云操作系统应用（OpenStack）.pdf

普通高等职业教育计算机系列规划教材 云操作系统应用（OpenStack）李 腾 武春岭 主 编 路 亚 马巾凌 于奎伟 副主编 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书讲述开栈（OpenStack）云计算、整体框架、安装部署、代码剖析及扩展开发等内容。以 OpenStack（Mitaka）为蓝本，使用 VMware 模拟实际的物理平台，利用案例搭建和学习 OpenStack 手工和自动化安装、配置和维护云计算环境，详细介绍了 OpenStack 的部署和运行，对 OpenStack 配置文件进行修改定制，强调实践操作，达到熟练运用 OpenStack 系统的目的。本书适合高职高专和应用型本科学生学习，也可作为从事“云计算”领域工作相关技术人员的参考用书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 云操作系统应用：OpenStack/李腾，武春岭主编.北京：电子工业出版社，2017.9 普通高等职业教育计算机系列规划教材 ISBN 978-7-121-32314-0 .云 .李 武 .计算机网络高等职业教育教材 .TP393 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2017）第 181828 号 策划编辑：徐建军（）责任编辑：郝黎明 特约编辑：张燕虹 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：11.25 字数：288 千字 版 次：2017 年 9 月第 1 版 印 次：2017 年 9 月第 1 次印刷 印 数：1 500 册 定价：29.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：（010）88254570。云计算自 2006 年由 Google 首席执行官 Eric Schmidt 正式提出，发展至今已逾 10 年。随着互联网时代计算日趋网络化、泛在化和智能化，面对高性能、大数据、高可靠的信息处理需求，云计算基于分布式处理、网络存储、虚拟化、负载均衡等技术，按需、易扩展的 IT 资源交付与服务模式已在金融、气象、电子商务、政务、医疗、企业管理领域被广泛采用。目前，亚马逊、微软、谷歌、百度、阿里巴巴、腾讯等网络运营商均提供自己的公有云服务。云计算作为国家“互联网+”战略的核心基础，必将呈现出巨大的产业发展活力和人才需求。国务院于 2015 年 1 月发布的关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见指出：鼓励普通高校、职业院校、科研院所与企业联合培养云计算相关人才，加强学校教育与产业发展的有效衔接，为云计算产业发展提供高水平智力支持。2015 年 10 月，教育部将“云计算技术与应用”专业列入高职专业目录。截至 2017 年，全国有 109 家高职院校开始招收“云计算技术与应用”专业学生。“云计算技术与应用”专业课程体系涵盖目前国内云计算行业技能型岗位人才所需的基本知识与技能。本书通过借鉴云计算行业企业前沿技术与项目开发实践，基于开源 OpenStack 架构，着重于 Linux Shell、OpenStack 云计算基础平台技术、虚拟化技术、云计算网络技术、云存储技术、Web 应用开发、Android 移动应用开发、Hadoop 大数据平台与应用开发、数据中心运维等核心知识的介绍与实战技能训练。该课程设计遵循“任务驱动、项目导向”原则，突出“技术应用能力、工程实践能力与职业竞争力”的培养。满足高职高专“云计算技术与应用”专业技能人才培养目标的要求。本书主要由重庆电子工程职业学院教师和中国电子科技集团公司南京第五十五研究所专家共同编写。不仅可作为高职院校云计算相关专业的课程教材，也可作为云计算行业岗位人才培训教材或参考资料。我们相信，随着云计算技术日渐成熟，与人工智能、大数据、VR 技术的融合发展，应用领域进一步拓展，云计算产业规模将不断扩大，对各类人才尤其是技能型应用人才的需求将持续增长。本系列教材的出版必将为“云计算技术与应用”专业建设和人才培养起到积极的推动作用。中国通信工业协会信息安全与云计算校企联盟 全国云计算大数据职教集团 随着物联网、互联网的迅速发展，网络上流动的海量数据时刻需要处理，而传统的技术已无法满足当前的需要。云计算作为新一轮的信息技术革命，使得大量的应用运行在云端，许多企业、高校和政府部门也会根据实际需求建立自己的私有云。这些私有云可以在企业内部根据不同的部门、不同的业务或不同的租户来定制和分配所需的资源。虚拟化是云计算的底层技术和核心内容，能够有效地整合资源、降低能耗，并充分提高硬件的利用率，此外还能简化管理，提高数据中心的容灾能力。由于这些显著的优势，越来越多的企业使用虚拟化技术来搭建自己的私有云平台。在众多的虚拟化产品中，OpenStack“开源、开放、免费”的特点深深吸引着众多企业，仅需投入很少的费用就能建设一套低成本、不受厂商技术绑定、不侵犯知识产权的虚拟化或私有云平台，对于众多企业充满着无法抵御的诱惑。本书重点介绍认证服务Keystone、镜像服务Glance、计算服务Nova、网络部署服务Neutron、对象存储服务 Swift、块存储服务 Cinder、编排服务 Heat、云网络和云主机的创建。对于学习者理解和搭建 OpenStack 或整个云计算体系有很大的帮助。