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OpenStack是一個(gè)開源的云計(jì)算管理平臺(tái)項(xiàng)目，是一系列軟件開源項(xiàng)目的組合。由NASA(美國國家航空航天局)和Rackspace合作研發(fā)并發(fā)起，以Apache許可證（Apache軟件基金會(huì)發(fā)布的一個(gè)自由軟件許可證）授權(quán)。 [1]

OpenStack為私有云和公有云提供可擴(kuò)展的彈性的云計(jì)算服務(wù)。項(xiàng)目目標(biāo)是提供實(shí)施簡單、可大規(guī)模擴(kuò)展、豐富、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的云計(jì)算管理平臺(tái)。 [1]

中文名：OpenStack云計(jì)算管理平臺(tái)

外文名：OpenStack

開發(fā)者：NASA，Rackspace

編程語言：Python

遵循標(biāo)準(zhǔn)：Open 、AMQP、SQLAlchemy

目錄

1、簡介

2、發(fā)展歷程

3、發(fā)展趨勢

4、工作流程

5、管理流程

　? QEMU

　? Libvirt

6、核心項(xiàng)目

1、簡介

Openstack是一個(gè)云平臺(tái)管理的項(xiàng)目，它不是一個(gè)軟件。這個(gè)項(xiàng)目由幾個(gè)主要的組件組合起來完成一些具體的工作。Openstack是一個(gè)旨在為公共及私有云的建設(shè)與管理提供軟件的開源項(xiàng)目。它的社區(qū)擁有超過130家企業(yè)及1350位開發(fā)者，這些機(jī)構(gòu)與個(gè)人將 Openstack作為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)資源的通用前端。Openstack項(xiàng)目的首要任務(wù)是簡化云的部署過程并為其帶來良好的可擴(kuò)展性。本文希望通過提供必要的指導(dǎo)信息，幫助大家利用 Openstack前端來設(shè)置及管理自己的公共云或私有云。 [2]

Openstack是由 Rackspace和NASA共同開發(fā)的云計(jì)算平臺(tái)，幫助服務(wù)商和企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)類似于 Amazon ec2和S3的云基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)( Infrastructure as a Service)。 Openstack包括兩個(gè)主要模塊:Nova和 Swift。前者是NASA開發(fā)的虛擬服務(wù)器部署和業(yè)務(wù)計(jì)算模塊;后者是 Backpack開發(fā)的分布式云存儲(chǔ)模塊，兩者可以一起用，也可以分開單獨(dú)用。 Openstack是開源項(xiàng)目，除了有 Rackspace和NASA的大力支持外，后面還有包括Dell、 Citrix、 Cisco Canonical這些重量級公司的貢獻(xiàn)和支持，發(fā)展速度非?？?，有取代另一個(gè)業(yè)界領(lǐng)先開源云臺(tái) Eucalyptus的態(tài)勢。 [2]

2、發(fā)展歷程

Openstack項(xiàng)目雖然誕生時(shí)間不長,但其發(fā)展之迅速,在云計(jì)算領(lǐng)域的影響力擴(kuò)展,使得這個(gè)年輕的項(xiàng)目成為業(yè)內(nèi)所有人都不得不關(guān)注的焦點(diǎn)。 [2]

2010年 Openstack項(xiàng)目成立。該項(xiàng)目由美國國家航空航天局(NASA)和 Rackspace合作研發(fā), Apache許可證開源。目前為止共有以下版本: [2]

(1) Austin——Openstack發(fā)布的第一個(gè)版本,這是第一個(gè)開源的云計(jì)算平臺(tái)。 [2]

(2) Bexar——Openstack發(fā)布的第二個(gè)版本,添加了IPv6的支持、影像傳遞技術(shù),以及Hyper-V和Xen等虛擬服務(wù)器功能。 [2]

(3) Catus——Openstack發(fā)布的第三個(gè)版本,添加了虛擬化功能、自動(dòng)化功能以及一個(gè)服務(wù)目錄。 [2]

(4) Diablo——Openstack發(fā)布的第四個(gè)版本,增加了新的圖形化用戶界面和統(tǒng)一身份識別管理系統(tǒng)。 [2]

(5) Essex——Openstack發(fā)布的第五個(gè)版本,完善了 Keystone認(rèn)證,刪除了對 Windows Hyper-V支持的相關(guān)代碼。 [2]

(6) Folsom——2012年9月 Open Stack發(fā)布的第六版。 Folsom包括了 Nova swift、 Horizon Keystone、 Glance原有的五個(gè)子項(xiàng)目之外,又多增 Quantum和 Cinder兩項(xiàng)。 Quantum支持了數(shù)個(gè)現(xiàn)有的虛擬網(wǎng)絡(luò)套件,如 Open vSwitch、Ryu網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)( Network Operation System,NOS)等,也包括了 Cisco、 Nicira和NEC等廠商提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)套件等, Quantun可以讓Open Stack的IaS平臺(tái)能采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)( Software Defined network,SDN)的技術(shù),如OpenFlow。Cinder則加強(qiáng)了區(qū)塊( Block)與磁盤區(qū)( Volume)的儲(chǔ)存能力。 [2]

