在云计算的潮流下，越来越多的企业开始构建自己的云平台，以提高数据的安全性、灵活性和可用性。其中，OpenStack是一款广为使用的开源软件，其提供的私有云服务在多个场景下都拥有着不错的表现。本文将围绕“OpenStack搭建教程”为主题，详解如何使用OpenStack搭建私有云服务。

一、OpenStack搭建前的准备

1.硬件要求

OpenStack的搭建需要足够大的计算资源，建议至少需要一台物理服务器。确保服务器满足以下要求：

- 16GB及以上内存

- 4核及以上处理器

- 200GB以上硬盘

2.软件要求

因为OpenStack本身是一个开源软件组合，因此安装搭建过程中需要用到多个软件及工具，如git、Python、pip等。确保计算机上已经安装了以下软件：

- Git

- Python 2.7

- Pip

3.网络要求

OpenStack的搭建需要至少两个网络接口，一个用于管理网络，一个用于数据网络。保证计算机的网络配置合理即可。

二、OpenStack安装环境的搭建

1.安装和配置NTP服务

OpenStack构建过程中时间同步非常重要，因此需要提前安装和配置NTP服务。首先需要安装ntpdate包，执行以下命令进行安装：

```bash

yum install ntpdate

```

安装完成后，运行ntpdate命令进行时间同步：

```bash

ntpdate 0.us.pool.ntp.org

```

接着安装NTP服务：

```bash

yum install ntp

```

配置时区：

```bash

timedatectl set-timezone Asia/Shanghai

```

2.安装和配置MariaDB

OpenStack默认使用MySQL作为数据库，但在某些情况下会出现MySQL版本不兼容等问题，因此我们采用MariaDB做为数据库。使用以下命令进行安装：

```bash

yum install mariadb mariadb-server python2-PyMySQL

```

安装完成后，使用以下命令启动MariaDB:

```bash

systemctl start mariadb

```

设置MariaDB服务开机启动：

```bash

systemctl enable mariadb

```

安装完成后，我们需要对MariaDB进行一些基本配置，执行以下命令进入MariaDB:

```bash

mysql_secure_installation

```

按照提示进行配置，包括设置root密码，是否删除匿名用户等。

3.安装和配置RabbitMQ

OpenStack使用消息队列系统进行通信，因此需要安装和配置消息服务器。我们选择安装并配置RabbitMQ。使用以下命令安装RabbitMQ：

```bash

yum install rabbitmq-server

```

安装完成后，使用以下命令启动RabbitMQ：

```bash

systemctl start rabbitmq-server

```

设置RabbitMQ服务开机启动：

```bash

systemctl enable rabbitmq-server

```

然后我们创建一个openstack用户并分配相关权限：

```bash

rabbitmqctl add_user openstack PASSWORD

rabbitmqctl set_permissions openstack ".*" ".*" ".*"

```

4.安装和配置Memcached

OpenStack中的一些服务需要使用Memcached，因此需要安装和配置Memcached。使用以下命令进行安装：

```bash

yum install memcached python-memcached

```

安装完成后，使用以下命令启动Memcached：

```bash

systemctl start memcached

```

设置Memcached服务开机启动：

```bash

systemctl enable memcached

```

5.安装和配置Keystone

Keystone是OpenStack的身份认证服务，管理用户和租户的身份认证以及服务和API令牌。首先需要安装Keystone：

```bash

yum install openstack-keystone httpd mod_wsgi

```

安装完成后，编辑/etc/keystone/keystone.conf文件进行配置，具体如下：

```python

[DEFAULT]

verbose = True

[token]

provider = fernet

```

接着使用以下命令进行数据库初始化：

```bash

su -s /bin/sh -c "keystone-manage db_sync" keystone

```

完成初始化后，使用以下命令填充Keystone数据库：

```bash

keystone-manage bootstrap --bootstrap-password PASSWORD \

--bootstrap-admin-url http://controller:35357/v3/ \

--bootstrap-internal-url http://controller:5000/v3/ \

--bootstrap-public-url http://controller:5000/v3/ \

--bootstrap-region-id RegionOne

```

然后按照以下方式配置Apache：

```bash

ln -s /usr/share/keystone/wsgi-keystone.conf /etc/httpd/conf.d/

systemctl enable httpd

systemctl restart httpd

```

配置完成后，执行以下命令创建一个名为admin的用户：

```bash

export OS_USERNAME=admin

export OS_PASSWORD=PASSWORD

export OS_PROJECT_NAME=admin

export OS_USER_DOMAIN_NAME=Default

export OS_PROJECT_DOMAIN_NAME=Default

export OS_AUTH_URL=http://controller:5000/v3

export OS_IDENTITY_API_VERSION=3

openstack project create --domain default --description "Service Project" service

openstack project create --domain default --description "Demo Project" demo

openstack user create --domain default --password-prompt demo

openstack role create user

openstack role add --project demo --user demo user

```

6.安装和配置Glance

Glance是OpenStack的镜像服务，用于管理和存储虚拟机镜像。使用以下命令安装Glance：

```bash

yum install openstack-glance

