每 6 个月发布一个正式版本，版本按字母顺序用城市/地区命名（A→B→C...）。
  • 2012 年成立独立的 OpenStack 基金会 ；2020 年更名为 OpenInfra 基金会，统筹 OpenStack 及 Kata Containers、Zuul 等基础设施项目。
  • 如今 OpenStack 是全球部署最广的开源私有云/混合云平台之一，与 Kubernetes 共同构成现代云基础设施的两大支柱。

2.3 版本规则（重要：本实验环境是 Victoria）

  • 早期版本按字母顺序命名，每年两个版本（约 4 月、10 月）。部分关键版本：
版本 发布时间 记忆点
Austin 2010.10 第 1 个版本，只有 Nova + Swift
Bexar / Cactus / Diablo 2011 早期迭代
Essex 2012.04 Keystone、Horizon 正式加入
Folsom 2012.09 Quantum（网络，后改名 Neutron）、Cinder 加入
Grizzly 2013.04 首次引入 LBaaS
Havana 2013.10 Heat（编排）、Ceilometer（遥测） 加入
Icehouse / Juno / Kilo 2014--2015 成熟与扩展
Liberty / Mitaka / Newton 2015--2016 功能大发展
Ocata / Pike / Queens / Rocky / Stein 2017--2019 Cells v2、Placement 演进
Train / Ussuri 2019--2020 ---
Victoria 2020.10 ★ 本课程实验环境使用的版本
Wallaby / Xena / Yoga / Zed 2021--2022 字母命名到 Z 结束
2023.1 Antelope 起 2023 至今 改为"年份.序号"命名（仍保留代号），如 2024.1 Caracal、2024.2 Dalmatian、2025.1 Epoxy、2025.2 Fenix，保持每年两版

记忆要点：本实验 = CentOS-Stream-8 + OpenStack Victoria（第 22 个版本） ，用 Packstack 部署。

2.4 OpenStack 的设计哲学

设计原则 说明
微服务 / 松耦合 每个功能是一个独立服务（组件），可单独部署、升级、扩展，互不绑定
一切皆 API（API 驱动） 所有服务都通过 REST API 暴露能力；Horizon、CLI 本质都只是 API 的封装
共享无（Shared-Nothing） 各组件不共享内部状态，状态统一存放在数据库；组件可水平扩展、多实例运行
消息驱动（异步通信） 同一服务内部各进程（如 nova-api→scheduler→compute）通过消息队列 RabbitMQ 异步通信（RPC）
可插拔 / 可扩展 后端技术以**驱动（Driver）/插件（Plugin）**形式接入：Hypervisor 可换 KVM/VMware，存储可换 LVM/Ceph，网络可换 OVS/OVN
面向多租户 原生支持多租户隔离（Project/租户、配额、权限、网络隔离）

三、OpenStack 总体架构

3.1 逻辑架构：三个平面 + 一条总线 + 一个数据库

OpenStack 在逻辑上可以看作：大量服务进程（API/调度/执行）+ 一条消息总线（RabbitMQ）+ 一个数据库（MariaDB）+ 各类后端（Hypervisor/存储/网络设备）。
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消息与数据
控制平面（控制节点）
接入层
HTTP
用户/管理员
Horizon（Web 界面）
OpenStack CLI / SDK
Keystone 认证
glance-api
nova-api / placement
nova-scheduler / conductor
neutron-server
cinder-api / scheduler
heat-api / engine
RabbitMQ 消息队列
MariaDB 数据库
Memcached 缓存
nova-compute + KVM
cinder-volume（LVM 等）
Swift 存储
Neutron Agent / OVN

  • 控制平面（Control Plane）：接收请求、做认证/调度/编排，决定"做什么、在哪做"，但不直接承载业务负载。
  • 数据平面（Data Plane）：真正运行虚拟机、存放数据、转发流量的地方。
  • 消息总线 ：服务内部进程通过 RabbitMQ 做 RPC（rpc.call 同步等待、rpc.cast 单向通知）。
  • 数据库 ：所有服务的状态、元数据统一存放在 MariaDB（MySQL），每个服务有自己的库（nova、glance、cinder、neutron、keystone...）。

