第1章 走進(jìn)OpenStack

1.1 OpenStack是什么 1

1.1.1 OpenStack的作用 1

1.1.2 OpenStack的應(yīng)用場(chǎng)景 2

1.1.3 什么類(lèi)型的工作要學(xué)OpenStack 3

1.2 為什么要學(xué)習(xí)OpenStack 3

1.2.1 OpenStack在云計(jì)算中的地位 3

1.2.2 云計(jì)算新時(shí)代：容器vs虛擬化 4

1.3 如何學(xué)習(xí)OpenStack 4

1.3.1 對(duì)學(xué)習(xí)者的技術(shù)要求 4

1.3.2 OpenStack的學(xué)習(xí)路線 4

1.4 OpenStack的基本架構(gòu) 5

1.5 OpenStack的核心組件 7

1.5.1 計(jì)算資源管理：Nova組件 7

1.5.2 存儲(chǔ)資源管理：Cinder/Swift組件 8

1.5.3 網(wǎng)絡(luò)資源管理：Neutron組件 9

第2章 OpenStack部署與社區(qū)貢獻(xiàn)流程

2.1 OpenStack部署方式 12

2.1.1 DevStack方式部署 13

2.1.2 手動(dòng)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(xiàn) 25

2.2.1 提交前的環(huán)境準(zhǔn)備 26

2.2.2 代碼貢獻(xiàn)流程 28

【示例2-1】代碼貢獻(xiàn)流程之bug Fix 28

2.2.3 文檔貢獻(xiàn)流程 30

【示例2-2】以heat為例來(lái)演示HTML的生成過(guò)程 31

2.2.4 其他內(nèi)容的貢獻(xiàn)流程 32

2.3 開(kāi)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(duì)代碼進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試 34

【示例2-3】通過(guò)Pycharm調(diào)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(kāi)發(fā)工具之PDB斷點(diǎn)調(diào)試 35

第3章 虛擬化

3.1 虛擬化技術(shù)的現(xiàn)狀 37

3.2 KVM的管理工具Libvirt 38

3.2.1 Libvirt簡(jiǎn)介 38

【示例3-1】通過(guò)Libvirt提供的API virsh對(duì)虛擬機(jī)生命周期實(shí)現(xiàn)管理 39

3.2.2 Libvirt的體系結(jié)構(gòu) 40

3.3 OpenStack與虛擬化的結(jié)合 42

3.4 虛擬機(jī)配置libvirt.xml詳解 45

第4章 OpenStack通用技術(shù)

4.1 RPC服務(wù)實(shí)現(xiàn)分析 49

【示例4-1】在OpenStack RPC中創(chuàng)建Server并實(shí)現(xiàn)Client向Server發(fā)送請(qǐng)求

（以rpc、calll為例） 53

4.2 消息隊(duì)列服務(wù)分析 54

4.2.1 透徹理解中間件RabbitMQ 54

【示例4-2】通過(guò)Hello World演示如何RabbitMQ的消息收發(fā)過(guò)程 55

4.2.2 RabbitMQ實(shí)現(xiàn)RPC通信 58

【示例4-3】RabbitMQ之RPC通信案例 58

4.3 RESTful API開(kāi)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(guò)nova list獲取虛擬機(jī)的命令，根據(jù)Nova的api-paste.ini來(lái)說(shuō)明

是如何路由的 68

4.3.2 基于Pecan的API框架 69

4.4 TaskFlow的實(shí)現(xiàn) 72

4.4.1 TaskFlow常見(jiàn)使用場(chǎng)景 72

4.4.2 TaskFlow中必須理解的重要概念 73

4.4.3 TaskFlow具體實(shí)現(xiàn) 74

【示例4-5】TaskFlow仔細(xì)看，重實(shí)踐得體感 74

【示例4-6】TaskFlow功能多，長(zhǎng)流程特別火 76

4.5 基于Eventlet的多線程技術(shù) 78

4.5.1 進(jìn)程、線程與協(xié)程 78

4.5.2 Eventlet依賴的兩個(gè)庫(kù)：greenlet和select.epoll 79

【示例4-7】greenlet庫(kù)應(yīng)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(shí)和監(jiān)聽(tīng)：Hub 81

