本書講述開棧（OpenStack）雲計算、整體框架、安裝部署、代碼剖析及擴展開發等內容。以OpenStack（Mitaka）為藍本，使用VMware模擬實際的物理平臺，利用案例搭建和學習OpenStack手工和自動化安裝、配置和維護雲計算環境，詳細介紹了OpenStack的部署和運行，對OpenStack配置文件進行修改定制，強調實踐操作，達到熟練運用OpenStack繫統的目的。本書適合高職高專和應用型本科學生學習，也可作為從事“雲計算”領域工作相關技術人員的參考用書。

李騰，副教授，碩士，近幾年來，主編《計算機組裝與維護能力標注實訓教程》、《計算機網絡基礎》、《網絡設備配置與管理實訓教程》等3部教材；主編《以"能力標準”為核心的課程設計與"四環相扣”教學模式研究》、《職業教育課程質量保障體繫及實踐研究》、《計算機網絡技術專業能力標準》等專著3部；主持全國教育規劃重點課題1項，主持省部級教改項目2項，主持全國一級學會項目1項；主持校級精品資源共享課程1項；獲重慶市級優秀教育技術科研成果獎"一等獎”1項（主持）；指導學生參加全國職業院校學生技能大賽獲"二等獎”2次，"三等獎”1次。

第1章 雲計算概述 （1）
1．1 雲計算簡介 （1）
1．1．1 雲計算概念與特征 （1）
1．1．2 雲計算發展歷史 （2）
1．1．3 雲計算優勢 （3）
1．2 雲計算體繫架構 （4）
1．2．1 基礎設施即服務IaaS （5）
1．2．2 平臺即服務PaaS （5）
1．2．3 軟件即服務SaaS （6）
1．3 雲計算平臺OpenStack介紹 （6）
1．3．1 OpenStack簡介 （7）
1．3．2 OpenStack體繫結構及服務組件 （8）
1．4 經典雲計算解決案例 （9）
1．4．1 沃爾瑪用OpenStack做到“天天低價” （10）
1．4．2 PayPal：8500臺服務器規模變身為最大金融OpenStack雲 （11）
1．4．3 聯想集團基於OpenStack構建私有雲的轉型實踐 （12）
課後習題 （13）
第2章 虛擬化技術 （14）
2．1 虛擬化技術簡介 （14）
2．1．1 虛擬化介紹 （14）
2．1．2 虛擬化分類 （15）
2．1．3 雲計算時代下的虛擬化技術 （16）
2．1．4 KVM介紹 （17）
2．2 安裝和使用 （17）
2．2．1 環境準備 （18）
2．2．2 安裝KVM （19）
2．3 虛擬機管理 （21）
2．3．1 創建虛擬機 （21）
2．3．2 管理虛擬機 （24）
課後習題 （25）
第3章 OpenStack環境準備 （26）
3．1 OpenStack回顧 （26）
3．2 準備工作 （28）
3．2．1 OpenStack部署環境 （28）
3．2．2 安全配置 （29）
3．2．3 網絡配置 （31）
3．2．4 配置主機映射 （33）
3．2．5 配置yum源 （34）
3．2．6 安裝NTP服務 （36）
3．2．7 安裝OpenStack包 （38）
3．2．8 安裝並配置SQL數據庫 （38）
3．2．9 安裝並配置消息服務器 （41）
3．2．10 安裝Memcached （42）
課後習題 （43）
第4章 認證服務Keystone （44）
4．1 Keystone基本概念 （44）
4．2 Keystone數據庫操作 （45）
4．3 安裝並配置Keystone （45）
4．4 配置Apache服務 （47）
4．5 創建Service和API Endpoints （48）
4．6 創建domain、project、user、role （49）
4．7 驗證Keystone服務 （51）
課後習題 （54）
第5章 鏡像服務Glance （55）
5．1 Glance基本概念 （55）
5．2 數據庫配置 （55）
5．3 創建服務憑證和API端點 （56）
5．4 安裝並配置Glance （57）
5．5 驗證Glance服務 （59）
5．6 制作CentOS 7鏡像 （60）
課後習題 （65）
第6章 計算服務Nova （66）
6．1 Nova架構及原理 （66）
6．2 安裝並配置控制節點 （68）
6．2．1 數據庫配置 （68）
6．2．2 創建服務憑證和API端點 （69）
6．2．3 安裝並配置Nova組件 （70）
6．3 安裝並配置計算節點 （72）
6．3．1 安裝並配置Nova組件 （72）
6．3．2 檢查主機是否支持虛擬機硬件加速 （73）
6．4 驗證Nova服務 （74）
課後習題 （74）
第7章 網絡部署服務Neutron （75）
7．1 Neutron基礎概念 （75）
7．2 安裝並配置控制節點 （76）
7．2．1 數據庫配置 （76）
7．2．2 創建服務憑證和API端點 （76）
7．2．3 安裝並配置Neutron組件 （78）
7．3 安裝並配置計算節點 （82）
7．4 驗證Neutron服務 （83）
課後習題 （85）
第8章 對像存儲服務Swift （86）
8．1 Swift基本概念 （86）
8．2 控制節點環境配置 （86）
8．3 控制節點安裝並配置Swift （88）
8．4 存儲節點安裝並配置Swift （89）
8．4．1 環境準備 （90）
8．4．2 安裝並配置 （91）
8．5 創建並分發Ring （93）
8．5．1 創建賬戶Ring （93）
8．5．2 創建容器Ring （94）
8．5．3 創建對像Ring （95）
8．5．4 完成安裝 （96）
8．6 校驗安裝 （98）
課後習題 （99）
第9章 Web服務Dashboard （100）
9．1 Dashboard基本概念 （100）
9．2 安裝並配置Dashboard （100）
9．3 驗證Dashboard服務 （101）
課後習題 （103）
第10章 塊存儲服務Cinder （104）
10．1 Cinder基本概念 （104）
10．2 安裝並配置控制節點 （105）
10．2．1 數據庫配置 （105）
10．2．2 創建服務憑證和API端點 （105）
10．2．3 安裝並配置Cinder組件 （108）
10．3 安裝並配置存儲節點 （110）
10．3．1 安裝工具包 （110）
10．3．2 安裝並配置組件 （111）
10．4 驗證Cinder服務 （112）
課後習題 （112）
第11章 編配服務Heat （114）
11．1 Heat基本概念 （114）
11．2 數據庫配置 （115）
11．3 創建服務憑證和API端點 （115）
11．4 安裝並配置Heat （118）
11．5 驗證Heat （120）
課後習題 （120）
第12章 運行雲主機 （121）
12．1 創建雲網絡 （121）
12．1．1 Provider Network （121）
12．1．2 Self-service Network （122）
12．1．3 驗證網絡 （124）
12．2 創建雲主機 （125）
12．2．1 設置密鑰對 （125）
12．2．2 添加安全規則 （125）
12．2．3 創建雲主機 （126）
課後習題 （128）
第13章 OpenStack典型架構實現 （129）
13．1 OpenStack架構及規劃 （129）
13．2 環境準備 （130）
13．3 Ceph集群部署及配置 （132）
13．3．1 Ceph的相關知識 （132）
13．3．2 Ceph目標 （132）
13．3．3 Ceph架構 （133）
13．3．4 Ceph組件 （134）
13．3．5 Ceph的地位和未來 （136）
13．3．6 Ceph的搭建 （136）
13．4 OpenStack搭建 （138）
13．4．1 安裝數據庫 （138）
13．4．2 安裝消息隊列服務 （138）
13．4．3 安裝Memcached服務 （139）
13．4．4 安裝認證服務 （139）
13．4．5 安裝鏡像服務 （141）
13．4．6 在控制節點安裝Cinder服務 （144）
13．4．7 安裝計算服務 （147）
13．4．8 在控制節點安裝Neutron相關服務 （152）

