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1 作者是國內(nèi)早期的OpenStacker，在多家大公司工作過，擁有豐富的各類OpenStack的咨詢、規(guī)劃和實施經(jīng)驗。
2 OpenStack基金會獨立董事杜玉杰、蘇寧云開發(fā)總監(jiān)金龍、河海大學(xué)云計算與大數(shù)據(jù)老師金永霞聯(lián)袂力薦。
3 本書從理論和工程角度，介紹OpenStack構(gòu)建各類生產(chǎn)環(huán)境的云平臺，內(nèi)容、講解深入。
4 本書面向廣大OpenStack工程人員、技術(shù)專家、IT管理人員、云計算架構(gòu)師等，對于初學(xué)者也有很強的參考意義。
張小斌，擁有15年豐富的計算機軟件設(shè)計、開發(fā)和管理經(jīng)驗，分別于西安交通大學(xué)和中科院計算所完成本科和碩士研究生學(xué)業(yè)，現(xiàn)在是蘇寧北京研發(fā)中心云計算研發(fā)部負責(zé)人，主要著作有《黑客分析與防范技術(shù)》和《計算機網(wǎng)絡(luò)安全工具》(國內(nèi)早期的網(wǎng)絡(luò)安全書籍)。
他曾在朗訊貝爾實驗室和硅谷Terawave等公司工作多年；在HP擔任解決方案架構(gòu)師；在賽門鐵克任主任工程師，研發(fā)存儲備份軟件，曾參與公司全球"Cutting Edge"技術(shù)大會并做技術(shù)報告；在北電網(wǎng)絡(luò)、Websense、TrustGo分別擔任技術(shù)經(jīng)理、研發(fā)經(jīng)理和研發(fā)總監(jiān)職位，曾負責(zé)郵件安全、移動安全、移動互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎等的研發(fā)管理工作；在VMware和IBM的云計算部門負責(zé)云計算產(chǎn)品的架構(gòu)設(shè)計和解決方案等工作。
他現(xiàn)在專注于云計算的研究探索，即關(guān)注社區(qū)，更注重OpenStack在企業(yè)的實踐和落地。在企業(yè)級計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲的整體解決方案、高可用性、安全以及應(yīng)用管理自動化和彈性等領(lǐng)域都有所拓展。作為國內(nèi)早期的OpenStacker，于IBM工作期間研發(fā)基于OpenStack的企業(yè)私有云與數(shù)據(jù)中心解決方案，產(chǎn)品在一年中先后完成了政府機構(gòu)、運營商、高校、超大型保險公司、著名網(wǎng)游等公司的10多起部署案例，并在公司內(nèi)部進行有VDI、SED等多個合作項 目。所領(lǐng)導(dǎo)項目獲得大中國區(qū)創(chuàng)新大賽Top12, 獲得多個美國專利，并作為OpenStack香港峰會的展示項目。另外，在蘇寧工作期間，負責(zé)OpenStack在蘇寧落地的研發(fā)、設(shè)計、規(guī)劃、項目管理、遷移等，并帶領(lǐng)團隊搭建大型多數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)云等。在OpenStack巴黎峰會也有技術(shù)方案錄取而獲邀成為發(fā)言者。
第1章OpenStack與云 1
1.1 云計算 2
1.2 云服務(wù)模式 3
1.2.1 IaaS：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù) 3
1.2.2 PaaS：平臺即服務(wù) 4
1.2.3 SaaS：軟件即服務(wù) 4
1.3 云應(yīng)用形式 4
1.3.1 私有云 4
1.3.2 云存儲 5
1.3.3 云游戲 5
1.3.4 云物聯(lián) 5
1.3.5 云安全 5
1.3.6 公有云服務(wù) 6
1.3.7 混合云 6
1.3.8 云計算的安全風(fēng)險 6
1.4 云管理與虛擬化管理 7
1.5 私有云與公有云 8
1.6 傳統(tǒng)應(yīng)用與云感知應(yīng)用 9
1.7 什么是OpenStack 11
1.8 開源云平臺比較 13
1.9 術(shù)語 15
第2章OpenStack社區(qū) 17
2.1 OpenStack基金會 21
2.2 白金會員 22
2.3 黃金會員 22
2.4 OpenStack設(shè)計原則 23
2.5 開源而開放的原則 23
2.6 OpenStack版本管理 23
2.7 OpenStack用戶 24
2.8 OpenStack的誤區(qū) 27
2.9 部署OpenStack的技術(shù)需求 30
