全国高等院校云计算系列“十三五”规划教材：云平台构建与管理

定　　价：35 元

丛书名：全国高等院校云计算系列“十三五”规划教材

• 作者：[中国]李永钢;尚鹏;王丁磊
• 出版时间：2018/5/1
• ISBN：9787113242831
• 出 版 社：中国铁道出版社

• 中图法分类：TP393 
• 纸张：胶版纸
• 开本：16开

内容简介

本书系统介绍了云平台的概念、类型、架构，并以开源云平台 OpenStack 为例，介绍了OpenStack 云平台各组件的架构、部署安装和管理使用。本书注重云平台基础概念的讲解，同时又注重实践部署和应用，内容具有一定的前瞻性。本书共 6 章，主要内容包括云平台的架构、开源云管理平台 OpenStack、 OpenStack 的安装和配置、 OpenStack 平台的管理等。本书适合作为计算机相关专业云计算方向的云平台课程教材，也可作为云平台开发、云计算研发和运维的相关技术人员参考书。

序 言

随着云计算时代的到来，云计算服务已经成为各行业实现信息化的基础性服务。这种

日渐流行的技术，正推动着这个行业的革命性变化和第三次 IT 浪潮。当下一些完备的云

计算商业产业链已逐渐形成，如亚马逊的 EC2、VMware 公司的一系列产品等，使得云

计算不仅成为一项优秀的 IT 技术，也逐渐成为一种新的商业计算模型和 IT 服务运营模式，

特别是在移动互联网日渐成熟的今天，云计算使人们像使用自家的水、电一样方便快

捷地使用运营商提供的任何形式的计算、网络等资源，而不需要在这些硬件等基础设备上

增加投入。

在诸多云计算相关产品中，云平台是一种相对典型而成熟的云产品。它采用云计算 3

种模式中的基础设施即服务（IaaS）模式，能够灵活地配置用户需要的计算资源等基础

设施，用户能够按需使用云平台上的一切虚拟资源。OpenStack 是由 NASA（美国国家

航空航天局）和 Rackspace 合作研发并发起的一个开源的云计算管理平台项目，它是

IaaS 云计算解决方案。通过使用 KVM 等虚拟化技术，将服务器的硬件进行虚拟，根据用

户的需求可以随意配置，从而能够对外提供强大的计算能力。用户通过网络可以使用

OpenStack 平台中的虚拟计算机，平台管理员可以通过后台或管理页面进行整个云平台

资源的管理和配置。

OpenStack 的部署是一个较为烦琐的过程，其本身包含的组件是以插件的形式组合

后部署在 OpenStack 的计算节点和控制节点上，对于初学者完成这一阶段的学习较为困

难。本书针对 OpenStack 架构进行深入分析，对 OpenStack 组件的构成及协作流程进行

介绍， 从 N 版 OpenStack 的各个组件的工作原理出发， 介绍不同组件的作用及工作过程。

书中以 N 版 OpenStack 的部署过程为分析案例，同时本书还介绍云平台底层使用的虚拟

化技术的原理和实践。

本书主要适用于云平台初学者对云平台的技术的理解与认识，培养学员 OpenStack

部署的实践能力，在实践中提高学员对理论的理解与认识，培养初学者的工程部署经验和

习惯，使其能够进行云计算其他领域的技术使用与开发。云平台构建与管理

2

本书内容主要涵盖 OpenStack 核心组件的工作原理和云管理平台的部署安装，为了

遵循教、学、做一体化教学模式，在每章内容的编排上，能够按照学以致用，理论

结合实践，以培养实践能力为目标，在保证 OpenStack 基本理论的认知基础上，注重

OpenStack 工程实践中的配置、安装及虚拟化技术的使用和理解。

本书共 6 章，主要内容包括云平台架构、开源云管理平台 OpenStack、OpenStack

的安装和配置、OpenStack 平台的管理等。在第 1 章和第 2 章的学习过程中，通过云计

算与云平台的基本概念、云平台的整体架构，使读者对云平台具有一个初步的整体认识；

第 3 章至第 5 章，针对 OpenStack 的计算组件 Nova、认证组件 Keystone、镜像组件

Glance、存储组件 Cinder、网络组件 Quantum 以及仪表盘组件 Horizon 进行介绍，特别

是在对每个组件的介绍过程中，首先从原理上对 OpenStack 的各个核心组件进行分析，

然后通过具体的部署、配置和管理，使读者在了解相关理论基础的同时培养读者的实际动

手能力。第 6 章通过一个综合实例，讲解使用 OpenStack 搭建多节点私有云的方法。

本书由李永钢、尚鹏、王丁磊任主编，刘铭、刘军、蔡晓龙、贾伟峰、田喜平任副主

编。编写分工如下：第 1 章由尚鹏编写，第 2 章由刘铭编写，第 3 章由王丁磊编写，第 4

章由李永钢编写，第 5 章由刘军和蔡晓龙编写，第 6 章由贾伟峰和田喜平编写。全书由

南京大学徐洁磐教授主审，由李永钢统稿。

由于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免存在疏漏和不足之处，恳请读者批评和

指正。

编 者

2018 年 1 月

目 录

第 1 章 云平台概述 ............................. 1

1.1 云平台简介 ............................. 1

1.1.1 云计算 .................................1

1.1.2 云计算的服务模式...............3

1.1.3 云平台的发展 ......................4

1.1.4 云平台的特点 ......................4

1.1.5 云平台的优势与劣势 ...........5

1.2 云平台的类型.......................... 7

1.2.1 数据密集型云平台...............7

1.2.2 计算密集型云平台...............7

1.2.3 综合云平台..........................8

1.3 云管理平台 ............................. 8

1.3.1 商用云管理平台 ..................9

1.3.2 开源云管理平台 ................ 10

小结 .............................................. 14

习题 .............................................. 14

第 2 章 云平台架构 ............................15

2.1 云平台基本框架 .................... 15

2.1.1 云平台架构分层 ................ 15

2.1.2 架构层次之间的关系 ......... 16

2.2 显示层 .................................. 16

2.2.1 HTML 技术........................ 16

2.2.2 JavaScript 技术 .................. 18

2.2.3 CSS 技术 ........................... 20

2.2.4 Flash 技术 .......................... 21

2.2.5 Silverlight 技术.................. 24

2.3 中间件层 .............................. 25

2.3.1 REST 技术......................... 25

2.3.2 多租户技术 ....................... 29

2.3.3 并行处理技术 .................... 32

