openstack三种网络模式(OpenStack网络组件)

openstack是四层架构。分别是控制节点架构、计算节点架构、网络节点架构、存储节点架构。openstack既是一个社区，也是一个项目和开源软件，建立公共和私有云，帮助组织运行为虚拟计算或存储服务的云。

一、Openstack网络基础 下面对Openstack和Neutron的介绍，要从几个关键词入手。1. 三代网络在网络这一口，OpenStack经历了由nova-network到Quantum再到Neutron的演进过程。我们直观地来看看三代网络的对比分析：出现版本支持组网模式优点缺点适用场景Nova-network早期FlatFlat DhcpVLAN性能出色工作稳定支持multi-host部署以实现HA网络管理不独立功能不够灵活组网方式受限对性能和稳定性要求比较高；中小规模网络；网络运维成本有限；私有云环境QuantumFolsomFlatFlat DhcpVLANOverlay独立的网络管理支持大二层支持多厂商插件缺乏HA机制各厂商插件无法共同运行基本上已经都跟进到了NeutronNeutronHavanaFlatFlat DhcpVLANOverlay继承了Quantum的优点功能上更为丰富网络兼容性强开始引入SDN的思想代码结构复杂工作不够稳定HA机制仍缺乏大规模商用的检验对功能要求比较多或希望向SDN演进；大规模网络或对可扩展性要求高；有专业的网络运维团队；公有云环境Nova-network是隶属于nova项目的网络实现，它利用了linux-bridge（早期，目前也支持OVS）作为交换机，具备Flat、Flat DHCP、VLAN三种组网模式。优点是性能出色，工作稳定，支持multi-host部署以实现HA；缺点是网络模块不独立，功能不够灵活，组网模式也比较受限。Quantum作为独立的网络管理项目出现在F版本，除了linux-bridge外还支持OVS，以及以及其他商业公司的插件，组网模式上增加了对GRE和VxLAN两个Overlay技术的支持。优点是功能灵活，支持大二层组网；缺点是集中式的网络节点缺乏HA，而且各厂商插件无法同时在底层网络中运行。Neutron出现在H版本，由来是Quantum和一家公司的名称冲突而改名。Neutron对Quantum的插件机制进行了优化，将各个厂商L2插件中独立的数据库实现提取出来，作为公共的ML2插件存储租户的业务需求，使得厂商可以专注于L2设备驱动的实现，而ML2作为总控可以协调多厂商L2设备共同运行。Neutron继承了Quantum对大二层的支持，还支持L2 PoP，DVR，VRRP，HA等关键功能，集成了很多L4-L7的网络服务，一些blueprint也正在积极开发中，如SFC等。优点是开始引入SDN思想，功能上更为丰富，网络兼容性强；缺点是代码结构复杂，工作不够稳定，HA机制仍缺乏大规模商用的检验。从应用场景来看，Nova-network组网模式过于简单，一些复杂的网络需求无法实现（比如两个公司合并，有大量IP重合的VM要迁移到一个平台，而且要求迁移后都要用原来的IP）。不过由于其简单稳定的特点，仍适合于中小型企业的生产环境；Quantum的实际部署目前基本都跟进到了Neutron；Neutron的大二层组网，适合于云计算规模的生产环境，但是由于分布式和HA机制仍不够成熟，因此目前多见于私有云和小规模共有云的部署，大规模的公有云仍然难以使用Neutron实现。2. 四种组网模型说完了基本特征与应用场景，下面开始对上述提到的一些网络问题进行详细的描述。我们抛开技术，结合图例来抽象地看看不同的组网模型。当然，以下模型的实现不仅仅局限于三张图中的方式。Flat模型最为简单，所有的虚拟机共用一个私有IP网段，IP地址在虚拟机启动时完成注入，虚拟机间的通信直接通过HyperVisor中的网桥转发，公网流量在该网段的网关上进行NAT（Nova-network实现为开启nova-network主机内核的iptables，Neutron实现为网络节点上的l3-agent）。Flat DHCP模型与Flat区别在于网桥中开启了DHCP进程，虚拟机通过DHCP消息获得IP地址（Nova-network实现为nova-network主机中的dnsmaq，Neutron实现为网络节点上的dhcp-agent）。 VLAN模型引入了多租户机制，虚拟机可以使用不同的私有IP网段，一个租户可以拥有多个IP网段。虚拟机IP通过DHCP消息获取IP地址（Nova-network实现为nova-network主机中的dnsmaq，Neutron实现为