(7)Grizly——2013年4月Open Stack基金會(huì)發(fā)布的第七個(gè)版本。 Grizzly新增近230個(gè)新功能,涉及計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和共享服務(wù)等方面。例如 Open Stack計(jì)算虛擬化-計(jì)算使用“Cells”管理分布式集群,使用“NoDB”主機(jī)架構(gòu),以減少對中央數(shù)據(jù)庫的依賴。 [2]

(8) Havana——2013年10月 Open Stack基金會(huì)發(fā)布的第八個(gè)版本。 Havana除了增加Open Stack Metering( Ceilometer)和 Open Stack Orchestration(Heat)兩個(gè)新組件外,還完成了400多個(gè)特性計(jì)劃,修補(bǔ)了3000多補(bǔ)丁。 [2]

(9) Icehouse——2014年4月 Open Stack基金會(huì)發(fā)布的第九個(gè)版本。新版本提高了項(xiàng)目的穩(wěn)定性與成熟度,提升用戶體驗(yàn)的一致性,特別是針對存儲(chǔ)方面。聯(lián)合身份驗(yàn)證將允許用戶通過相同認(rèn)證信息同時(shí)訪問 Open Stack私有云與共有云。新項(xiàng)目 Trove( DB as a service)現(xiàn)在已經(jīng)成為版本中的組成部分,它允許用戶在 Open Stack環(huán)境中管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)。 [2]

(10)Juno——2014年10月 OpenStack基金會(huì)發(fā)布的第十個(gè)版本。新增包括圍繞 Hadoop和 Spark集群管理和監(jiān)控的自動(dòng)化服務(wù)和支持軟件開發(fā)、大數(shù)據(jù)分析和大規(guī)模應(yīng)用架構(gòu)在內(nèi)的342個(gè)功能點(diǎn),標(biāo)志著 Open Stack正向大范圍支持的成熟云平臺(tái)快速前進(jìn)。自 Openstack項(xiàng)目成立以來,超過200個(gè)公司加入了該項(xiàng)目,其中包括AT&T、AMD、 Cisco、Dell、IBM、 Intel、 Red hat等。目前參與 Openstack項(xiàng)目的開發(fā)人員有17000,來自139個(gè)國家,這一數(shù)字還在不斷增長中。來自咨詢機(jī)構(gòu) Forrester的分析表示, OpenStack已經(jīng)逐步成為事實(shí)上( de facto)的基礎(chǔ)架構(gòu)云(IaaS)標(biāo)準(zhǔn)。 [2]

3、發(fā)展趨勢

盡管 Open Stack從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)變得日漸成熟，基本上已經(jīng)能夠滿足云計(jì)算用戶的大部分的需求。但隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展， Open Stack必然也需要不斷地完善。Open Stack已經(jīng)逐漸成為市場上主流的一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)解決方案。結(jié)合業(yè)界的一般觀點(diǎn)和調(diào)查中關(guān)于 Open Stack用戶的意見， Open Stack需要完善的部分大體上可以歸納為以下幾個(gè)方面: [3]

(1)增強(qiáng)動(dòng)態(tài)遷移:雖然 Open Stack的Nova組件支持動(dòng)態(tài)遷移，但實(shí)質(zhì)上 Open Stack尚未實(shí)現(xiàn)真正意義上的動(dòng)態(tài)遷移。在 Open Stack中因?yàn)闆]有共存儲(chǔ)只能做塊遷移，共享遷移只能在有共享存儲(chǔ)的情況下才被使用。 [3]

(2)數(shù)據(jù)安全:安全問題一直是整個(gè)云計(jì)算行業(yè)的問題，盡管 Open Stack中存在對用戶身份信息的驗(yàn)證等安全措施，甚至劃分出可以單獨(dú)或合并表征安全信任等級的域，但隨著用戶需求的變化和發(fā)展，安全問題仍然不可小覷。 [3]

(3)計(jì)費(fèi)和數(shù)據(jù)監(jiān)控:隨著 Open Stack在公有云平臺(tái)中的進(jìn)一步部署，計(jì)費(fèi)和監(jiān)控成為公有云運(yùn)營中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。云平臺(tái)的管理者和云計(jì)算服務(wù)的提供者必然會(huì)進(jìn)一步開發(fā)Open Stack的商業(yè)價(jià)值。盡管 Open Stack中已經(jīng)有 Ceilometer計(jì)量組件，通過它提供的API接口可以實(shí)現(xiàn)收集云計(jì)算里面的基本數(shù)據(jù)和其他信息，但這項(xiàng)工程目前尚處于完善和測試階段，還需要大量的技術(shù)人員予以維護(hù)和支持。 [3]