第 1 章介绍云计算概念、发展历史、云计算体系架构和云计算平台 OpenStack，以及分享经典云计算解决案例；第 2 章介绍虚拟化技术和分类，以及 KVM 的安装、使用和虚拟机管理；第 3 章介绍 Openstack 环境的准备和配置；第 4 章介绍认证服务 Keystone 的概念及相关服务的安装配置；第 5 章介绍镜像服务 Glance的相关服务的安装配置和镜像的制作；第 6 章介绍计算服务 Nova 的架构及原理和各个节点的相关配置；第 7 章介绍网络部署服务 Neutron 的网络基础知识及各节点的相关配置；第 8 章介绍对象存储服务 Swift 的概念及各节点配置，以及创建账户 Ring、容器 Ring 和创建对象 Ring；第 9 章介绍安装和配置 Web 服务 Dashboard；第 10 章介绍块存储服务 Cinder 的基本概念及各节点相关配置；第 11 章介绍编排服务 Heat 的基本概念、数据库配置、创建服务凭证和 API 端点与配置 Heat；第 12 章介绍云网络和云主机的创建；第 13 章介绍 OpenStack 典型架构实例。为了使读者在学习时能直观地了解每个步骤的结果，本书对每个命令执行完的界面（窗口）都进行了完整的展示，故对展示的界面（窗口）没有按章排序编号和给出图题。本书由重庆电子工程职业学院的李腾、武春岭担任主编，重庆电子工程职业学院路亚、马巾凌和华云数据技术开发有限公司于奎伟任副主编。南京第五十五所技术开发有限公司工程师参与了本书的案例设计和案例测试，在此表示衷心的感谢。重庆电子工程职业学院的卢兴俊、陈易、蒋鹏、黄建明等学生在本书的编写过程中一直参与案例测试和文字校对工作，在此也一并表示感谢。为了方便教师教学，本书配有电子教学课件，请有此需要的教师登录华信教育资源网（）注册后免费进行下载，如有问题可在网站留言板留言或与电子工业出版社联系（E-mail：）。虽然我们精心组织，努力工作，但错误之处在所难免；同时由于编者水平有限，书中也存在诸多不足之处，恳请广大读者给予批评和指正，以便在今后的修订中不断改进。编 者 VII 第 1 章 云计算概述（1）1.1 云计算简介（1）1.1.1 云计算概念与特征（1）1.1.2 云计算发展历史（2）1.1.3 云计算优势（3）1.2 云计算体系架构（4）1.2.1 基础设施即服务 IaaS（5）1.2.2 平台即服务 PaaS（5）1.2.3 软件即服务 SaaS（6）1.3 云计算平台 OpenStack 介绍（6）1.3.1 OpenStack 简介（7）1.3.2 OpenStack 体系结构及服务组件（8）1.4 经典云计算解决案例（9）1.4.1 沃尔玛用 OpenStack 做到“天天低价”（10）1.4.2 PayPal：8500 台服务器规模变身为最大金融 OpenStack 云 （11）1.4.3 联想集团基于 OpenStack 构建私有云的转型实践 （12）课后习题（13）第 2 章 虚拟化技术（14）2.1 虚拟化技术简介（14）2.1.1 虚拟化介绍（14）2.1.2 虚拟化分类（15）2.1.3 云计算时代下的虚拟化技术（16）2.1.4 KVM 介绍（17）2.2 安装和使用（17）2.2.1 环境准备（18）2.2.2 安装 KVM（19）2.3 虚拟机管理（21）2.3.1 创建虚拟机（21）VIII 2.3.2 管理虚拟机（24）课后习题（25）第 3 章 OpenStack 环境准备（26）3.1 OpenStack 回顾 （26）3.2 准备工作（28）3.2.1 OpenStack 环境部署（28）3.2.2 安全配置（29）3.2.3 网络配置（31）3.2.4 配置主机映射（33）3.2.5 配置 yum 源（34）3.2.6 安装 NTP 服务（36）3.2.7 安装 OpenStack 包 （38）3.2.8 安装并配置 SQL 数据库（38）3.2.9 安装并配置消息服务器（41）3.2.10 安装 Memcached（42）课后习题（43）第 4 章 认证服务 Keystone（44）4.1 Keystone 基本概念（44）4.2 Keystone 数据库操作（45）4.3 安装并配置 Keystone（45）4.4 配置 Apache 服务 （47）4.5 创建 Service 和 API Endpoints （48）4.6 创建 domain、project、user、role（49）4.7 验证 Keystone 服务 （51）课后习题（54）第 5 章 镜像服务 Glance（55）5.1 Glance 基本概念（55）5.2 数据库配置（55）5.3 创建服务凭证和 API 端点（56）5.4 安装并配置 Glance（57）5.5 验证 Glance 服务（59）5.6 制作 CentOS 7 镜像（60）课后习题（65）第 6 章 计算服务 Nova（66）6.1 Nova 架构及原理（66）6.2 安装并配置控制节点 （68）6.2.1 数据库配置（68）6.2.2 创建服务凭证和 API 端点（69）6.2.3 安装并配置 Nova 组件（70）6.3 安装并配置计算节点 （72）IX 6.3.1 安装并配置 Nova 组件（72）6.3.2 检查主机是否支持虚拟机硬件加速（73）6.4 验证 Nova 服务（74）课后习题（74）第 7 章 网络部署服务 Neutron（75）7.1 Neutron 基本概念（75）7.2 安装并配置控制节点 （76）7.2.1 数据库配置（76）7.2.2 创建服务凭证和 API 端点（76）7.2.3 安装并配置 Neutron 组件（78）7.3 安装并配置计算节点 （82）7.4 验证 Neutron 服务（83）课后习题（85）第 8 章 对象存储服务 Swift（86）8.1 Swift 基本概念（86）8.2 控制节点环境配置 （86）8.3 控制节点安装并配置 Swift（88）8.4 存储节点安装并配置 Swift（89）8.4.1 环境准备（90）8.4.2 安装并配置（91）8.5 创建并分发 Ring（93）8.5.1 创建账户 Ring （93）8.5.2 创建容器 Ring （94）8