openstack中的三种基础资源是：计算服务、存储服务、镜像服务。它负责管理OpenStack集群中的镜像，可以创建、删除、编辑镜像基本信息，支持多种虚拟机镜像格式。但是，Glance本身并不存储信息，它只保存描述镜像的元数据和状态信息，存储工作由cinder和swift等项目负责。工作流程：Open Stack的各个服务之间通过统一的REST风格的API调用，实现系统的松耦合。它内部组件的工作过程是一个有序的整体。诸如计算资源分配、控制调度、网络通信等都通过AMQP实现。 Open Stack的上层用户是程序员、一般用户和 Horizon界面等模块。这三者都是采用 Open Stack各个组件提供的API接口进行交互，而它们之间则是通过AMQP进行互相调用，它们共同利用底层的虚拟资源为上层用户和程序提供云计算服务。

horizon Horizon 为 Openstack 提供一个 WEB 前端的管理界面 (UI 服务 )通过 Horizone 所提供的 DashBoard 服务 , 管理员可以使用通过 WEB UI 对 Openstack 整体云环境进行管理 , 并可直观看到各种操作结果与运行状态。拓展资料：1.Horizon（UI模块）页面调用api(两种用户云管理员，云用户)2.keystone(身份服务模块)1）用户身份认证（Idemity）user：用户（租户下有很多用户，验证方式用户名密码，API keys等）kenant：租户（可以访问资源的集合）role：角色 (一组用户可以访问资源的权限)2）访问请求控制（Token）Service(nova,glance,swift等服务需要在keystone上注册)Endpoint(service暴露出来的访问地址)Token（访问资源的令牌，具有时效性）3)注册表服务(Catalog)openstack服务需要注册到keystone注册表中4)身份验证引擎（Policy）决定用户有哪些访问控制权限易购环境的集成（Key Value Store,MemcachedSQL,PAM,LDAP）3.Nova(计算服务组件)openstack核心组件，核心服务包括：实例生命周期的管理（虚拟机），计算资源的管理，对外提供Restful API。Nova组件主要有三个模块构成（nova-api,nova-scheduler,nova-compute）,nova-api在表示层主要负责处理外部请求，nova-scheduler在逻辑控制层，主要负责选择那个主机创建VM，nova-compute虚拟机创建和资源分配，不提供虚拟化功能，但是支持kvm,LXC,xen等。三个组件通过rabbit MQ进行消息传递。4.Glance(镜像服务组件)主要功能：提供虚拟机镜像的存储，查询和检索功能，为nova进行服务，依赖于存储服务（存储镜像本身）和数据库服务（存储镜像相关的数据）。5.Swift(对象存储服务模块)openstack核心组件，主要功能：高可用分布式对象存储服务，特点是无限和扩展没有单点故障。account-->container-->Object 某个账户下的某个容器的某个对象，可以通过HTTP(S),Object API,S3进行存取。6.Cinder(块存储服务模块)主要功能：管理所有块存储设备，为VM服务。cinder-api处理发送过来的请求，处理结果发送到rabbit MQ,通过消息中间件把所有请求发送到cinder-scheduler,通过调度器决定存储到哪里，并且创建VM，cinder-volume管理存储模块的生命周期7.Neutorn(网络服务组件)主要功能：为云计算提供虚拟的网络功能，为每个不同的租户建立独立的网路环境。 三种不同的网络模式（Flat模式 Flat DHCP模式，Vlan模式）

OpenStack是一个云平台管理的项目，它不是一个软件。这个项目由几个主要的组件组合起来完成一些具体的工作。 OpenStack是一个旨在为公共及私有云的建设与管理提供软件的开源项目，OpenStack被公认作为基础设施即服务（简称IaaS）资源的通用前端。如果这些还不明白，那么从另外的角度给大家介绍：首先让大家看下面两个图就很简单明了了：此图为openstack的登录界面下面是openstack的一个管理界面从这两个图，相信有一定开发经验，就能看出openstack是什么了。可以说他是一个框架，甚至可以从软件的角度来理解它。如果不明白，就从传统开发来讲解。不知道你是否了解oa，erp等系统，如果不了解可以到网上去找，资料一大把。他和oa，erp有什么不同。很简单就是openstack是用做云计算的一个平台，或则一个解决方案。它是云计算一个重要组成部分。上面对openstack有了一个感性的认识。（2）openstack能干什么。大家都知道阿里云平台，百度云平台，而阿里云平台据传说就是对openstack的二次开发。对于二次开发相信只要接触过软件的都会明白这个概念。不明白的自己网上去查一下。也就是说openstack，可以搭建云平台，什么云平台，公有云，私有云。现在百度在招聘的私有云工程师，应该就是这方面的人才。