```

安装完成后，编辑/etc/glance/glance-api.conf和/etc/glance/glance-registry.conf配置文件，具体如下：

/etc/glance/glance-api.conf

```python

[DEFAULT]

verbose = True

rpc_backend = rabbit

auth_strategy = keystone

my_ip =

enabled_backends = file,http

notification_driver = messagingv2

[database]

connection = mysql+pymysql://glance:GLANCE_DBPASS@controller/glance

[keystone_authtoken]

auth_uri = http://controller:5000/v3

auth_url = http://controller:35357/v3

memcached_servers = controller:11211

auth_type = password

project_domain_name = default

user_domain_name = default

project_name = service

username = glance

password = GLANCE_PASS

[paste_deploy]

flavor = keystone

[glance_store]

stores = file,http

default_store = file

filesystem_store_datadir = /var/lib/glance/images/

[oslo_messaging_rabbit]

rabbit_host = controller

rabbit_userid = openstack

rabbit_password = RABBIT_PASS

```

/etc/glance/glance-registry.conf

```python

[DEFAULT]

verbose = True

rpc_backend = rabbit

auth_strategy = keystone

my_ip =

notification_driver = messagingv2

[database]

connection = mysql+pymysql://glance:GLANCE_DBPASS@controller/glance

[keystone_authtoken]

auth_uri = http://controller:5000/v3

auth_url = http://controller:35357/v3

memcached_servers = controller:11211

auth_type = password

project_domain_name = default

user_domain_name = default

project_name = service

username = glance

password = GLANCE_PASS

[paste_deploy]

flavor = keystone

[oslo_messaging_rabbit]

rabbit_host = controller

rabbit_userid = openstack

rabbit_password = RABBIT_PASS

```

接着执行以下命令进行数据库初始化：

```bash

su -s /bin/sh -c "glance-manage db_sync" glance

```

最后重启glance服务：

```bash

systemctl enable openstack-glance-api.service openstack-glance-registry.service

systemctl start openstack-glance-api.service openstack-glance-registry.service

```

7.安装和配置Nova

Nova是OpenStack的计算服务，用于创建和管理计算实例（虚拟机）。首先使用以下命令安装Nova相关服务：

```bash

yum install openstack-nova-api openstack-nova-conductor \

openstack-nova-console openstack-nova-novncproxy \

openstack-nova-scheduler openstack-nova-placement-api

```

然后编辑/etc/nova/nova.conf文件进行配置，具体如下：

```python

[DEFAULT]

enabled_apis = osapi_compute,metadata

transport_url = rabbit://openstack:RABBIT_PASS@controller

my_ip =

use_neutron = True

firewall_driver = nova.virt.firewall.NoopFirewallDriver

scheduler_default_filters = RetryFilter,AvailabilityZoneFilter,RamFilter,ComputeFilter,ComputeCapabilitiesFilter,ImagePropertiesFilter,CoreFilter

enabled_scheduler_filters = RetryFilter,AvailabilityZoneFilter,RamFilter,ComputeFilter,ComputeCapabilitiesFilter,ImagePropertiesFilter,CoreFilter

[api_database]

connection = mysql+pymysql://nova:NOVA_DBPASS@controller/nova_api

[database]

connection = mysql+pymysql://nova:NOVA_DBPASS@controller/nova

[keystone_authtoken]

auth_uri = http://controller:5000/v3

auth_url = http://controller:35357/v3

memcached_servers = controller:11211

auth_type = password

project_domain_name = Default

user_domain_name = Default

project_name = service

username = nova

password = NOVA_PASS

[vnc]

enabled = true

vncserver_listen = 0.0.0.0

vncserver_proxyclient_address =

novncproxy_base_url = http://controller:6080/vnc_auto.html

[glance]

api_servers = http://controller:9292

[oslo_concurrency]

lock_path = /var/lib/nova/tmp

[placement]

auth_url = http://controller:35357/v3

auth_type = password

project_domain_name = Default

user_domain_name = Default

project_name = service

username = placement

password = PLACEMENT_PASS

```

接着执行以下命令进行数据库初始化：

```bash

su -s /bin/sh -c "nova-manage api_db sync" nova

su -s /bin/sh -c "nova-manage db sync" nova

```

最后重启nova服务：

```bash

systemctl enable openstack-nova-api.service \

openstack-nova-consoleauth.service openstack-nova-scheduler.service \

openstack-nova-conductor.service openstack-nova-novncproxy.service

systemctl start openstack-nova-api.service \

openstack-nova-consoleauth.service openstack-nova-scheduler.service \

openstack-nova-conductor.service openstack-nova-novncproxy.service

```

8.安装和配置Neutron

Neutron是OpenStack的网络服务，用于管理虚拟网络。首先使用以下命令安装Neutron服务及相关组件：

```bash

yum install openstack-neutron openstack-neutron-ml2 openstack-neutron-linuxbridge python-neutronclient ebtables ipset