13．4．9 在計算節點安裝Neutron相關服務 （157）
13．4．10 安裝Dashboard （161）
13．5 OpenStack運維案例 （162）
課後習題參考答案 （165）

序言

雲計算自2006年由Google首席執行官Eric Schmidt正式提出，發展至今已逾10年。隨著互聯網時代計算日趨網絡化、泛在化和智能化，面對高性能、大數據、高可靠的信息處理需求，雲計算基於分布式處理、網絡存儲、虛擬化、負載均衡等技術，按需、易擴展的IT資源交付與服務模式已在金融、氣像、電子商務、政務、醫療、企業管理領域被廣泛采用。目前，亞馬遜、微軟、谷歌、百度、阿裡巴巴、騰訊等網絡運營商均提供自己的公有雲服務。雲計算作為國家“互聯網+”戰略的核心基礎，必將呈現出巨大的產業發展活力和人纔需求。

國務院於2015年1月發布的《關於促進雲計算創新發展培育信息產業新業態的意見》指出：鼓勵普通高校、職業院校、科研院所與企業聯合培養雲計算相關人纔，加強學校教育與產業發展的有效銜接，為雲計算產業發展提供高水平智力支持。2015年10月，教育部將“雲計算技術與應用”專業列入高職專業目錄。截至2017年，全國有109家高職院校開始招收“雲計算技術與應用”專業學生。

