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。

序言

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

前言

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（www.hxedu.com.cn）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：hxedu@phei.com.cn）。

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

李腾，副教授，硕士，近几年来，主编《计算机组装与维护能力标注实训教程》、《计算机网络基础》、《网络设备配置与管理实训教程》等3部教材；主编《以"能力标准为核心的课程设计与"四环相扣教学模式研究》、《职业教育课程质量保障体系及实践研究》、《计算机网络技术专业能力标准》等专著3部；主持全国教育规划重点课题1项，主持省部级教改项目2项，主持全国一级学会项目1项；主持校级精品资源共享课程1项；获重庆市级优秀教育技术科研成果奖"一等奖1项（主持）；指导学生参加全国职业院校学生技能大赛获"二等奖2次，"三等奖1次。

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）
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部署环境（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）
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基础概念（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）
8.5.3 创建对象Ring（95）
8.5.4 完成安装（96）
8.6 校验安装（98）
课后习题（99）
第9章 Web服务Dashboard（100）
9.1 Dashboard基本概念（100）
9.2 安装并配置Dashboard（100）
9.3 验证Dashboard服务（101）
课后习题（103）
第10章 块存储服务Cinder（104）
10.1 Cinder基本概念（104）
10.2 安装并配置控制节点（105）
10.2.1 数据库配置（105）
10.2.2 创建服务凭证和API端点（105）
10.2.3 安装并配置Cinder组件（108）
10.3 安装并配置存储节点（110）
10.3.1 安装工具包（110）
10.3.2 安装并配置组件（111）
10.4 验证Cinder服务（112）
课后习题（112）
第11章 编配服务Heat（114）
11.1 Heat基本概念（114）
11.2 数据库配置（115）
11.3 创建服务凭证和API端点（115）
11.4 安装并配置Heat（118）
11.5 验证Heat（120）
课后习题（120）
第12章 运行云主机（121）
12.1 创建云网络（121）
12.1.1 Provider Network（121）
12.1.2 Self-service Network（122）
12.1.3 验证网络（124）
12.2 创建云主机（125）
12.2.1 设置密钥对（125）
12.2.2 添加安全规则（125）
12.2.3 创建云主机（126）
课后习题（128）
第13章 OpenStack典型架构实现（129）
13.1 OpenStack架构及规划（129）
13.2 环境准备（130）
13.3 Ceph集群部署及配置（132）
13.3.1 Ceph的相关知识（132）
13.3.2 Ceph目标（132）
13.3.3 Ceph架构（133）
13.3.4 Ceph组件（134）
13.3.5 Ceph的地位和未来（136）
13.3.6 Ceph的搭建（136）
13.4 OpenStack搭建（138）
13.4.1 安装数据库（138）
13.4.2 安装消息队列服务（138）
13.4.3 安装Memcached服务（139）
13.4.4 安装认证服务（139）
13.4.5 安装镜像服务（141）
13.4.6 在控制节点安装Cinder服务（144）
13.4.7 安装计算服务（147）
13.4.8 在控制节点安装Neutron相关服务（152）

13.4.9 在计算节点安装Neutron相关服务（157）
13.4.10 安装Dashboard（161）
13.5 OpenStack运维案例（162）
课后习题参考答案（165）