```

然后编辑/etc/neutron/neutron.conf文件进行配置，具体如下：

```python

[DEFAULT]

core_plugin = ml2

service_plugins = router

allow_overlapping_ips = True

verbose = True

auth_strategy = keystone

rpc_backend = rabbit

notify_nova_on_port_status_changes = True

notify_nova_on_port_data_changes = True

nova_url = http://controller:8774/v2

nova_region_name = RegionOne

nova_admin_auth_url = http://controller:35357/v3

nova_admin_username = nova

nova_admin_password = NOVA_PASS

nova_admin_tenant_id = SERVICE_TENANT_ID

nova_admin_auth_type = password

vif_plugging_is_fatal = True

vif_plugging_timeout = 300

vif_plugging_retry_max_attempts = 10

vif_plugging_retry_interval = 1

dhcp_agents_per_network = 2

dhcp_agent_notification = True

dhcp_lease_duration = 86400

l3_ha = True

max_l3_agents_per_router = 2

external_network_bridge = br-ex

router_distributed = True

[database]

connection = mysql+pymysql://neutron:NEUTRON_DBPASS@controller/neutron

[keystone_authtoken]

auth_uri = http://controller:5000/v3

auth_url = http://controller:35357/v3

memcached_servers = controller:11211

auth_type = password

project_domain_name = Default

user_domain_name = Default

project_name = service

username = neutron

password = NEUTRON_PASS

[oslo_messaging_rabbit]

rabbit_host = controller

rabbit_userid = openstack

rabbit_password = RABBIT_PASS

```

然后编辑/etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini文件进行配置，具体如下：

```python

[ml2]

tenant_network_types = vxlan

type_drivers = flat,vlan,vxlan

mechanism_drivers = linuxbridge,l2population

extension_drivers = port_security

[ml2_type_flat]

flat_networks = public

[ml2_type_vxlan]

vni_ranges = 1:1000

[ml2_type_vlan]

network_vlan_ranges = public

[securitygroup]

enable_security_group = True

firewall_driver = neutron.agent.linux.iptables_firewall.IptablesFirewallDriver

enable_ipset = True

```

最后重启neutron服务：

```bash

systemctl enable neutron-server.service

systemctl restart neutron-server.service

```

9.安装和配置Horizon

Horizon是OpenStack的Web管理界面。使用以下命令安装Horizon：

```bash

yum install openstack-dashboard

```

安装完毕后，编辑/etc/openstack-dashboard/local_settings文件进行配置，具体如下：

```python

ALLOWED_HOSTS = ['*', ]

OPENSTACK_HOST = "controller"

OPENSTACK_KEYSTONE_URL = "http://%s:5000/v3" % OPENSTACK_HOST

OPENSTACK_KEYSTONE_MULTIDOMAIN_SUPPORT = True

OPENSTACK_API_VERSIONS = {

"identity": 3,

"image": 2,

"volume": 2,

}

SESSION_ENGINE = 'django.contrib.sessions.backends.cache'

CACHES = {

'default': {

'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache',

'LOCATION': 'controller:11211',

}

}

OPENSTACK_KEYSTONE_DEFAULT_DOMAIN = "Default"

OPENSTACK_KEYSTONE_DEFAULT_ROLE = "user"

OPENSTACK_NEUTRON_NETWORK = {

'enable_router': True,

'enable_quotas': True,

'enable_ipv6': True,

'enable_distributed_router': True,

'enable_ha_router': True,

'enable_lb': True,

'enable_firewall': True,

'enable_vpn': True,

'enable_fip_topology_check': True,

'fip_topology_check_minimum_version': '9.0.0',

}

HORIZON_CONFIG = {

'password_autocomplete': 'off',

'django_compressor_enabled': True,

'exceptions': {'recoverable': exceptions.RECOVERABLE},

'default_host': '127.0.0.1',

'user_home': None,

'help_url': "https://docs.openstack.org",

'logout_url': None,

}

```

最后重新启动Horizon服务：

```bash

systemctl restart httpd.service memcached.service

```

三、 OpenStack私有云的测试及优化

为了保证安装的OpenStack私有云的正常运行，我们需要对其进行测试及优化。下面介绍一些常用的测试和优化策略。

1.测试策略

- 测试实例的启动时间，确保启动时间在合理范围内；

- 对实例进行ping、SSH等基本测试，确保网络和计算资源正常；

- 对虚拟网络进行测试，包括创建网络，设置防火墙规则，设定安全组等。

2.优化策略

- 针对不同的业务场景，调整计算实例的配置，包括CPU、内存、硬盘等；

- 调整虚拟网络设置，确保网络拓扑结构合理，并合理设置防火墙规则、安全组等；

- 对不同的服务组件进行优化，如数据库优化、消息服务器优化等。

结语

OpenStack的安装需要一定的技术基础和经验，对于初学者而言可能比较困难。但OpenStack作为开源软件，其强大的功能和广泛的应用场景，使其成为了企业构建私有云的首选。希望本文提供的OpenStack搭建教程能够帮助初学者们快速上手OpenStack，为企业的云计算之路添砖加瓦。