4.5.5 Eventlet中的并發(fā)機(jī)制 83

第5章 Nova計(jì)算組件

5.1 Nova架構(gòu) 84

5.1.1 Nova基本架構(gòu)及服務(wù)組成 85

5.1.2 Nova內(nèi)部服務(wù)間的通信機(jī)制 86

5.1.3 Nova內(nèi)部服務(wù)間協(xié)同工作 88

5.2 nova-api服務(wù) 89

5.2.1 nova-api服務(wù)的作用 89

5.2.2 nova-api服務(wù)的啟動(dòng)流程 91

5.3 nova-scheduler服務(wù) 95

5.3.1 基本原理及代碼結(jié)構(gòu) 96

5.3.2 調(diào)度過(guò)程 97

5.3.3 配置分析 100

5.4 nova-compute服務(wù) 101

5.4.1 nova-compute服務(wù)的作用 101

5.4.2 nova-compute服務(wù)的啟動(dòng)流程 103

5.4.3 nova-compute服務(wù)的日志分析 105

5.5 周期性任務(wù)的實(shí)現(xiàn) 106

5.5.1 什么是周期性任務(wù) 107

5.5.2 周期性任務(wù)的代碼 108

5.6 資源及服務(wù)刷新機(jī)制 111

5.6.1 服務(wù)上報(bào)機(jī)制 111

5.6.2 主機(jī)資源刷新機(jī)制 112

5.7 典型流程分析 117

5.7.1 nova-scheduler服務(wù)的啟動(dòng)流程 117

5.7.2 虛擬機(jī)創(chuàng)建的流程 120

5.8 案例實(shí)戰(zhàn)Nova以Ceph作為后端存儲(chǔ) 122

第6章 Neutron網(wǎng)絡(luò)組件

6.1 Neutron的發(fā)展歷程 126

6.2 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 127

6.2.1 網(wǎng)絡(luò)的基本概念 127

6.2.2 常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 131

6.2.3 虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 131

6.2.4 Neutron網(wǎng)絡(luò)的基本概念 133

6.3 Neutron核心架構(gòu) 135

6.3.1 Neutron部署結(jié)構(gòu) 135

6.3.2 Neutron組成部件 136

6.3.3 ML2 Core Plugin 138

6.3.4 DHCP服務(wù) 141

6.3.5 路由服務(wù) 142

6.3.6 元數(shù)據(jù)服務(wù) 144

6.3.8 Neutron使用示例 147

6.4 高級(jí)服務(wù)（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(luò)模型分析 156

6.5.1 Linux Bridge Flat/VLAN網(wǎng)絡(luò)模型 156

6.5.2 Open vSwitch VxLAN網(wǎng)絡(luò)模型 161

6.5.3 小結(jié) 171

第7章 Heat服務(wù)編排組件

7.1 Heat架構(gòu)分析 172

7.1.1 Heat組件的基本架構(gòu) 173

7.1.2 Heat對(duì)資源的管理 175

7.1.3 認(rèn)識(shí)HOT模板 177

7.1.4 小實(shí)例：通過(guò)HOT模板創(chuàng)建虛擬機(jī) 180

7.2 Heat中的鎖機(jī)制 182

7.3 Heat中的Hook機(jī)制 184

【示例7-1】在通過(guò)Heat進(jìn)行資源定義時(shí)，應(yīng)該如何使用Hook（鉤子） 185

【示例7-2】通過(guò)Heat創(chuàng)建一個(gè)Stack，在創(chuàng)建Stack時(shí)，需要通過(guò)Environment

來(lái)定義Hook（鉤子） 186

7.4 案例實(shí)戰(zhàn)Heat典型案例 189

7.4.1 通過(guò)Heat模板創(chuàng)建Stack 189

7.4.2 Heat Stack創(chuàng)建流程 195

第8章 Keystone認(rèn)證組件

8.1 Keystone的架構(gòu) 198

8.1.1 Keystone的作用 199

8.1.2 Keystone與其他組件間的關(guān)系 201

8.1.3 基本架構(gòu)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(jiàn)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(gè)名為test的用戶 212

8.4 Keystone的認(rèn)證流程 215

8.4.1 認(rèn)證方式 215

【示例8-2】以查看虛擬機(jī)列表為例，使用X-Auth-Token構(gòu)造一個(gè)