4、工作流程

Open Stack的各個(gè)服務(wù)之間通過統(tǒng)一的REST風(fēng)格的API調(diào)用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的松耦合。它內(nèi)部組件的工作過程是一個(gè)有序的整體。諸如計(jì)算資源分配、控制調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)通信等都通過AMQP實(shí)現(xiàn)。 Open Stack的上層用戶是程序員、一般用戶和 Horizon界面等模塊。這三者都是采用 Open Stack各個(gè)組件提供的API接口進(jìn)行交互，而它們之間則是通過AMQP進(jìn)行互相調(diào)用，它們共同利用底層的虛擬資源為上層用戶和程序提供云計(jì)算服務(wù)。 [3]

5、管理流程

OpenStack既然是一個(gè)開源的云平臺(tái)項(xiàng)目，它的主要任務(wù)是給用戶提供IaaS服務(wù)。 [3]

QEMU

QEMU是一個(gè)純軟件的計(jì)算機(jī)硬件仿真器。通過單獨(dú)運(yùn)行QEMU來模擬物理計(jì)算機(jī)，具有非常靈活和可移植的特點(diǎn)，利用它能夠達(dá)到使用軟件取代硬件的效果。 [3]

一般情況下，OpenStack可以部署在Ubuntu的Linux操作系統(tǒng)上，為了進(jìn)一步提高QEMU的運(yùn)行效率，往往會(huì)增加一個(gè)KVM硬件加速模塊。KVM內(nèi)嵌在Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核之中，能夠直接參與計(jì)算機(jī)硬件的調(diào)度，這一點(diǎn)是QEMU所不具備的。一般的QEMU程序的執(zhí)行必然要經(jīng)過程序從用戶態(tài)向內(nèi)核態(tài)的轉(zhuǎn)變，這必然會(huì)在一定程度上降低效率。所以QEMU雖然能夠通過轉(zhuǎn)換對硬件進(jìn)行訪問，但在OpenStack中往往采用KVM進(jìn)行輔助，使得OpenStack的性能表現(xiàn)得更為良好。 [3]

但需要說明的是KVM需要良好的硬件支持，有些硬件本身如果不支持虛擬化的時(shí)候，KVM則不能使用。 [3]

Libvirt

Libvirt是一個(gè)開源的、支持Linux下虛擬化工具的函數(shù)庫。實(shí)質(zhì)上它就是為構(gòu)建虛擬化管理工具的API函數(shù)。Libvirt是為了能夠更方便地管理平臺(tái)虛擬化技術(shù)而設(shè)計(jì)的開放源代碼的應(yīng)用程序接口，它不僅提供了對虛擬化客戶機(jī)的管理，也提供了對虛擬化網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)的管理。 [3]

最初的 Libvirt是只針對Xen而設(shè)計(jì)的一系列管理和調(diào)度Xen下的虛擬化資源的API函數(shù)，目前高版本的 Libvirt可以支持多種虛擬化方案，包括KVM、QEMU、Xen、 VMware、 VirtualBox等在內(nèi)的平臺(tái)虛擬化方案，又支持 Openvz、LXC等 Linux容器虛擬化系統(tǒng)，還支持用戶態(tài)Linux(UML)的虛擬化，它能夠?qū)μ摂M化方案中的Hypervisor進(jìn)行適配，讓底層 Hypervisor對上層用戶空間的管理工具可以做到完全透明。 [3]

6、核心項(xiàng)目

OpenStack覆蓋了網(wǎng)絡(luò)、虛擬化、操作系統(tǒng)、服務(wù)器等各個(gè)方面。它是一個(gè)正在開發(fā)中的云計(jì)算平臺(tái)項(xiàng)目，根據(jù)成熟及重要程度的不同，被分解成核心項(xiàng)目、孵化項(xiàng)目，以及支持項(xiàng)目和相關(guān)項(xiàng)目。每個(gè)項(xiàng)目都有自己的委員會(huì)和項(xiàng)目技術(shù)主管，而且每個(gè)項(xiàng)目都不是一成不變的，孵化項(xiàng)目可以根據(jù)發(fā)展的成熟度和重要性，轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵捻?xiàng)目。截止到Icehouse版本，下面列出了10個(gè)核心項(xiàng)目（即OpenStack服務(wù)）。 [1]

1、計(jì)算（Compute）：Nova。一套控制器，用于為單個(gè)用戶或使用群組管理虛擬機(jī)實(shí)例的整個(gè)生命周期，根據(jù)用戶需求來提供虛擬服務(wù)。負(fù)責(zé)虛擬機(jī)創(chuàng)建、開機(jī)、關(guān)機(jī)、掛起、暫停、調(diào)整、遷移、重啟、銷毀等操作，配置CPU、內(nèi)存等信息規(guī)格。自Austin版本集成到項(xiàng)目中。 [1]

