云计算与OpenStack（虚拟机Nova篇）

内容概要

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。

书籍目录

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

1.5.2  VMware vSphere解决方案
19

1.6  云计算开源解决方案OpenStack
21

1.6.1  OpenStack发展历史
22

1.6.2  OpenStack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
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

2.5  Q&A
43

2.5.1  虚拟机上是否可以安装OpenStack
43

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AMQP
70

4.2  调度器nova-scheduler
74

4.2.1  过滤（Filtering）
76

4.2.2  权衡（Weighting）
78

4.3  计算资源管理
80

4.3.1  KVM适配
83

4.3.2  VMware适配
84

4.4  存储资源管理
85

4.4.1  Cinder功能分析
88

4.4.2  iSCSI适配
90

4.4.3  NFS适配
93

4.5  网络资源管理
94

4.5.1  IP资源管理
95

4.5.2  DHCP自动分派IP
95

4.5.3  网络连接管理
98

4.5.4  虚拟交换机管理
99

4.5.5  NAT网络映射
102

4.5.6  网络安全管理
104

4.5.7  Quantum项目介绍
106

Part Ⅲ  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

5.2.2  Libvirt虚拟化实现模型
118

5.2.3  Xen API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instances
121

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

5.7  VNC控制台
147

5.7.1  VNC和noVNC
147

5.7.2  实现剖析
147

5.7.3  noVNC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

5.9  Q&A
152

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

6.1.1  nova-volume代码结构
155

6.1.2  Cinder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

6.2.3  iSCSI实现ISCSIDriver
160

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

6.5.1  LVM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

7.1.1  Nova-network代码
173

7.1.2  Quantum代码
174

7.2  nova-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NetworkManager
177

7.2.3  公网资源池管理FloatingIP
179

7.3  nova-network数据模型分析
180

7.3.1  整体模型
180

7.3.2  私有网络Networks
181

7.3.3  私网IP地址池
182

7.3.4  弹性IP地址池
183

7.4  nova-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

7.5  nova-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

7.6  nova-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fixed IP
193

7.6.3  DHCP自动分配IP地址
197

7.7  nova-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

7.8  Quantum业务逻辑模型分析
203

7.8.1  Quantum-Server业务逻辑模型
203

7.8.2  Agent业务逻辑模型
204

7.9  Quantum数据模型分析
204

7.9.1  整体数据模型
204

7.9.2  Quantum模型映射关系
206

7.9.3  端口ports
207

7.10  Quantum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

7.11  Quantum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Windows 7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Django
227

9.2  Horizon的功能和实现
228

9.2.1  Horizon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

9.2.5  Horizon和Django
233

9.2.6  Horizon和其他模块的关系
234

9.3  定制Horizon
235

9.3.1  修改Web应用的标题
235

9.3.2  修改Horizon的Logo
235

9.3.3  修改Dashboard和Panel
236

9.4  国际化
236

第10章  Keystone认证管理
238

10.1  Keystone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Tenant
242

10.2.4  用户项目角色关联表metadata
243

10.2.5  服务service
243

10.2.6  服务端endpoint
243

10.3  Keystone操作体验
244

10.3.1  创建项目Project
244

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

10.4.1  curl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

10.5  Q&A
258

Part Ⅳ  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

11.4.2  CPU兼容性
282

11.5  案例分析
283

11.6  私有云平台待完善
287

11.6.1  OpenStack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

作者简介

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。

本书适合于IT首席技术官、云计算研发和运维等相关人员阅读。

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