OpenStack架構分析與實踐

第1章 走進OpenStack
1.1 OpenStack是什么 1
1.1.1 OpenStack的作用 1
1.1.2 OpenStack的應用場景 2
1.1.3 什么類型的工作要學OpenStack 3
1.2 為什么要學習OpenStack 3
1.2.1 OpenStack在云計算中的地位 3
1.2.2 云計算新時代：容器vs虛擬化 4
1.3 如何學習OpenStack 4
1.3.1 對學習者的技術要求 4
1.3.2 OpenStack的學習路線 4
1.4 OpenStack的基本架構 5
1.5 OpenStack的核心組件 7
1.5.1 計算資源管理：Nova組件 7
1.5.2 存儲資源管理：Cinder/Swift組件 8
1.5.3 網(wǎng)絡資源管理：Neutron組件 9
第2章 OpenStack部署與社區(qū)貢獻流程
2.1 OpenStack部署方式 12
2.1.1 DevStack方式部署 13
2.1.2 手動部署分布式OpenStack環(huán)境 18
2.1.3 RDO方式部署OpenStack 22
2.2 為OpenStack社區(qū)作貢獻 25
2.2.1 提交前的環(huán)境準備 26
2.2.2 代碼貢獻流程 28
【示例2-1】代碼貢獻流程之bug Fix 28
2.2.3 文檔貢獻流程 30
【示例2-2】以heat為例來演示HTML的生成過程 31
2.2.4 其他內(nèi)容的貢獻流程 32
2.3 開發(fā)工具之Pycharm 33
2.3.1 Pycharm的安裝與配置 33
2.3.2 使用Pycharm對代碼進行遠程調試 34
【示例2-3】通過Pycharm調試OpenStack中nova list的代碼 34
2.3.3 Pycharm與PDB的選用比較 35
【示例2-4】開發(fā)工具之PDB斷點調試 35
第3章 虛擬化
3.1 虛擬化技術的現(xiàn)狀 37
3.2 KVM的管理工具Libvirt 38
3.2.1 Libvirt簡介 38
【示例3-1】通過Libvirt提供的API virsh對虛擬機生命周期實現(xiàn)管理 39
3.2.2 Libvirt的體系結構 40
3.3 OpenStack與虛擬化的結合 42
3.4 虛擬機配置libvirt.xml詳解 45
第4章 OpenStack通用技術
4.1 RPC服務實現(xiàn)分析 49
【示例4-1】在OpenStack RPC中創(chuàng)建Server并實現(xiàn)Client向Server發(fā)送請求
（以rpc、calll為例） 53
4.2 消息隊列服務分析 54
4.2.1 透徹理解中間件RabbitMQ 54
【示例4-2】通過“Hello World”演示如何RabbitMQ的消息收發(fā)過程 55
4.2.2 RabbitMQ實現(xiàn)RPC通信 58
【示例4-3】RabbitMQ之RPC通信案例 58
4.3 RESTful API開發(fā)框架 64
4.3.1 靈活但不易用：基于Pastedeploy和Routes的API框架 65
【示例4-4】通過nova list獲取虛擬機的命令，根據(jù)Nova的api-paste.ini來說明
是如何路由的 68
4.3.2 基于Pecan的API框架 69
4.4 TaskFlow的實現(xiàn) 72
4.4.1 TaskFlow常見使用場景 72
4.4.2 TaskFlow中必須理解的重要概念 73
4.4.3 TaskFlow具體實現(xiàn) 74
【示例4-5】TaskFlow仔細看，重實踐得體感 74
【示例4-6】TaskFlow功能多，長流程特別火 76
4.5 基于Eventlet的多線程技術 78
4.5.1 進程、線程與協(xié)程 78
4.5.2 Eventlet依賴的兩個庫：greenlet和select.epoll 79
【示例4-7】greenlet庫應用之協(xié)程切換 79
4.5.3 創(chuàng)建協(xié)程的常用API 80
4.5.4 定時和監(jiān)聽：Hub 81
4.5.5 Eventlet中的并發(fā)機制 83
第5章 Nova—計算組件
5.1 Nova架構 84
5.1.1 Nova基本架構及服務組成 85
5.1.2 Nova內(nèi)部服務間的通信機制 86
5.1.3 Nova內(nèi)部服務間協(xié)同工作 88
5.2 nova-api服務 89
5.2.1 nova-api服務的作用 89
5.2.2 nova-api服務的啟動流程 91
5.3 nova-scheduler服務 95
5.3.1 基本原理及代碼結構 96
5.3.2 調度過程 97
5.3.3 配置分析 100
5.4 nova-compute服務 101
5.4.1 nova-compute服務的作用 101
5.4.2 nova-compute服務的啟動流程 103
5.4.3 nova-compute服務的日志分析 105