第3章OpenStack與AWS、VMware、虛擬化管理工具 31
3.1 OpenStack與AWS的比較 32
3.2 OpenStack與VMware對比 39
3.2.1 VMware vMotion與OpenStack動態(tài)遷移、塊遷移 44
3.2.2 VMware DRS、DPM與OpenStack調(diào)度器 45
3.2.3 VMware與OpenStack的高可用 45
3.2.4 VMware與OpenStack的容錯(Fault Tolerance) 46
3.2.5 總結(jié) 46
3.3 虛擬化與虛擬化管理工具 47
3.3.1 服務(wù)器虛擬化 47
3.3.2 網(wǎng)絡(luò)虛擬化 48
3.3.3 存儲虛擬化 48
3.3.4 虛擬化工具VirtualBox 48
3.3.5 虛擬化工具Virt-Manager 53
第4章虛擬機管理程序與典型應(yīng)用 56
4.1 開放虛擬化技術(shù)KVM 57
4.1.1 libvirt介紹 58
4.1.2 域配置文件 59
4.1.3 使用 Libvirt創(chuàng)建和管理KVM虛擬機 60
4.2 Linux容器 62
4.2.1 LXC 65
4.2.2 Docker 71
4.3 裸機 77
4.4 LXC/Docker與KVM/Xen的選擇 78
4.5 OpenStack與Linux 79
4.6 OpenStack與KVM 79
4.7 OpenStack與VDI 80
4.7.1 基于OpenStack的VDI典型架構(gòu) 80
4.7.2 Spice協(xié)議 81
4.7.3 開發(fā)桌面虛擬化應(yīng)用的功能需求 84
4.8 OpenStack與Hadoop 85
4.8.1 云平臺/虛擬化對大數(shù)據(jù)計算的益處 86
4.8.2 OpenStack對Savanna的支持 86
4.8.3 Savanna的使用簡介 87
第5章OpenStack架構(gòu)與組件 92
5.1 OpenStack項目與組件 93
5.2 IaaS模型與OpenStack組件對應(yīng)關(guān)系 95
5.2.1 OpenStack功能待提高的方面 100
5.2.2 節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)類型 100
5.3 消息總線和數(shù)據(jù)庫 104
5.4 多租戶 105
5.5 Keystone 107
5.6 Glance 112
5.7 Nova 119
5.7.1 nova-api 119
5.7.2 nova-scheduler 120
5.7.3 nova-schedule過濾器 122
5.7.4 nova-volume 128
5.7.5 nova-compute 128
5.7.6 nova-network 132
5.7.7 nova-conductor 135
5.7.8 服務(wù)橫向擴展 136
5.8 存儲 138
5.8.1 對象存儲 139
5.8.2 塊存儲 139
5.8.3 Cinder 144
5.8.4 卷(Volume)操作 145
5.9 Neutron 148
5.9.1 nova-network的局限性 148
5.9.2 Neutron功能特點 149
序1
OpenStack這兩年在中國得到了眾多企業(yè)和社區(qū)的關(guān)注，記得2011年年初，我和國內(nèi)一些朋友剛剛開始在國內(nèi)推廣和普及OpenStack時很多企業(yè)都還在觀望。最初我們聯(lián)合英特爾、上海交通大學(xué)廣州電信研究院等幾家單位，在上海軟件產(chǎn)業(yè)促進中心的支持下，邀請了該項目的發(fā)起單位Rackspace和Nebula(前NASA CTO創(chuàng)建的公司)，還請來了Intel和Dell的海外研發(fā)團隊來國內(nèi)布道，共同組織了"首屆OpenStack上海峰會"(后來由于和基金會的OpenStack峰會在名稱上容易混淆而改成"OpenStack用戶組大會")。國內(nèi)也只有中國電信廣州研究院和上海交通大學(xué)幾個為數(shù)不多的機構(gòu)和部門開始研究OpenStack?？梢钥闯?，當時已經(jīng)有國內(nèi)企業(yè)和機構(gòu)開始在PoC(Prove-of-Concept)或測試環(huán)境中部署OpenStack，但生產(chǎn)環(huán)境大規(guī)模部署還不成熟，這對于推廣OpenStack也是一個非常大的挑戰(zhàn)。所以我當時就四處打探國內(nèi)到底有誰在實際使用OpenStack，也就是在這個時候我認識了新浪SAE(Sina App Engine)團隊的負責(zé)人叢磊，在他的引薦和幫助下找到了原SAE團隊技術(shù)經(jīng)理程輝，并邀請他們到社區(qū)分享經(jīng)驗與心得。雖然當時新浪的規(guī)模并不大，但他們確實已經(jīng)在生產(chǎn)環(huán)境中用到了OpenStack中的Nova和 Swift兩個核心項目，并用Swift替換了原有的SAE存儲，另外他們還內(nèi)部嘗試做了計費Dough和監(jiān)控Kanyun兩個開源項目(可惜后來沒有了下文)。