3.2 四类节点（物理部署视角）

节点（Node）：运行 OpenStack 一组服务的物理机（或虚拟机）。生产环境通常按职责拆分，实验环境为节省资源会合并。

节点类型 主要运行的服务 职责
控制节点 Controller Keystone、Glance、Horizon、nova-api/scheduler/conductor、placement、neutron-server、cinder-api/scheduler、heat-api/engine、MariaDB、RabbitMQ、Memcached 管理、调度、认证、API 入口（"大脑"）
计算节点 Compute nova-compute、KVM/QEMU、Neutron 二层 Agent（OVN/OVS/Linux Bridge） 真正运行虚拟机、提供计算资源（"干活的肌肉"）
存储节点 Storage cinder-volume（+ 存储后端）、Swift 的 account/container/object 服务 提供块存储卷与对象存储（"仓库"）
网络节点 Network neutron L3/DHCP/metadata Agent、虚拟路由器 提供 DHCP、三层路由、NAT、浮动 IP（"门卫"）

说明：

  • All-in-One（一体化）：把所有服务装在一台机器上，适合学习/测试（DevStack 常用）。
  • 本课程实验环境 ：两节点------controller = 192.168.108.10、compute = 192.168.108.11。
    • 控制节点同时承担了存储（Cinder 用 LVM、Swift 用 loopback）与网络管理功能；
    • 网络后端为 OVN ，租户网络用 Geneve 封装，传统独立网络节点的 L3/DHCP 功能由 OVN 集中式组件承担。

3.3 实验环境拓扑（贯穿全套笔记）

#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM p{margin:0;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .cluster-label span p{background-color:transparent;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .label text,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .node rect,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .node circle,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .node ellipse,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .node polygon,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .rough-node .label text,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .node .label text,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .image-shape .label,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .icon-shape .label{text-anchor:middle;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .node .katex path{fill:#000;stroke:#000;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .rough-node .label,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .node .label,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .image-shape .label,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .icon-shape .label{text-align:center;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .root .anchor path{fill:#333333!important;stroke-width:0;stroke:#333333;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .labelBkg{background-color:rgba(232, 232, 232, 0.5);}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .flowchartTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM rect.text{fill:none;stroke-width:0;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .icon-shape,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .image-shape{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .icon-shape p,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .image-shape p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);padding:2px;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .icon-shape .label rect,#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .image-shape .label rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .label-icon{display:inline-block;height:1em;overflow:visible;vertical-align:-0.125em;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM .node .label-icon path{fill:currentColor;stroke:revert;stroke-width:revert;}#mermaid-svg-jdEtTwovxZ7bKuTM :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} VMware Workstation（NAT 网络 192.168.108.0/24，网关 192.168.108.2）
NAT
NAT
controller

192.168.108.10

控制/存储/网络管理
compute

192.168.108.11

nova-compute + KVM
外部网络 / 互联网

项目 值
操作系统 CentOS-Stream-8（minimal）
OpenStack 版本 Victoria
部署工具 Packstack（底层用 Puppet）
控制节点 controller / 192.168.108.10
计算节点 compute / 192.168.108.11
默认区域 RegionOne
默认域 Default（另有 heat 域）
管理员 admin（密码统一设为 huawei）
网络后端 OVN，租户网络 Geneve 封装
块存储后端 LVM（卷组 cinder-volumes）
数据库/消息队列 MariaDB / RabbitMQ

四、核心组件全景（OpenStack 服务地图）

4.1 七大核心服务 + 一个控制台

#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl p{margin:0;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .cluster-label span p{background-color:transparent;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .label text,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .node rect,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .node circle,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .node ellipse,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .node polygon,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .rough-node .label text,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .node .label text,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .image-shape .label,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .icon-shape .label{text-anchor:middle;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .node .katex path{fill:#000;stroke:#000;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .rough-node .label,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .node .label,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .image-shape .label,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .icon-shape .label{text-align:center;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .root .anchor path{fill:#333333!important;stroke-width:0;stroke:#333333;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .labelBkg{background-color:rgba(232, 232, 232, 0.5);}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .flowchartTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl rect.text{fill:none;stroke-width:0;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .icon-shape,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .image-shape{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .icon-shape p,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .image-shape p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);padding:2px;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .icon-shape .label rect,#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .image-shape .label rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .label-icon{display:inline-block;height:1em;overflow:visible;vertical-align:-0.125em;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl .node .label-icon path{fill:currentColor;stroke:revert;stroke-width:revert;}#mermaid-svg-Lpul3vFbG1KxqpSl :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 所有服务都向 Keystone 认证
OpenStack 业务服务（按调用方向自上而下分层）
Horizon