（3）openstack自身都包含什么以下是5个OpenStack的重要构成部分：l Nova – 计算服务l Swift – 存储服务l Glance – 镜像服务l Keystone – 认证服务l Horizon – UI服务图1 OpenStack基本构架下图展示了Keystone、Dashboard二者与其它OpenStack部分的交互。下面详细介绍每一个服务：（一）OpenStack计算设施—-Nova Nova是OpenStack计算的弹性控制器。OpenStack云实例生命期所需的各种动作都将由Nova进行处理和支撑，这就意味着Nova以管理平台的身份登场，负责管理整个云的计算资源、网络、授权及测度。虽然Nova本身并不提供任何虚拟能力，但是它将使用libvirt API与虚拟机的宿主机进行交互。Nova通过Web服务API来对外提供处理接口，而且这些接口与Amazon的Web服务接口是兼容的。功能及特点l 实例生命周期管理l 计算资源管理l 网络与授权管理l 基于REST的APIl 异步连续通信l 支持各种宿主：Xen、XenServer/XCP、KVM、UML、VMware vSphere及Hyper-VOpenStack计算部件l Nova弹性云包含以下主要部分：l API Server（nova-api）l 消息队列（rabbit-mq server）l 运算工作站（nova-compute）l 网络控制器（nova-network）l 卷管理（nova-volume）l 调度器（nova-scheduler）API服务器（nova-api）API服务器提供了云设施与外界交互的接口，它是外界用户对云实施管理的唯一通道。通过使用web服务来调用各种EC2的API，接着API服务器便通过消息队列把请求送达至云内目标设施进行处理。作为对EC2-api的替代，用户也可以使用OpenStack的原生API，我们把它叫做“OpenStack API”。消息队列（Rabbit MQ Server）OpenStack内部在遵循AMQP（高级消息队列协议）的基础上采用消息队列进行通信。Nova对请求应答进行异步调用，当请求接收后便则立即触发一个回调。由于使用了异步通信，不会有用户的动作被长置于等待状态。例如，启动一个实例或上传一份镜像的过程较为耗时，API调用就将等待返回结果而不影响其它操作，在此异步通信起到了很大作用，使整个系统变得更加高效。运算工作站（nova-compute）运算工作站的主要任务是管理实例的整个生命周期。他们通过消息队列接收请求并执行，从而对实例进行各种操作。在典型实际生产环境下，会架设许多运算工作站，根据调度算法，一个实例可以在可用的任意一台运算工作站上部署。网络控制器（nova-network）网络控制器处理主机的网络配置，例如IP地址分配，配置项目VLAN，设定安全群组以及为计算节点配置网络。卷工作站（nova-volume）卷工作站管理基于LVM的实例卷，它能够为一个实例创建、删除、附加卷，也可以从一个实例中分离卷。卷管理为何如此重要？因为它提供了一种保持实例持续存储的手段，比如当结束一个实例后，根分区如果是非持续化的，那么对其的任何改变都将丢失。可是，如果从一个实例中将卷分离出来，或者为这个实例附加上卷的话，即使实例被关闭，数据仍然保存其中。这些数据可以通过将卷附加到原实例或其他实例的方式而重新访问。因此，为了日后访问，重要数据务必要写入卷中。这种应用对于数据服务器实例的存储而言，尤为重要。调度器（nova-scheduler）调度器负责把nova-API调用送达给目标。调度器以名为“nova-schedule”的守护进程方式运行，并根据调度算法从可用资源池中恰当地选择运算服务器。有很多因素都可以影响调度结果，比如负载、内存、子节点的远近、CPU架构等等。强大的是nova调度器采用的是可插入式架构。目前nova调度器使用了几种基本的调度算法：随机化：主机随机选择可用节点；可用化：与随机相似，只是随机选择的范围被指定；简单化：应用这种方式，主机选择负载最小者来运行实例。负载数据可以从别处获得，如负载均衡服务器。（二）OpenStack镜像服务器—-GlanceOpenStack镜像服务器是一套虚拟机镜像发现、注册、检索系统，我们可以将镜像存储到以下任意一种存储中：本地文件系统（默认）l OpenStack对象存储l S3直接存储l S3对象存储（作为S3访问的中间渠道）l HTTP（只读）功能及特点提供镜像相关服务Glance构件l Glance控制器l Glance注册器（三）OpenStack存储设施—-SwiftSwift为OpenStack提供一种分布式、持续虚拟对象存储，它类似于Amazon Web Service的S3简单存储服务。Swift具有跨节点百级对象的存储能力。