接下來國內(nèi)OpenStack用戶群體逐漸發(fā)展了起來，先是瞬聯(lián)軟件、趣游、網(wǎng)易等分別開始嘗試基于OpenStack開發(fā)部署自己的云平臺，之后愛奇藝、用友、、百度、360、美團等紛紛選用OpenStack。但總的來說初期大多數(shù)用戶都將OpenStack作為私有云服務(wù)，并且有發(fā)展成為OpenStack云服務(wù)提供商的趨勢。當然也有部分玩家希望先基于OpenStack做公有云，認為如果OpenStack公有云平臺能支撐住成千上萬的虛擬機，做私有云就沒有太大的問題。大部分私有云也并沒有采用直接替換現(xiàn)有系統(tǒng)的方式，例如攜程(花旗銀行之前的報告也曾提到過提供OpenStack發(fā)行版的價值要低于交鑰匙的方案，還預(yù)測得私有云用戶者得天下)。
2013年年初我和我的團隊開始為部分國內(nèi)企業(yè)客戶提供基于OpenStack的私有云服務(wù)，所以接觸到一些付費或有意向的用戶。如互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(Internet Data Center，IDC)客戶，因為隨著微軟Azure與AWS(Amazon Wed Services)的進入，外資經(jīng)驗豐富的云服務(wù)商可能對國內(nèi)IDC企業(yè)造成毀滅性打擊，IDC正在轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵節(jié)點，迫使他們必須從賣資源轉(zhuǎn)型到賣服務(wù)。而目前國內(nèi)公有云的現(xiàn)狀是：沒有成本優(yōu)勢，規(guī)模無法實現(xiàn)贏利，不計成本很難持久，幾乎沒有提供相關(guān)的API(應(yīng)用程序接口)，不能給用戶提供按需付費的交付方式。所以說AWS模式很難在國內(nèi)復(fù)制，特別是AWS采用的DevOps模式，要知道有600多人在AWS產(chǎn)品線，并且他們無須客服人員，用戶自助、互助服務(wù)。在國內(nèi)，如果沒有客服，你都不敢想象會是什么樣子。
還有一些金融客戶，他們面臨大數(shù)據(jù)的機遇與挑戰(zhàn)，正在努力尋找突破。相對來說，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)投入其實并不大，幾個人的團隊就已經(jīng)足夠為云平臺提供運維支撐，出了問題也是可以自己扛的。金融客戶重點在于關(guān)注自身的業(yè)務(wù)，而底層的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)希望能夠通過第三方服務(wù)提供商來提供保障，進而可以加快項目實施進度。政府和教育行業(yè)也同樣，他們面臨定制化開發(fā)風(fēng)險，面對升級維護等問題時也傾向于選擇第三方服務(wù)提供商來實施自己的云平臺項目。
而安全成了企業(yè)級用戶在遷移到云平臺時首先關(guān)注的問題。另外，如何基于開源的OpenStack 技術(shù)對企業(yè)應(yīng)用進行優(yōu)化，并為 OpenStack 核心組件設(shè)計高和高可用方案，甚至要為多租戶提供分布式虛擬化防火墻，基于 SDN (軟件定義網(wǎng)絡(luò))技術(shù)為上層應(yīng)用提供按需的網(wǎng)絡(luò)資源及服務(wù)，完善監(jiān)控和管理周期，實現(xiàn)自動化等；如何提高消息隊列服務(wù)的高性，避免因為發(fā)送消息到寫入消息之間的延遲導(dǎo)致的信息丟失；如何實現(xiàn)MySQL的高可用集群等，都是企業(yè)客戶比較關(guān)心的問題。我們在為客戶實施時通過支持OpenStack的防火墻為租戶網(wǎng)絡(luò)隔離提供支持，通過 OpenFlow 交換機與協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)進行編程控制，打破了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)封閉的問題；利用網(wǎng)絡(luò)流量的可視化及靈活的編排，將流量導(dǎo)入特定的業(yè)務(wù)服務(wù)器、防火墻或者IDS/IPS(入侵檢測系統(tǒng)/入侵防御系統(tǒng))設(shè)備，確保應(yīng)用程序以及流量的正確流向及安全。