Web 控制台（用户入口）
Heat

编排（自动化）
Nova

计算（生命周期核心）
Neutron

网络
Cinder

块存储
Glance

镜像
Swift

对象存储
Keystone

认证 + 服务目录（横切）

服务 代号含义 类别 一句话职责 主要组件（进程） 典型部署
Horizon 地平线 控制台 提供基于 Web 的图形化管理界面 horizon（Apache + mod_wsgi） 控制节点
Keystone 钥匙石 身份认证 认证、鉴权、服务目录、令牌管理 keystone（httpd/uwsgi） 控制节点
Glance 一瞥 镜像 镜像的注册、检索、元数据与存储管理 glance-api（registry 已整合） 控制节点
Nova 新星（超新星） 计算 虚拟机全生命周期管理（核心） nova-api、nova-scheduler、nova-conductor、nova-compute、placement 控制 + 计算
Neutron 中子 网络 网络即服务（NaaS）：二层/三层/负载均衡/防火墙/VPN neutron-server、ML2 插件、各类 Agent、OVN 控制 + 网络 + 计算
Cinder 煤渣（块） 块存储 为 VM 提供持久化逻辑卷（类似云硬盘） cinder-api、cinder-scheduler、cinder-volume、cinder-backup 控制 + 存储
Swift 雨燕 对象存储 海量、高可用、分布式的静态对象存储 proxy-server、account/container/object-server 存储节点
Heat 热 编排 基于声明式模板（HOT）自动化编排整套资源 heat-api、heat-api-cfn、heat-engine 控制节点

4.2 更多常见服务（了解即可，按需学习）

服务 职责
Ceilometer / Aodh / Gnocchi 遥测计量、告警、时序指标存储（Telemetry）
Octavia 负载均衡即服务（LBaaS 的新一代实现，替代旧的 neutron-lbaas）
Designate DNS 即服务（域名管理）
Ironic 裸金属（物理机）即服务
Manila 共享文件系统即服务（NFS/CIFS 等）
Trove 数据库即服务
Sahara 大数据（Hadoop/Spark）即服务
Barbican 密钥管理即服务
Magnum 容器编排引擎（K8s）即服务
Zun 容器服务
Kuryr 容器与 Neutron 网络的桥接
Placement 资源提供者库存与用量统计（Nova 拆分出的独立服务）

4.3 基础设施（支撑组件）

组件 作用
MariaDB / MySQL 关系型数据库，存放各服务的状态与元数据
RabbitMQ AMQP 消息队列，服务内部进程间 RPC 通信
Memcached 分布式内存缓存（Keystone 缓存 Token 等）
etcd 分布式键值库（部分场景做协调/锁，如 OVN、部分网络后端）
HAProxy + Keepalived 控制节点高可用（VIP、负载分发、故障切换）

五、组件协作关系

5.1 服务间的依赖与认证

  • Keystone 是所有服务的"门卫" ：任何服务收到请求，都会先向 Keystone 校验请求携带的 Token 是否有效、角色是否足够；各服务内部再用 policy（policy.json / policy.yaml） 做基于角色的细粒度授权。
  • 各服务启动时，会用自己的服务账号 （nova、glance、cinder、neutron 等）向 Keystone 认证，并在**服务目录（Service Catalog）**中注册自己的 Endpoint（端点 URL）。
  • 用户拿到 Token 后，也就从 Keystone 拿到了"所有服务的地址簿"。