Swift内建冗余和失效备援管理，也能够处理归档和媒体流，特别是对大数据（千兆字节）和大容量（多对象数量）的测度非常高效。功能及特点l 海量对象存储l 大文件（对象）存储l 数据冗余管理l 归档能力—–处理大数据集l 为虚拟机和云应用提供数据容器l 处理流媒体l 对象安全存储l 备份与归档l 良好的可伸缩性Swift组件l Swift账户l Swift容器l Swift对象l Swift代理l Swift RINGSwift代理服务器用户都是通过Swift-API与代理服务器进行交互，代理服务器正是接收外界请求的门卫，它检测合法的实体位置并路由它们的请求。此外，代理服务器也同时处理实体失效而转移时，故障切换的实体重复路由请求。Swift对象服务器对象服务器是一种二进制存储，它负责处理本地存储中的对象数据的存储、检索和删除。对象都是文件系统中存放的典型的二进制文件，具有扩展文件属性的元数据（xattr）。注意：xattr格式被Linux中的ext3/4，XFS，Btrfs，JFS和ReiserFS所支持，但是并没有有效测试证明在XFS，JFS，ReiserFS，Reiser4和ZFS下也同样能运行良好。不过，XFS被认为是当前最好的选择。Swift容器服务器容器服务器将列出一个容器中的所有对象，默认对象列表将存储为SQLite文件（译者注：也可以修改为MySQL，安装中就是以MySQL为例）。容器服务器也会统计容器中包含的对象数量及容器的存储空间耗费。Swift账户服务器账户服务器与容器服务器类似，将列出容器中的对象。Ring（索引环）Ring容器记录着Swift中物理存储对象的位置信息，它是真实物理存储位置的实体名的虚拟映射，类似于查找及定位不同集群的实体真实物理位置的索引服务。这里所谓的实体指账户、容器、对象，它们都拥有属于自己的不同的Rings。（四）OpenStack认证服务（Keystone）Keystone为所有的OpenStack组件提供认证和访问策略服务，它依赖自身REST（基于Identity API）系统进行工作，主要对（但不限于）Swift、Glance、Nova等进行认证与授权。事实上，授权通过对动作消息来源者请求的合法性进行鉴定。如下图所示：Keystone采用两种授权方式，一种基于用户名/密码，另一种基于令牌（Token）。除此之外，Keystone提供以下三种服务：l 令牌服务：含有授权用户的授权信息l 目录服务：含有用户合法操作的可用服务列表l 策略服务：利用Keystone具体指定用户或群组某些访问权限认证服务组件服务入口：如Nova、Swift和Glance一样每个OpenStack服务都拥有一个指定的端口和专属的URL，我们称其为入口（endpoints）。l 区位：在某个数据中心，一个区位具体指定了一处物理位置。在典型的云架构中，如果不是所有的服务都访问分布式数据中心或服务器的话，则也称其为区位。l 用户：Keystone授权使用者译者注：代表一个个体，OpenStack以用户的形式来授权服务给它们。用户拥有证书（credentials），且可能分配给一个或多个租户。经过验证后，会为每个单独的租户提供一个特定的令牌。[来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_70064f190100undy.html]l 服务：总体而言，任何通过Keystone进行连接或管理的组件都被称为服务。举个例子，我们可以称Glance为Keystone的服务。l 角色：为了维护安全限定，就云内特定用户可执行的操作而言，该用户关联的角色是非常重要的。译者注：一个角色是应用于某个租户的使用权限集合，以允许某个指定用户访问或使用特定操作。角色是使用权限的逻辑分组，它使得通用的权限可以简单地分组并绑定到与某个指定租户相关的用户。l 租间：租间指的是具有全部服务入口并配有特定成员角色的一个项目。译者注：一个租间映射到一个Nova的“project-id”，在对象存储中，一个租间可以有多个容器。根据不同的安装方式，一个租间可以代表一个客户、帐号、组织或项目。（五）OpenStack管理的Web接口—-HorizonHorizon是一个用以管理、控制OpenStack服务的Web控制面板，它可以管理实例、镜像、创建密匙对，对实例添加卷、操作Swift容器等。除此之外，用户还可以在控制面板中使用终端（console）或VNC直接访问实例。总之，Horizon具有如下一些特点：l 实例管理：创建、终止实例，查看终端日志，VNC连接，添加卷等l 访问与安全管理：创建安全群组，管理密匙对，设置浮动IP等l 偏好设定：对虚拟硬件模板可以进行不同偏好设定l 镜像管理：编辑或删除镜像l 查看服务目录l 管理用户、配额及项目用途l 用户管理：创建用户等l 卷管理：创建卷和快照l 对象存储处理：创建、删除容器和对象 l 为项目下载环境变量