這些成功部署了OpenStack平臺的企業(yè)大致可以分為兩類：一類企業(yè)屬于內(nèi)部有較強的技術(shù)實力，對開源軟件有著強烈的好感，他們下載源碼之后幾乎可以通過DIY(Do It Yourself)來解決自己的問題(不過這可不像下載幾部電影那么簡單，你真的要這樣做嗎？想好怎么升級了嗎？誰來為你提供技術(shù)服務(wù)？)；另一類企業(yè)則選擇了開源服務(wù)供應(yīng)商，例如我們團隊。
不管是OpenStack發(fā)行版還是各種OpenStack解決方案都需要對OpenStack有一定的了解和掌握，而目前國內(nèi)這方面的資料還不是很多，大多數(shù)散落在一些個人博客上，本書在某種程度上填補了這個空白，對于國內(nèi)OpenStack愛好者來說是本詳盡的參考書，并且張小斌先生也參與了不少OpenStack項目的實施，一直奮戰(zhàn)在及時線，積累了不少經(jīng)驗，值得推廣，希望本書的出版對于國內(nèi)OpenStack社區(qū)的發(fā)展也能起到很好的促進作用，幫助更多用戶和開發(fā)者了解OpenStack。
杜玉杰
OpenStack基金會獨立董事
杜玉杰是OpenStack基金會獨立董事、開源社區(qū)顧問、OpenStack中國社區(qū)發(fā)起人、TryStack執(zhí)行董事、企業(yè)級云計算聯(lián)盟(ECA)副秘書長，目前主要負責(zé)OpenStack在中國的推廣工作。先后為IBM、Intel、Dell、HP、華為等企業(yè)提供過專業(yè)的開源咨詢和培訓(xùn)服務(wù)，幫助更多企業(yè)深入了解開源社區(qū)的運作，并為客戶提供基于開源的信息化顧問咨詢服務(wù)。
序2
很榮幸作為本書的及時批讀者，并受張小斌先生之邀作序。小斌先生作為IT領(lǐng)域博學(xué)的技術(shù)專家，所展現(xiàn)出來的沉穩(wěn)、深厚的技術(shù)能力，商業(yè)洞察力，面對問題的從容解決之道，均來自他本人多年的技術(shù)積累和經(jīng)驗提煉。本書是來自他實踐的結(jié)晶和心血，會給讀者帶來耳目一新的感覺。
隨著近年來云計算和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的持續(xù)升溫，云計算、云服務(wù)得到了越來越多的人關(guān)注，云計算相關(guān)技術(shù)也已經(jīng)被越來越多的企業(yè)所了解、掌握、應(yīng)用和創(chuàng)新。按需使用、靈活計費，云計算無疑成為水/電/煤之后又一大眾資源。
在傳統(tǒng)的IaaS(Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、PaaS(Platform as a Serrice，平臺即服務(wù))、SaaS(Saftware as a Service，軟件即服務(wù))之外，還有DaaS(Data as a Service，數(shù)據(jù)即服務(wù))、BaaS(Backend as a Service，后端即服務(wù))、CaaS(Communication as a Service，通信即服務(wù))、MaaS(Monitor as a Service，監(jiān)測即服務(wù))等，從而出現(xiàn)了XaaS(X as a Service，Everything as a Service，一切皆服務(wù))。
當所有的基礎(chǔ)設(shè)施、基本的功能服務(wù)以及面向不同領(lǐng)域的產(chǎn)品，都可以被包裝成隨時隨地、按需使用的服務(wù)模式后，社會分工將進一步細化，服務(wù)質(zhì)量將進一步提升，整體生產(chǎn)效率也將大幅度提高。在每個細分的領(lǐng)域，將不斷涌現(xiàn)出更好的服務(wù)和產(chǎn)品，從而帶動整個社會的進步。云服務(wù)的社會化意義將遠遠大于目前它所展現(xiàn)出來的技術(shù)層面的能力。
對于個人和企業(yè)來說，越早地了解和掌握云計算相關(guān)技術(shù)和理念，在不久的未來，就越有可能在各個領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，顛覆傳統(tǒng)的產(chǎn)品模式，創(chuàng)造更大的價值。
小斌先生適時地推出了本書，便于大家了解和學(xué)習(xí)新的云計算領(lǐng)域的動態(tài)和相關(guān)技術(shù)，無論作為技術(shù)人員還是非技術(shù)人員，真誠推薦大家選取相應(yīng)部分進行閱讀、交流和思考。