#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX p{margin:0;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .cluster-label span p{background-color:transparent;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .label text,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .node rect,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .node circle,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .node ellipse,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .node polygon,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .rough-node .label text,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .node .label text,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .image-shape .label,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .icon-shape .label{text-anchor:middle;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .node .katex path{fill:#000;stroke:#000;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .rough-node .label,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .node .label,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .image-shape .label,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .icon-shape .label{text-align:center;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .root .anchor path{fill:#333333!important;stroke-width:0;stroke:#333333;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .labelBkg{background-color:rgba(232, 232, 232, 0.5);}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .flowchartTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX rect.text{fill:none;stroke-width:0;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .icon-shape,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .image-shape{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .icon-shape p,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .image-shape p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);padding:2px;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .icon-shape .label rect,#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .image-shape .label rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .label-icon{display:inline-block;height:1em;overflow:visible;vertical-align:-0.125em;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX .node .label-icon path{fill:currentColor;stroke:revert;stroke-width:revert;}#mermaid-svg-IV9Hp0S99WodncRX :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 1. 认证（用户名/密码）
2. 返回 Token + 服务目录 Endpoints
3. 携带 Token 请求
4. 校验 Token / 查角色
5. 相互调用（HTTP）
用户
Keystone
Nova / Glance / Neutron / Cinder ...
Glance 取镜像 / Neutron 配网络 / Cinder 挂卷

5.2 资源之间的关系（记忆模型）

  • 镜像 Image ：装好了操作系统的"模板"；规格 Flavor ：CPU/内存/磁盘的"尺码"；实例 Instance：用镜像 + 规格创建出来、正在运行的"虚拟机"。
  • Project（租户） 拥有：若干实例、网络、卷、镜像......
  • Neutron：Project 1 : m Network（网络）1 : m Subnet（子网）1 : m Port（端口）1 : 1 VIF（虚拟网卡），多个 VIF 属于 1 个 Instance。
  • Cinder ：卷（Volume）可挂载到实例，可由快照创建；Swift：账户 → 容器 → 对象三级。

六、一台虚拟机是如何诞生的（端到端流程概览）

这是 OpenStack 最核心的"主线剧情"，务必建立整体印象。

6.1 简单流程（6 步）

#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 p{margin:0;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .cluster-label span p{background-color:transparent;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .label text,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .node rect,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .node circle,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .node ellipse,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .node polygon,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .rough-node .label text,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .node .label text,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .image-shape .label,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .icon-shape .label{text-anchor:middle;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .node .katex path{fill:#000;stroke:#000;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .rough-node .label,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .node .label,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .image-shape .label,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .icon-shape .label{text-align:center;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .root .anchor path{fill:#333333!important;stroke-width:0;stroke:#333333;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .labelBkg{background-color:rgba(232, 232, 232, 0.5);}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .flowchartTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 rect.text{fill:none;stroke-width:0;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .icon-shape,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .image-shape{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .icon-shape p,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .image-shape p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);padding:2px;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .icon-shape .label rect,#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .image-shape .label rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .label-icon{display:inline-block;height:1em;overflow:visible;vertical-align:-0.125em;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 .node .label-icon path{fill:currentColor;stroke:revert;stroke-width:revert;}#mermaid-svg-OMrZjCVdIrBb58e7 :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 1. 请求创建 VM
2. 发消息
3. 取消息、调度选主机
4. 发消息：在节点 A 建机
5. 取消息
6. 经 KVM Driver 创建 VM
查询/更新 DB
用户
nova-api
RabbitMQ
nova-scheduler
nova-compute（节点 A）
Instance
nova-conductor

  1. 客户向 nova-api 发请求："创建一个 Instance"；
  2. nova-api 处理后，向 RabbitMQ 发消息："让 Scheduler 创建"；
  3. nova-scheduler 取到消息，执行调度算法，从若干计算节点选出节点 A；
  4. nova-scheduler 发消息："在节点 A 上创建"；
  5. 节点 A 的 nova-compute 取到消息，通过本节点的 Hypervisor Driver（KVM） 创建 Instance；
  6. 创建过程中需要查/改数据库时，nova-compute 通过消息队列找 nova-conductor，由它访问数据库。

