What is OpenStack?

OpenStack提供開放源碼軟件，建立公共和私有云。 OpenStack是一個(gè)社區(qū)和一個(gè)項(xiàng)目，以及開放源碼軟件，以幫助企業(yè)運(yùn)行的虛擬計(jì)算或者存儲(chǔ)云。 OpenStackd開源項(xiàng)目由社區(qū)維護(hù)，包括OpenStack計(jì)算（代號(hào)為Nova），OpenStack對(duì)象存儲(chǔ)（代號(hào)為SWIFT），并OpenStack鏡像服務(wù)（代號(hào)Glance）的集合。 OpenStack提供了一個(gè)操作平臺(tái)，或工具包，用于編排云。

Components of OpenStack

OpenStack當(dāng)前主要有三個(gè)組件：計(jì)算，存儲(chǔ)，鏡像。
OpenStack計(jì)算是一個(gè)云控制器，用來啟動(dòng)一個(gè)用戶或一個(gè)組的虛擬實(shí)例，它也用于配置每個(gè)實(shí)例或項(xiàng)目中包含多個(gè)實(shí)例為某個(gè)特定項(xiàng)目的聯(lián)網(wǎng)。
OpenStack對(duì)象存儲(chǔ)是一個(gè)在具有內(nèi)置冗余和容錯(cuò)的大容量系統(tǒng)中存儲(chǔ)對(duì)象的系統(tǒng)。對(duì)象存儲(chǔ)有各種應(yīng)用，如備份或存檔數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)圖形或視頻（流媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩舻臑g覽器），儲(chǔ)存二級(jí)或三級(jí)靜態(tài)數(shù)據(jù)，發(fā)展與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)集成新的應(yīng)用程序，當(dāng)預(yù)測(cè)存儲(chǔ)容量困難時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，創(chuàng)造彈性和靈活的云存儲(chǔ)Web應(yīng)用程序。
OpenStack鏡像服務(wù)是一個(gè)查找和虛擬機(jī)圖像檢索系統(tǒng)。它可以配置三種方式：使用OpenStack對(duì)象存儲(chǔ)來存儲(chǔ)圖像;使用亞馬遜S3直接存儲(chǔ)，或使用S3對(duì)象存儲(chǔ)作為S3訪問中間存儲(chǔ)。

OpenStack Project Architecture

OpenStack當(dāng)前包括三個(gè)子項(xiàng)目，三個(gè)項(xiàng)目相會(huì)獨(dú)立，可以單獨(dú)安裝。
Swift 提供對(duì)象存儲(chǔ)。這是大致類似于Rackspace云文件（從它派生）或亞馬遜S3。
Glance 提供OpenStack Nova虛擬機(jī)鏡像的發(fā)現(xiàn)，存儲(chǔ)和檢索。
Nova 根據(jù)要求提供虛擬服務(wù)。這與Rackspace云服務(wù)器或亞馬遜EC2類似。
將來會(huì)出現(xiàn)web 接口的子項(xiàng)目以及隊(duì)列服務(wù)的子項(xiàng)目。

Cloud Provider Conceptual Architecture

構(gòu)建自己的Iaas云環(huán)境并將其提供給用戶，需要提供以下幾個(gè)特性：
1. 允許應(yīng)用用戶注冊(cè)云服務(wù)、查看使用情況以及賬單。
2. 允許開發(fā)商和開發(fā)人員創(chuàng)建和存儲(chǔ)自定義的鏡像。
3. 允許開發(fā)商和開發(fā)人員啟動(dòng)、監(jiān)控、停止虛擬機(jī)實(shí)例。
4. 允許操作人員配置和操作云基礎(chǔ)設(shè)施。

上面只列出了基本的4個(gè)特性，當(dāng)然還有其他一些特性，將這些特性列在一起，展示如下：

在上面的模型中，假定了與云交互的四種人員（開發(fā)商、開發(fā)人員、操作員、用戶），還定義了三層架構(gòu)（表現(xiàn)、邏輯、資源）和兩個(gè)正交領(lǐng)域（集成和管理）。
表現(xiàn)層，組件與用戶交互，接受并顯示用戶的信息。在這一層，為非開發(fā)人員提供了一個(gè)web 圖形界面，為開發(fā)人員提供了API。在這一層，還存在負(fù)載均衡、控制臺(tái)代理、安全、命名服務(wù)。
邏輯層，為我們的云和控制功能提供情報(bào)。這層內(nèi)包括部業(yè)務(wù)流程（工作流程復(fù)雜的任務(wù)），調(diào)度（確定作業(yè)對(duì)資源的映射），政策（配額等），鏡像注冊(cè)表（例如鏡像的元數(shù)據(jù)），日志（事件和計(jì)量）。
集成功能，大多數(shù)服務(wù)提供商已經(jīng)有一個(gè)客戶的身份和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。任何云架構(gòu)將需要與這些系統(tǒng)集成。
管理層，提供一個(gè)API來管理云并提供監(jiān)控功能。
資源層，因?yàn)檫@是一個(gè)計(jì)算云，我們需要實(shí)際的計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源，以提供給客戶。這一層提供這些服務(wù)，他們可能是服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)或其他資源。

