浅谈云计算18 | OpenStack架构概述

随着信息技术发展，云计算改变企业 IT 架构与运营方式。OpenStack 作为关键技术，在云计算领域优势独特、功能卓越，是开源云计算领军者。其重要性体现在多方面：提升资源管理效率与灵活性，统一整合物理资源并按需分配，可动态调整；为私有云、公有云、混合云等各类云服务提供技术支持与解决方案；促进云计算生态系统繁荣，吸引众多参与者推动其创新，催生出商业产品和服务。

虽然OpenStack 在资源管理及云服务提供方面具备类似操作系统的功能，但它并非传统意义上可独立运行的完整操作系统。因其缺少完备的设备驱动体系与丰富本地操作 UI，且依赖 Linux 等底层操作系统及其他组件，如数据库软件、容器技术等，以协同实现云计算环境下的各项功能 。

一、OpenStack核心组件探究

1.1 计算组件Nova

Nova 是 OpenStack 的计算组件，负责虚拟机从创建到销毁的全生命周期管理。创建时，用户请求先到 Nova - API，经格式和参数验证、以及另一个核心组件Keystone 身份验证后，传递给 Nova - Scheduler。Nova - Scheduler 依据各计算节点资源状况和调度策略，选定承载节点，将任务分给节点上的 Nova - Compute。Nova - Compute 与底层虚拟化技术交互，按配置创建虚拟机并配置网络。运行中，Nova 实时监控虚拟机状态，遇性能瓶颈或故障时，按策略调整资源或迁移。用户不再需要时，Nova 按流程销毁虚拟机，释放资源，确保 OpenStack 高效稳定运行，为用户提供可靠服务 。

1.2 镜像组件Glance

Glance 是 OpenStack 的镜像组件，负责镜像存储、查询与管理，为虚拟机创建提供基础资源。它兼容性强，支持多种镜像格式。qcow2 格式用于 QEMU 模拟器，能动态扩展磁盘空间，有效避免浪费，适用于磁盘需求不确定的场景；raw 格式以原始方式存储数据，无额外结构，磁盘 I/O 性能佳，适用于大数据分析等对读写速度要求高的场景 。此外，Glance 还支持 VMDK（常用于 VMware 虚拟机，在企业级环境兼容性和稳定性好）、VDI（用于 VirtualBox 虚拟机）等常见格式，满足不同用户和场景的多样化需求，保障虚拟机创建与运行顺利进行。

1.3 身份认证组件Keystone

Keystone 是 OpenStack 的身份认证组件，保障云计算平台安全与用户管理。它负责用户和服务的身份验证，实施基于角色的访问控制，确保资源访问授权。

在认证机制上，Keystone 支持多种方式。常见的用户名和密码认证，通过与数据库中用户信息比对确认身份。企业常用的 LDAP 等外部认证，能与企业已有用户管理体系集成，实现统一管理。此外，还支持单点登录，用户一次认证即可访问多个相关应用系统，提升体验与效率。

授权方面，Keystone 采用 RBAC 模型，按角色分配权限。如管理员有全面管理权限，普通用户权限受限，审计员负责审计监控。用户认证后获含角色和权限信息的临时令牌，访问服务时需携带。服务将令牌送 Keystone 验证，确认权限后才执行请求。

Keystone 还包含服务目录，记录各服务的名称、类型、端点等信息。用户借此查询所需服务的端点，以便在复杂的云计算环境中高效访问资源。

1.4 网络组件Neutron

Neutron 是 OpenStack 的网络组件，负责网络虚拟化，为用户提供灵活强大的网络配置与管理功能。可在物理网络基础上创建多个隔离的虚拟网络，满足不同用户对网络架构的多样需求。Neutron 支持多种网络拓扑结构，像大型数据中心常用的 VXLAN 技术，借此打破物理网络限制，提升网络灵活性与扩展性。网络安全方面，它提供防火墙、入侵检测、流量监控等服务。如金融机构云计算平台，通过配置防火墙规则过滤流量、利用入侵检测防范攻击，保障数据安全。

实际应用中，其优势显著。例如企业云计算环境下，能为各业务部门建独立虚拟网络实现隔离，保障数据安全，还能根据部门需求定制网络，如为研发部门保障