5.5 周期性任務的實現(xiàn) 106
5.5.1 什么是周期性任務 107
5.5.2 周期性任務的代碼 108
5.6 資源及服務刷新機制 111
5.6.1 服務上報機制 111
5.6.2 主機資源刷新機制 112
5.7 典型流程分析 117
5.7.1 nova-scheduler服務的啟動流程 117
5.7.2 虛擬機創(chuàng)建的流程 120
5.8 案例實戰(zhàn)—Nova以Ceph作為后端存儲 122
第6章 Neutron—網(wǎng)絡組件
6.1 Neutron的發(fā)展歷程 126
6.2 網(wǎng)絡基礎 127
6.2.1 網(wǎng)絡的基本概念 127
6.2.2 常用的網(wǎng)絡設備 131
6.2.3 虛擬網(wǎng)絡技術 131
6.2.4 Neutron網(wǎng)絡的基本概念 133
6.3 Neutron核心架構 135
6.3.1 Neutron部署結構 135
6.3.2 Neutron組成部件 136
6.3.3 ML2 Core Plugin 138
6.3.4 DHCP服務 141
6.3.5 路由服務 142
6.3.6 元數(shù)據(jù)服務 144
6.3.8 Neutron使用示例 147
6.4 高級服務（Advanced Services） 149
6.4.1 Load Balancer as a Service（LBaaS） 149
6.4.2 Firewall as a Service（FWaaS） 153
6.4.3 VPN as a Service（VPNaaS） 155
6.5 典型網(wǎng)絡模型分析 156
6.5.1 Linux Bridge + Flat/VLAN網(wǎng)絡模型 156
6.5.2 Open vSwitch + VxLAN網(wǎng)絡模型 161
6.5.3 小結 171
第7章 Heat—服務編排組件
7.1 Heat架構分析 172
7.1.1 Heat組件的基本架構 173
7.1.2 Heat對資源的管理 175
7.1.3 認識HOT模板 177
7.1.4 小實例：通過HOT模板創(chuàng)建虛擬機 180
7.2 Heat中的鎖機制 182
7.3 Heat中的Hook機制 184
【示例7-1】在通過Heat進行資源定義時，應該如何使用Hook（鉤子） 185
【示例7-2】通過Heat創(chuàng)建一個Stack，在創(chuàng)建Stack時，需要通過Environment
來定義Hook（鉤子） 186
7.4 案例實戰(zhàn)—Heat典型案例 189
7.4.1 通過Heat模板創(chuàng)建Stack 189
7.4.2 Heat Stack創(chuàng)建流程 195
第8章 Keystone—認證組件
8.1 Keystone的架構 198
8.1.1 Keystone的作用 199
8.1.2 Keystone與其他組件間的關系 201
8.1.3 基本架構解析 203
8.1.4 自定義Keystone Plugin 205
8.1.5 支持使用External Plugin 206
8.2 Keystone中的基本概念 207
8.2.1 API V2和API V3 207
8.2.2 其他常見概念 208
8.2.3 多區(qū)域multi-region 209
8.3 Keystone的安裝部署與基本操作 211
8.3.1 Keystone的安裝部署 211
8.3.2 Keystone基本操作 212
【示例8-1】使用OpenStack user create創(chuàng)建一個名為test的用戶 212
8.4 Keystone的認證流程 215
8.4.1 認證方式 215
【示例8-2】以查看虛擬機列表為例，使用X-Auth-Token構造一個
合法的HTTP請求 215
8.4.2 令牌生成方式 216
8.4.3 Keystone工作流程 220
第9章 Cinder—塊存儲組件
9.1 Cinder架構分析 222
9.2 Cinder的安裝 225
9.2.1 安裝與配置存儲節(jié)點 225
9.2.2 安裝與配置控制節(jié)點 227
9.2.3 安裝與配置Backup服務 231
9.2.4 安裝正確性驗證及Cinder基本操作 232
9.2.5 Cinder配置存儲后端 234
【示例9-1】LVM作為Cinder的后端存儲 234
9.3 案例實戰(zhàn)—通過Heat模板創(chuàng)建Cinder Volume 235
9.4 Cinder API服務啟動過程分析 238
9.4.1 cinder-api代碼目錄結構 239
9.4.2 cinder-api服務啟動流程 240
9.4.3 REST請求的路由 242
9.5 案例實戰(zhàn)—關鍵代碼分析 245
9.5.1 Volume創(chuàng)建示例 245
9.5.2 代碼分析之cinder-api接收請求 247
9.5.3 代碼分析之cinder-scheduler進行資源調度 249