OpenStack Compute Logical Architecture

OpenStack 中有兩個(gè)守護(hù)進(jìn)程：
接收和調(diào)解API調(diào)用的WSGI應(yīng)用程序 （nova-api，glance-api等等）。
進(jìn)行編排任務(wù)的工人守護(hù)進(jìn)程（nova-compute， nova-network,，nova-schedule）。
OpenStack中還包含兩個(gè)組件：消息隊(duì)列服務(wù)和數(shù)據(jù)庫。這兩個(gè)組件方便異步編排復(fù)雜的任務(wù)通過消息傳遞和信息共享。

這個(gè)復(fù)雜的，但不是太翔實(shí)的圖表可以概括為三句話：
終端用戶通過nova-api 接口與Openstack 計(jì)算交互。
OpenStack計(jì)算守護(hù)進(jìn)程通過隊(duì)列的交換信息（行動(dòng)）和數(shù)據(jù)庫（信息）進(jìn)行API請(qǐng)求。
OpenStack Glance是一個(gè)完全獨(dú)立的基礎(chǔ)上設(shè)施。
各個(gè)組件的介紹：

nova-api：是對(duì)外的接口。OpenStack 云計(jì)算的核心控制器（CloudController定義在trunk/nova/api/ec2/cloud.py）。它提供了一個(gè)為所有的API查詢（OpenStack API或EC2 API）的端點(diǎn)，引發(fā)多數(shù)業(yè)務(wù)流程的活動(dòng)（如運(yùn)行一個(gè)實(shí)例），并實(shí)施一些政策（主要是配額檢查）。

nova-schedule：根據(jù)當(dāng)前資源使用情況，決定計(jì)算節(jié)點(diǎn)分布到哪臺(tái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上。目前實(shí)現(xiàn)很薄，目前已支持插件方式擴(kuò)展，方便后面可能有采用更復(fù)雜算法。

nova-compute：接收隊(duì)列中的動(dòng)作，然后執(zhí)行一系列的系統(tǒng)命令（如啟動(dòng)KVM實(shí)例），同時(shí)更新數(shù)據(jù)庫中的狀態(tài)。

nova-volume：給虛擬機(jī)分配額外持久化的存儲(chǔ)，管理持久卷到計(jì)算實(shí)例的創(chuàng)建，連接和分離。

nova-network：網(wǎng)絡(luò)管理，給虛擬機(jī)分配網(wǎng)絡(luò)和管理，使外部 PC 可以可直接訪問。它接受隊(duì)列中的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)，然后執(zhí)行任務(wù)操縱網(wǎng)絡(luò)（如設(shè)立橋接接口或更改iptables規(guī)則）。

queue：提供了一個(gè)守護(hù)進(jìn)程之間傳遞消息的中央樞紐。當(dāng)前由 RabbitMQ實(shí)現(xiàn)，理論上可以是Python的ampqlib支持的任何AMPQ消息隊(duì)列。

SQL database：存儲(chǔ)云基礎(chǔ)設(shè)施的編譯時(shí)和運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。這包括可用的實(shí)例類型，在使用中的實(shí)例，可用的網(wǎng)絡(luò)和項(xiàng)目。

OpenStack Glance：OpenStack 單獨(dú)的一個(gè)項(xiàng)目。

Nova Conceptual Mapping

OpenStack的架構(gòu)示意圖和目前已實(shí)現(xiàn)情況，藍(lán)色是要 openstack概念上的架構(gòu)圖，紅色是目前已實(shí)現(xiàn)的。

上面的功能模塊對(duì)應(yīng)上面模型的映射：

Service Architecture

管理和使用是走兩個(gè)通道的。管理必須要經(jīng)由 nova-api轉(zhuǎn)發(fā)過去。而運(yùn)行時(shí)，直接連接計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的虛擬機(jī)即可。

部署

部署時(shí)，除了Dashboard 必須部署在 nova-api server 上以外，所有的其它進(jìn)程都可以部署在不同的機(jī)器上。

OpenStack提供了基于 Puppet 的自動(dòng)部署工具。經(jīng)過簡(jiǎn)單配置，就可以把各個(gè)組件部署到不同機(jī)器上。

鏡像管理

OpenStack的鏡像創(chuàng)建并沒有納入其職責(zé)列表。
你可以使用Ubuntu的已有image (https://help.ubuntu.com/community/UEC/)，或者直接重新自己通過KVM安裝  ：

http://cssoss.wordpress.com/2011/04/27/openstack-beginners-guide-for-ubuntu-11-04-image-management/

網(wǎng)絡(luò)模型

Flat Network Manager, Flat DHCP Network Manager, VLAN Network Manager.
VLAN Network Manager 這種方式適合于共有云。
在私有云方面， IP充足，而且為了方便的互聯(lián)互通，簡(jiǎn)單的Flat結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)比較適合。
OpenStack支持 Floating IPs ,該特性可以方便的通過更改IP來Failover(容錯(cuò)轉(zhuǎn)移）或者遷移。