金龍
蘇寧云開發(fā)總監(jiān)
序3
云計算技術(shù)作為目前計算機和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究熱點，得到了國內(nèi)眾多研究機構(gòu)、企業(yè)和高校的關(guān)注，其虛擬化、可擴展及按需服務(wù)等特性顛覆了傳統(tǒng)的技術(shù)模式和商業(yè)模式，極大地改變了人們的生活形態(tài)。
云計算不僅為企業(yè)提供了很好的發(fā)展平臺，也對高校培養(yǎng)高素質(zhì)的復(fù)合型和創(chuàng)新型高等工程技術(shù)與管理人才提出了新的要求。作為高校的實驗教學(xué)和管理人員，我們一直也在關(guān)注云平臺相關(guān)的發(fā)展動向以及云平臺在高校的應(yīng)用狀況，希望能設(shè)計一個針對本科生實驗教學(xué)的云平臺。遺憾的是，目前國內(nèi)高校搭建的云平臺大多數(shù)用于特定的科研項目，鮮有面向本科生教學(xué)的云平臺案例可以借鑒。
我有幸與張小斌先生帶領(lǐng)的IBM OpenStack設(shè)計和實施團隊合作，共同探討以本科生實驗教學(xué)為目標的云平臺相關(guān)實驗項目，并由張小斌、郭晉兵和姚巖煒三位技術(shù)專家實施搭建了一個云計算教學(xué)和實驗平臺，以滿足云計算相關(guān)課程的實驗教學(xué)要求。從高校本科教學(xué)的角度來講，我們希望云計算不僅僅停留在空泛的理論學(xué)習(xí)，而是通過實踐操作培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐綜合能力。針對教學(xué)的云平臺和其他企業(yè)用于生產(chǎn)環(huán)境的云平臺需求有所不同，實驗教學(xué)的云平臺要求根據(jù)課程能快速創(chuàng)建實驗環(huán)境，教師能方便地對云計算實驗所需的資源、環(huán)境、流程以及實驗成果進行管理，使復(fù)雜實驗環(huán)境的管理通過簡單操作就能完成。此外，為給后續(xù)大數(shù)據(jù)應(yīng)用課程相關(guān)實驗的開設(shè)提供環(huán)境支持，還要求在該云平臺上部署Hadoop，讓學(xué)生在云計算實踐環(huán)境中學(xué)數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
要搭建一個滿足用戶需求的云平臺，無論是在硬件還是軟件方面，都需要足夠的專業(yè)知識進行配置和優(yōu)化，IBM OpenStack設(shè)計和實施團隊的專家們以嚴謹務(wù)實的工作態(tài)度和扎實的專業(yè)知識保障了云平臺的順利實施和使用。而如何搭建一個可用的云平臺，不僅是云計算相關(guān)工程師關(guān)心的問題，也是高等院校云計算教學(xué)的主要內(nèi)容。因此，我們亟需一本介紹如何搭建云平臺的具有較強實戰(zhàn)性的書籍，幫助學(xué)生了解和掌握云計算的理論知識以及Openstack的整體架構(gòu)，并為實驗教學(xué)管理和平臺維護提供實踐指導(dǎo)。
張小斌先生作為長期從事OpenStack研究和開發(fā)的技術(shù)專家，在云計算及云平臺搭建方面有著豐富的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗，在教學(xué)培訓(xùn)方面也具有獨特的見解。由張小斌先生執(zhí)筆的這本書內(nèi)容涵蓋了云計算的架構(gòu)、模式和應(yīng)用，系統(tǒng)地介紹了云平臺的搭建以及要解決的問題，不僅可為云平臺的設(shè)計實施者提供指導(dǎo)，也是一本適用于教學(xué)的參考用書。
OpenStack作為一個開源項目，正處于一個不斷發(fā)展完善的過程，采用OpenStack搭建的云平臺在使用中也會出現(xiàn)一些意想不到的問題，如網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，大批量部署虛擬機后導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，用戶界面操作功能有待完善等，我們相信，隨著OpenStack的不斷更新發(fā)展，這些問題也會逐步得以解決。希望張小斌先生今后能持續(xù)不斷地將自己的專業(yè)知識以及實踐經(jīng)驗以著書的形式奉獻給讀者，為在云平臺搭建和使用中碰到難題的技術(shù)人員提供參考，也幫助更多的用戶體驗云平臺所帶來的便利服務(wù)。
金永霞
河海大學(xué)云計算與大數(shù)據(jù)老師