6.2 详细流程（认证 + 资源准备 + 建机，概览）

Cinder Neutron Glance nova-compute nova-conductor nova-scheduler nova-api Keystone 用户 Cinder Neutron Glance nova-compute nova-conductor nova-scheduler nova-api Keystone 用户 #mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm p{margin:0;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .actor{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm text.actor>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .actor-line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .innerArc{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .messageLine0{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;stroke:#333;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .messageLine1{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:2,2;stroke:#333;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm #arrowhead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .sequenceNumber{fill:white;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm #sequencenumber{fill:#333;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm #crosshead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .messageText{fill:#333;stroke:none;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .labelBox{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .labelText,#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .labelText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .loopText,#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .loopText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .loopLine{stroke-width:2px;stroke-dasharray:2,2;stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .note{stroke:#aaaa33;fill:#fff5ad;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .noteText,#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .noteText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .activation0{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .activation1{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .activation2{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .actorPopupMenu{position:absolute;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .actorPopupMenuPanel{position:absolute;fill:#ECECFF;box-shadow:0px 8px 16px 0px rgba(0,0,0,0.2);filter:drop-shadow(3px 5px 2px rgb(0 0 0 / 0.4));}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .actor-man line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm .actor-man circle,#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;stroke-width:2px;}#mermaid-svg-7XufTwJkwFS00xSm :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 1. 提交认证信息2. 返回 Token3. 携带 Token 请求 boot4-5. 校验 Token / 角色6-7. 初始化 VM 数据库记录8. rpc.call 请求选主机9-11. 查资源、过滤+权重、选定主机12-13. rpc.cast 下发建机14-19. 经 conductor 取 VM 信息20-22. 认证并获取镜像23-25. 认证并获取网络信息26-28. 认证并获取存储信息29. 调用 KVM 驱动创建虚拟机

四阶段记忆法：

  1. 认证（Authentication）：用户先向 Keystone 认证拿 Token；nova-api 收到请求后再向 Keystone 校验 Token。
  2. 调度（Scheduling） ：nova-scheduler 通过"过滤 Filter + 权重 Weight"两步，选出最合适的计算节点。
  3. 资源准备（Resource Preparation） ：nova-compute 分别向 Glance 取镜像、Neutron 取网络、Cinder 取持久化存储，每一步都要先过 Keystone 认证。
  4. 建机（Spawn） ：nova-compute 调用 KVM/QEMU 驱动，最终创建并启动虚拟机。

七、OpenStack 怎么部署

部署方式 说明 适用场景
Packstack RHEL/CentOS 系的快速部署工具，基于 Puppet，用一个应答文件（answer file）一键部署 本课程使用；POC、学习、小规模
DevStack 官方开发/演示用脚本，All-in-One，快速但不适合生产 开发、体验、调试
Kolla / Kolla-Ansible 把各服务打包成 Docker 容器，用 Ansible 部署，提供容器化、可升级的生产方案 生产、容器化运维
OpenStack-Ansible (OSA) 官方 Ansible 剧本，LXC 容器化部署，生产级高可用 生产
TripleO（"OpenStack on OpenStack"） 用 OpenStack 自己部署/管理 OpenStack（undercloud/overcloud），偏大规模 大规模生产（已逐步进入维护期）
手动部署 严格按官方安装文档逐组件配置 学习原理，不推荐生产

生产高可用（HA）要点 ：控制节点服务多实例部署，前端用 HAProxy + Keepalived（VIP） 做负载均衡与故障切换；数据库用 MariaDB Galera 集群 ；消息队列做 RabbitMQ 集群 ；计算节点故障时由 Nova 触发 evacuate 在其他节点重建实例。

八、版本生态与云原生

  • OpenStack 与 Kubernetes 的关系 ：
    • OpenStack 解决"虚拟机/基础设施（IaaS）"的管理，擅长资源虚拟化、多租户、网络与存储；
    • Kubernetes 解决"容器（PaaS/CaaS）"的编排，擅长应用的弹性、调度与微服务；
    • 二者互补而非替代 ：常见架构是"OpenStack 提供 VM/网络/存储底座，K8s 跑在 VM 或裸金属上"；OpenStack 也通过 Magnum、Kuryr、Zun、Kata Containers 等项目与容器生态融合。
  • 云原生（Cloud Native）：以容器、微服务、不可变基础设施、声明式 API 为核心的应用构建与运行方式；代表技术 CNCF 生态（K8s、容器、服务网格、DevOps）。
  • 常见搭配 ：OpenStack + Ceph （统一的块/对象/文件存储）、OpenStack + OVN（SDN 网络）、OpenStack + K8s。