9.5.4 代碼分析之cinder-volume調用Driver創(chuàng)建Volume 251
第10章 Ceilometer—數(shù)據(jù)采集組件
10.1 Ceilometer架構分析 254
10.1.1 Ceilometer中的基本概念 255
10.1.2 舊版Ceilometer架構 256
10.1.3 新版Ceilometer架構 258
10.2 數(shù)據(jù)處理 260
10.2.1 Notification Agents數(shù)據(jù)收集 261
10.2.2 Polling Agents數(shù)據(jù)收集 262
10.2.3 數(shù)據(jù)轉換與發(fā)布 263
10.3 Pipelines 265
10.4 計量項 267
10.5 Agent和Plugin 269
10.5.1 Polling Agents 270
10.5.2 Plugins 272
10.6 案例實戰(zhàn)—Heat與Ceilometer結合，搭建一個彈性伸縮系統(tǒng) 274
10.6.1 系統(tǒng)介紹 274
10.6.2 準備模板 275
10.6.3 創(chuàng)建系統(tǒng) 277
第11章 Glance—鏡像組件
11.1 Glance架構分析 279
11.2 狀態(tài)分析 280
11.3 代碼結構與概念分析 281
11.3.1 Metadata定義 283
11.3.2 Domain模型 285
【示例11-1】自定義Gateway方法 285
11.3.3 Task定義 287
11.4 Glance的安裝與配置 287
11.4.1 Glance安裝部署 288
11.4.2 Glance基本配置 292
【示例11-2】修改Glance后端存儲為RBD 292
11.5 鏡像緩存 293
11.6 案例實戰(zhàn)—Glance常見場景之鏡像創(chuàng)建 294
第12章 智能運維Vitrage—RCA組件
12.1 Vitrage架構 297
12.1.1 High Level架構設計 298
12.1.2 Low Level架構設計 300
12.2 Vitrage安裝部署 301
12.2.1 手動方式安裝部署Vitrage 301
12.2.2 通過DevStack安裝Vitrage 303
12.3 Vitrage 模板 304
12.3.1 Templates（模板）的結構 304
【示例12-1】Host處于ERROR狀態(tài)時，觸發(fā)告警的模板 305
12.3.2 模板的加載過程 306
12.3.3 添加自定義模板 307
12.4 Vitrage Evaluator 310
12.5 自定義Datasources 312
12.6 案例實戰(zhàn)—Vitrage中的告警解決方案 314
第13章 OpenStack其他組件及智能運維方案
13.1 Mistral—工作流組件 317
13.1.1 Mistral應用場景 318
13.1.2 Mistral中的重要概念 318
13.1.3 Mistral功能介紹 320
13.1.4 Mistral架構分析 322
13.1.5 Mistral實戰(zhàn)應用 322
【示例13-1】為Mistral添加用戶自定義Action 322
【示例13-2】通過Mistral獲取虛擬機數(shù)據(jù) 323
13.2 OpenStack智能運維解決方案 326
13.2.1 可視化的Dynatrace 327
13.2.2 VirtTool Networks 327
13.2.3 智能運維Vitrage 329


第14章 OpenStack應用實戰(zhàn)：自動編排和配置高可用Redis系統(tǒng)
14.1 利用cloud-init配置虛擬機 332
14.1.1 cloud-init的安裝與配置 333
14.1.2 cloud-init對VM進行配置 338
【示例14-1】通過cloud-init配置虛擬機 341
14.1.3 cloud-init調試過程與問題分析 343
14.2 Redis數(shù)據(jù)庫的HA實現(xiàn)及Redis集群的創(chuàng)建 347
14.2.1 Redis HA方案實現(xiàn) 347
14.2.2 Redis Cluster集群實現(xiàn) 358
第15章 OpenStack架構與代碼實踐
15.1 OpenStack架構設計思路 366
15.1.1 業(yè)務架構設計思路 366
15.1.2 部署架構設計思路 368
15.1.3 平臺用戶角色設計 369
15.2 案例實戰(zhàn)—向Heat中添加自定義資源 370
15.2.1 實現(xiàn)原理及思路分析 370
15.2.2 向Heat中添加Zabbix資源 371
15.2.3 定義Zabbix Action 373
15.2.4 實現(xiàn)AutoScaling模板 375
15.2.5 資源查看 377