合法的HTTP請(qǐng)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(chǔ)組件

9.1 Cinder架構(gòu)分析 222

9.2 Cinder的安裝 225

9.2.1 安裝與配置存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn) 225

9.2.2 安裝與配置控制節(jié)點(diǎn) 227

9.2.3 安裝與配置Backup服務(wù) 231

9.2.4 安裝正確性驗(yàn)證及Cinder基本操作 232

9.2.5 Cinder配置存儲(chǔ)后端 234

【示例9-1】LVM作為Cinder的后端存儲(chǔ) 234

9.3 案例實(shí)戰(zhàn)通過(guò)Heat模板創(chuàng)建Cinder Volume 235

9.4 Cinder API服務(wù)啟動(dòng)過(guò)程分析 238

9.4.1 cinder-api代碼目錄結(jié)構(gòu) 239

9.4.2 cinder-api服務(wù)啟動(dòng)流程 240

9.4.3 REST請(qǐng)求的路由 242

9.5 案例實(shí)戰(zhàn)關(guān)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(qǐng)求 247

9.5.3 代碼分析之cinder-scheduler進(jìn)行資源調(diào)度 249

9.5.4 代碼分析之cinder-volume調(diào)用Driver創(chuàng)建Volume 251

第10章 Ceilometer數(shù)據(jù)采集組件

10.1 Ceilometer架構(gòu)分析 254

10.1.1 Ceilometer中的基本概念 255

10.1.2 舊版Ceilometer架構(gòu) 256

10.1.3 新版Ceilometer架構(gòu) 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(zhuǎn)換與發(fā)布 263

10.3 Pipelines 265

10.4 計(jì)量項(xiàng) 267

10.5 Agent和Plugin 269

10.5.1 Polling Agents 270

10.5.2 Plugins 272

10.6 案例實(shí)戰(zhàn)Heat與Ceilometer結(jié)合，搭建一個(gè)彈性伸縮系統(tǒng) 274

10.6.1 系統(tǒng)介紹 274

10.6.2 準(zhǔn)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(gòu)分析 279

11.2 狀態(tài)分析 280

11.3 代碼結(jié)構(gòu)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(chǔ)為RBD 292

11.5 鏡像緩存 293

11.6 案例實(shí)戰(zhàn)Glance常見(jiàn)場(chǎng)景之鏡像創(chuàng)建 294

第12章 智能運(yùn)維VitrageRCA組件

12.1 Vitrage架構(gòu) 297

12.1.1 High Level架構(gòu)設(shè)計(jì) 298

12.1.2 Low Level架構(gòu)設(shè)計(jì) 300

12.2 Vitrage安裝部署 301

12.2.1 手動(dòng)方式安裝部署Vitrage 301

12.2.2 通過(guò)DevStack安裝Vitrage 303

12.3 Vitrage 模板 304

12.3.1 Templates（模板）的結(jié)構(gòu) 304

【示例12-1】Host處于ERROR狀態(tài)時(shí)，觸發(fā)告警的模板 305

12.3.2 模板的加載過(guò)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(shí)戰(zhàn)Vitrage中的告警解決方案 314

第13章 OpenStack其他組件及智能運(yùn)維方案

13.1 Mistral工作流組件 317

13.1.1 Mistral應(yīng)用場(chǎng)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(gòu)分析 322

13.1.5 Mistral實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用 322

【示例13-1】為Mistral添加用戶自定義Action 322

【示例13-2】通過(guò)Mistral獲取虛擬機(jī)數(shù)據(jù) 323

13.2 OpenStack智能運(yùn)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(yùn)維Vitrage 329

第14章 OpenStack應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)：自動(dòng)編排和配置高可用Redis系統(tǒng)

14.1 利用cloud-init配置虛擬機(jī) 332

14.1.1 cloud-init的安裝與配置 333

14.1.2 cloud-init對(duì)VM進(jìn)行配置 338

【示例14-1】通過(guò)cloud-init配置虛擬機(jī) 341

14.1.3 cloud-init調(diào)試過(guò)程與問(wèn)題分析 343

14.2 Redis數(shù)據(jù)庫(kù)的HA實(shí)現(xiàn)及Redis集群的創(chuàng)建 347

14.2.1 Redis HA方案實(shí)現(xiàn) 347

14.2.2 Redis Cluster集群實(shí)現(xiàn) 358

第15章 OpenStack架構(gòu)與代碼實(shí)踐

15.1 OpenStack架構(gòu)設(shè)計(jì)思路 366

15.1.1 業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)思路 366

15.1.2 部署架構(gòu)設(shè)計(jì)思路 368

15.1.3 平臺(tái)用戶角色設(shè)計(jì) 369

15.2 案例實(shí)戰(zhàn)向Heat中添加自定義資源 370

15.2.1 實(shí)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(shí)現(xiàn)AutoScaling模板 375

15.2.5 資源查看 377