“雲計算技術與應用”專業課程體繫涵蓋目前國內雲計算行業技能型崗位人纔所需的基本知識與技能。本書通過借鋻雲計算行業企業前沿技術與項目開發實踐，基於開源OpenStack架構，著重於Linux Shell、OpenStack雲計算基礎平臺技術、虛擬化技術、雲計算網絡技術、雲存儲技術、Web應用開發、Android移動應用開發、Hadoop大數據平臺與應用開發、數據中心運維等核心知識的介紹與實戰技能訓練。該課程設計遵循“任務驅動、項目導向”原則，突出“技術應用能力、工程實踐能力與職業競爭力”的培養。滿足高職高專“雲計算技術與應用”專業技能人纔培養目標的要求。

本書主要由重慶電子工程職業學院教師和中國電子科技集團公司南京第五十五研究所專家共同編寫。不僅可作為高職院校雲計算相關專業的課程教材，也可作為雲計算行業崗位人纔培訓教材或參考資料。我們相信，隨著雲計算技術日漸成熟，與人工智能、大數據、VR技術的融合發展，應用領域進一步拓展，雲計算產業規模將不斷擴大，對各類人纔尤其是技能型應用人纔的需求將持續增長。本繫列教材的出版必將為“雲計算技術與應用”專業建設和人纔培養起到積極的推動作用。

中國通信工業協會信息安全與雲計算校企聯盟

全國雲計算大數據職教集團

前言

隨著物聯網、互聯網的迅速發展，網絡上流動的海量數據時刻需要處理，而傳統的技術已無法滿足當前的需要。雲計算作為新一輪的信息技術革命，使得大量的應用運行在雲端，許多企業、高校和政府部門也會根據實際需求建立自己的私有雲。這些私有雲可以在企業內部根據不同的部門、不同的業務或不同的租戶來定制和分配所需的資源。虛擬化是雲計算的底層技術和核心內容，能夠有效地整合資源、降低能耗，並充分提高硬件的利用率，此外還能簡化管理，提高數據中心的容災能力。由於這些顯著的優勢，越來越多的企業使用虛擬化技術來搭建自己的私有雲平臺。在眾多的虛擬化產品中，OpenStack“開源、開放、免費”的特點深深吸引著眾多企業，僅需投入很少的費用就能建設一套低成本、不受廠商技術綁定、不侵犯知識產權的虛擬化或私有雲平臺，對於眾多企業充滿著無法抵御的誘惑。

本書重點介紹認證服務Keystone、鏡像服務Glance、計算服務Nova、網絡部署服務Neutron、對像存儲服務Swift、塊存儲服務Cinder、編排服務Heat、雲網絡和雲主機的創建。對於學習者理解和搭建OpenStack或整個雲計算體繫有很大的幫助。第1章介紹雲計算概念、發展歷史、雲計算體繫架構和雲計算平臺OpenStack，以及分享經典雲計算解決案例；第2章介紹虛擬化技術和分類，以及KVM的安裝、使用和虛擬機管理；第3章介紹Openstack環境的準備和配置；第4章介紹認證服務Keystone的概念及相關服務的安裝配置；第5章介紹鏡像服務Glance的相關服務的安裝配置和鏡像的制作；第6章介紹計算服務Nova的架構及原理和各個節點的相關配置；第7章介紹網絡部署服務Neutron的網絡基礎知識及各節點的相關配置；第8章介紹對像存儲服務Swift的概念及各節點配置，以及創建賬戶Ring、容器Ring和創建對像Ring；第9章介紹安裝和配置Web服務Dashboard；第10章介紹塊存儲服務Cinder的基本概念及各節點相關配置；第11章介紹編排服務Heat的基本概念、數據庫配置、創建服務憑證和API端點與配置Heat；第12章介紹雲網絡和雲主機的創建；第13章介紹OpenStack典型架構實例。

為了使讀者在學習時能直觀地了解每個步驟的結果，本書對每個命令執行完的界面（窗口）都進行了完整的展示，故對展示的界面（窗口）沒有按章排序編號和給出圖題。

本書由重慶電子工程職業學院的李騰、武春嶺擔任主編，重慶電子工程職業學院路亞、馬巾凌和華雲數據技術開發有限公司於奎偉任副主編。南京第五十五所技術開發有限公司工程師參與了本書的案例設計和案例測試，在此表示衷心的感謝。重慶電子工程職業學院的盧興俊、陳易、蔣鵬、黃建明等學生在本書的編寫過程中一直參與案例測試和文字校對工作，在此也一並表示感謝。

為了方便教師教學，本書配有電子教學課件，請有此需要的教師登錄華信教育資源網（www.hxedu.com.cn）注冊後免費進行下載，如有問題可在網站留言板留言或與電子工業出版社聯繫（E-mail：hxedu@phei.com.cn）。

雖然我們精心組織，努力工作，但錯誤之處在所難免；同時由於編者水平有限，書中也存在諸多不足之處，懇請廣大讀者給予批評和指正，以便在今後的修訂中不斷改進。

編 者