2.3.4 应用服务器技术 ................ 36

2.3.5 分布式缓存技术 ................ 38

2.4 基础设施层 ........................... 40

2.4.1 虚拟化技术 ....................... 42

2.4.2 分布式存储 ....................... 47

2.4.3 关系型数据库 .................... 50

2.4.4 NoSQL 技术 ...................... 52

2.5 管理层 .................................. 58

2.5.1 账号管理技术 .................... 59

2.5.2 SLA 监控技术 ................... 60

2.5.3 计费管理技术 .................... 65

2.5.4 安全管理技术 .................... 68

2.5.5 运维管理技术 .................... 72

2.5.6 负载均衡技术 .................... 77

小结 .............................................. 84

习题 .............................................. 85

第 3 章 开源云管理平台 OpenStack....86

3.1 OpenStack 简介.................... 86

3.1.1 OpenStack 起源 ................. 86

3.1.2 OpenStack 运用范围 .......... 86

3.1.3 OpenStack 发展历史 .......... 88云平台构建与管理

2

3.2 OpenStack 架构.................... 90

3.2.1 整体架构解析 .................... 90

3.2.2 Nova 组件 .......................... 95

3.2.3 Cinder 组件 ........................ 96

3.2.4 Neutron 组件.................... 100

3.2.5 Keystone 组件 .................. 102

3.2.6 Horizon 组件.................... 103

小结 ............................................ 107

习题 ............................................ 108

第 4 章 OpenStack 的安装和配置 ....109

4.1 OpenStack 核心模块 ........... 109

4.1.1 Nova 详解 ........................ 109

4.1.2 Glance 详解 ..................... 123

4.1.3 Keystone 详解 .................. 129

4.1.4 Neutron 详解.................... 133

4.2 组件的安装和配置 ............... 139

4.2.1 Ubuntu 系统及

环境安装 ......................... 139

4.2.2 安装 MariaDB 和创建

相关数据库...................... 146

4.2.3 安装和配置 Keystone....... 149

4.2.4 安装和配置 Glance .......... 154

4.2.5 安装配置 Nova ................ 157

4.2.6 安装配置 Dashboard ........ 162

小结 ............................................ 164

习题 ............................................ 165

第 5 章 OpenStack 平台的管理........166

5.1 认证管理（Keystone）......... 166

5.1.1 租户（项目）管理........... 166

5.1.2 用户管理 ......................... 167

5.1.3 角色管理 ......................... 167

5.2 镜像管理（Glance） ............ 167

5.3 计算管理（Nova） .............. 168

5.3.1 资源管理 ......................... 168

5.3.2 实例管理 ......................... 169

5.3.3 服务管理 ......................... 170

5.3.4 flavor 管理....................... 170

5.3.5 密钥管理 ......................... 171

5.3.6 安全组管理 ..................... 171

5.4 网络管理（Neutron） .......... 172

5.4.1 内部网络管理 .................. 172

5.4.2 外部网络管理 .................. 172

5.4.3 路由管理 ......................... 173

5.5 块存储管理（Cinder）......... 174

5.5.1 卷管理 ............................. 174

5.5.2 磁盘配额管理 .................. 175

5.6 对象存储管理（Swift） ....... 175

小结 ............................................ 176

习题 ............................................ 176

第 6 章 综合实例：使用 OpenStack

搭建多节点私有云 ...............177

6.1 多节点配置 ......................... 177

6.1.1 配置计算节点 .................. 177

6.1.2 配置网络 ......................... 179

6.1.3 配置存储 ......................... 180

6.2 搭建私有云 ......................... 182

6.2.1 创建实例 ......................... 182

6.2.2 查看实例信息 .................. 184

6.2.3 创建浮动 IP ..................... 184

6.2.4 绑定虚拟机 ..................... 184

6.2.5 图形化操作 ..................... 185

小结 ............................................ 189

习题 ............................................ 189

参考文献 .............................................190