九、学习路线与分篇导航

9.1 建议学习顺序

  1. 先读本篇（总纲），建立全局认知；
  2. 按"认证 → 镜像 → 计算 → 存储 → 编排 → 网络"的顺序进入分篇（这也是创建 VM 时各服务被调用的顺序）；
  3. 每篇先看"导读/目标"，再理解原理与架构，然后对照 Dashboard 与 CLI 操作，最后做"自测题"检验；
  4. 理论 + 实验结合：每篇的实验务必亲手做一遍，用 tail -f 观察各组件日志，最能加深理解。

十、本篇小结

  • 云计算 是按需、池化、弹性、可计量的资源服务模式；SPI 三层 （IaaS/PaaS/SaaS）中，OpenStack 属于开源 IaaS 平台。
  • OpenStack 由 Rackspace + NASA 于 2010 年发起 ，微服务、API 驱动、消息队列、可插拔是其核心设计哲学；本实验为 CentOS-Stream-8 + Victoria，Packstack 部署。
  • 总体架构 = 控制平面 + 数据平面 + RabbitMQ + MariaDB ；物理上分为控制、计算、存储、网络四类节点。
  • 七大核心服务：Keystone（认证）、Glance（镜像）、Nova（计算）、Neutron（网络）、Cinder（块存储）、Swift（对象存储）、Heat（编排） ，加上 Horizon（界面）。
  • 创建 VM 的主线：认证 → 调度（过滤+权重）→ 取镜像/网络/存储 → KVM 建机。

十一、重点速记（考前/复习必看）

考点 一句话记忆
OpenStack 定位 开源 IaaS 云平台，"云数据中心操作系统"
起源 2010.7，Rackspace + NASA；Nova 来自 NASA、Swift 来自 Rackspace
基金会 OpenStack 基金会，2020 改名 OpenInfra
实验版本 Victoria ，CentOS-Stream-8，Packstack
节点 控制（大脑）、计算（肌肉）、存储（仓库）、网络（门卫）
组件代号 钥匙石 Keystone、一瞥 Glance、新星 Nova、中子 Neutron、煤渣 Cinder、雨燕 Swift、热 Heat、地平线 Horizon
通信 服务内 RabbitMQ（RPC） ；服务间 REST + Keystone 认证 ；状态存 MariaDB
调度 FilterScheduler = 过滤 Filter + 权重 Weight
建机流程 认证 → 调度 → 取镜像/网络/存储 → KVM 建机
默认 Hypervisor KVM/QEMU

十二、自测题（先自己答，再回看正文）

1. 名词解释：云计算、IaaS、Hypervisor、OpenStack、节点、Endpoint。

2. 选择题

(1) OpenStack 属于哪一类云服务模型？（　）

A. SaaS　B. PaaS　C. IaaS　D. DaaS

(2) OpenStack 由哪两家机构于 2010 年联合发起？（　）

A. Google + Amazon　B. Rackspace + NASA　C. IBM + 微软　D. Red Hat + Intel

(3) 本课程实验环境使用的 OpenStack 版本是？（　）

A. Newton　B. Train　C. Victoria　D. Wallaby

(4) 真正运行虚拟机、安装 KVM 的是哪类节点？（　）

A. 控制节点　B. 计算节点　C. 网络节点　D. 存储节点

(5) Nova 服务内部 nova-api 与 nova-scheduler 之间主要通过什么通信？（　）

A. 直接共享内存　B. 消息队列 RabbitMQ　C. 写文件　D. 串口

3. 简答题

  1. 简述 IaaS、PaaS、SaaS 的区别，并各举一例。
  2. 画出（或口述）OpenStack 的总体逻辑架构，并说明四类节点的职责。
  3. 按"四阶段记忆法"，描述创建一台虚拟机的完整过程。
  4. 为什么说 OpenStack 是"松耦合、可插拔"的？这带来什么好处？

参考答案（自测题）

2(1) C；(2) B；(3) C；(4) B；(5) B。

简答题见正文对应章节：SPI 模型见 1.2；架构与节点见第三部分；建机流程见第六部分；设计哲学见 2.4。

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