2、對象存儲(chǔ)（Object Storage）：Swift。一套用于在大規(guī)?？蓴U(kuò)展系統(tǒng)中通過內(nèi)置冗余及高容錯(cuò)機(jī)制實(shí)現(xiàn)對象存儲(chǔ)的系統(tǒng)，允許進(jìn)行存儲(chǔ)或者檢索文件?？蔀镚lance提供鏡像存儲(chǔ)，為Cinder提供卷備份服務(wù)。自Austin版本集成到項(xiàng)目中。 [1]

3、鏡像服務(wù)（Image Service）：Glance。一套虛擬機(jī)鏡像查找及檢索系統(tǒng)，支持多種虛擬機(jī)鏡像格式（AKI、AMI、ARI、ISO、QCOW2、Raw、VDI、VHD、VMDK），有創(chuàng)建上傳鏡像、刪除鏡像、鏡像基本信息的功能。自Bexar版本集成到項(xiàng)目中。 [1]

4、身份服務(wù)（Identity Service）：Keystone。為OpenStack其他服務(wù)提供身份驗(yàn)證、服務(wù)規(guī)則和服務(wù)令牌的功能，管理Domains、Projects、Users、Groups、Roles。自Essex版本集成到項(xiàng)目中。 [1]

5、網(wǎng)絡(luò)&地址管理（Network）：Neutron。提供云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，為OpenStack其他服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。為用戶提供接口，可以定義Network、Subnet、Router，配置DHCP、DNS、負(fù)載均衡、L3服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)支持GRE、VLAN。插件架構(gòu)支持許多主流的網(wǎng)絡(luò)廠家和技術(shù)，如OpenvSwitch。自Folsom版本集成到項(xiàng)目中。 [1]

6、塊存儲(chǔ) (Block Storage)：Cinder。為運(yùn)行實(shí)例提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)服務(wù)，它的插件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)有利于塊設(shè)備的創(chuàng)建和管理，如創(chuàng)建卷、刪除卷，在實(shí)例上掛載和卸載卷。自Folsom版本集成到項(xiàng)目中。 [1]

7、UI 界面 (Dashboard)：Horizon。OpenStack中各種服務(wù)的Web管理門戶，用于簡化用戶對服務(wù)的操作，例如：啟動(dòng)實(shí)例、分配IP地址、配置訪問控制等。自Essex版本集成到項(xiàng)目中。 [1]

8、測量 (Metering)：Ceilometer。像一個(gè)漏斗一樣，能把OpenStack內(nèi)部發(fā)生的幾乎所有的事件都收集起來，然后為計(jì)費(fèi)和監(jiān)控以及其它服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐。自Havana版本集成到項(xiàng)目中。 [1]

9、部署編排 (Orchestration)：Heat。提供了一種通過模板定義的協(xié)同部署方式，實(shí)現(xiàn)云基礎(chǔ)設(shè)施軟件運(yùn)行環(huán)境（計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源）的自動(dòng)化部署。自Havana版本集成到項(xiàng)目中。 [1]

10、數(shù)據(jù)庫服務(wù)（Database Service）：Trove。為用戶在OpenStack的環(huán)境提供可擴(kuò)展和可靠的關(guān)系和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎服務(wù)。自Icehouse版本集成到項(xiàng)目中。 [1]

參考資料

1、許豪主編．云計(jì)算導(dǎo)論．西安電子科技大學(xué)出版社．2015.12．第124頁

2、劉黎明，楊晶主編；王娟，屠曉云，蔣占生，張磊，岳小冰，郭春璐副主編．云計(jì)算應(yīng)用基礎(chǔ)．西南交通大學(xué)出版社．2015.01．第250頁

3、韓璞主編；陳可副主編；劉黎明主審．技術(shù)原理與實(shí)戰(zhàn)．西安電子科技大學(xué)出版社．2016.04．第22頁

學(xué)術(shù)論文內(nèi)容來自

李小寧，李磊，金連文，黎德生.  基于OpenStack構(gòu)建私有云計(jì)算平臺(tái)．《CNKI》，2012Antonio Corradi等.  VM consolidation: A real case based on OpenStack Cloud．《Elsevier Science Publishers B. V.》，2014Sefraoui等.  OpenStack: Toward an Open-Source Solution for Cloud Computing．《International Journal of Computer Applications》，2012Xiaolong Wen等.  Comparison of open-source cloud management platforms: OpenStack and OpenNebula．《IEEE》，2012Antonio等.  VM consolidation: A real case based on OpenStack Cloud．《EBSCO_bsp》，2014