苏宁张小斌：OpenStack实践基础知识（一）

系列文章总目录预告如下：

• OpenStack适用于企业哪些业务？
• OpenStack和VMware、KVM有哪些本质区别？
• 在Docker如此火的当今社会，OpenStack有何优势？
• OpenStack和CloudStack各自的优势是什么?
• OpenStack和CloudStack 会成为互补关系吗？
• OpenStack的使用成本和团队学习成本如何？
• 学习 OpenStack需要哪些储备知识？
• 有没有线上使用的成功案例？
• OpenStack安装部署和设置对于初级用户来说有什么建议？
• 将OpenStack应用到企业生产环境，需要考虑哪些？需要如何准备？
• 虚拟机的HA（至少主流版本没有）有好的建议或已有方案？
• Vendor Lock-in
• 构建异构IaaS的统一管理上OpenStack能做哪些？
• OpenStack的创新点和新模式怎么走? OpenStack开发者可以做什么贡献？
• 个人或者团队怎么学习？
• 使用OpenStack搭建小型私有云需要准备些什么？网络和硬件怎么规划？
• 如何评测一个OpenStack的商业定制版，需关注哪些点？
• OpenStack对于地域分布广、网络条件差的情况是否适合？
• OpenStack到目前还未能提供热升级，升级难题如何解决？
• Devstack和RDO相比如何?如果用在生产环境下那套比较好？
• 什么样的硬件去适配OpenStack？
• OpenStack Flat模式下如何组织内网broadcast storm?
• 虚拟资源的调度和迁移以及虚拟化环境下的安全
• 搭建OpenStack环境建议使用那个版本，使用哪种网络模式？

我从2013年开始从事OpenStack相关工作，当时接手的任务就是用OpenStack在企业级应用领域探路，但所带领的团队是刚从北邮、北大软件学院招聘的6位优秀的实习生，以及3位新入职的员工。3个月后，我们就开发出了具备单控制节点、主备控制集群、多计算节点，包括监控、参数调优，支持管理网、数据网、DNS、NTP的一键式安装部署，可批量修改密码，支持虚拟机迁移、evacuate等，自研了虚拟机高可用。后来被称为“IBM OpenStack Solution for System X”，代表公司参加了OpenStack全球峰会香港峰会，作为IBM的大会展示项目；参加了IBM大中华区举行的创新大赛，在上百个项目中进入了前12名。后来又支持了IBM的SAN存储、Gluster和IBM企业级的GPFS。从2013年11月起，逐渐有了10多家客户案例，包括政府机构、高校、制造业、保险、运营商等。可参考“OpenStack企业云平台架构与实践”第9章内容。

OpenStack的使用重在规划和大量系统级的知识，以及庞大的OpenStack项目、服务等。企业要使用OpenStack必须做减法，挑选适合自己特定需要的项目、组件，结合自动化，再增加监控、运维管理等工具，则搭建OpenStack云平台并不是难事。

下面是很多人关心的问题。

OpenStack适用于企业哪些业务

对于这个问题，技术人员总是会陷于沉思，因为这个问题比较抽象，有点说来话长的味道。只有了解了企业应用和企业基础设施才有可能回答这个问题，且满足问问题人的期望。

无论OpenStack还是CloudStack，还是VMware，核心可操作使用的都是虚拟机。虚拟机是由KVM或者Xen或者ESXi提供的。无论KVM还是Xen其实和真实的物理机特性非常类似，且已经非常成熟了。

OpenStack目前使用最多的还是提供IaaS，即虚拟机，在虚拟机里运行各种业务。实际环境使用最多的还是KVM。

从这个角度看，原先运行于x86物理服务器上的业务都可以运行于虚拟机。不要说基本的Apache、JBoss服务器，不少企业已经把MySQL集群、DB2等这些I/O密集型的业务都运行于虚拟机里了。其他还包括文件服务器、互联网应用服务器、图片处理等。如果只是运行则一点问题都没有。

但每种业务类型、每种企业应用场景，具体需求是不同的。我们通俗地说要运行得好，从技术角度，可以落实到每秒处理多少请求数量、网络传输速率、IOPS等指标。这些每种应用、每种业务场景、每家企业要求都不一样。需要关注的是这些指标是否可以满足。

另外，对于环境还是要考虑的，比如网络千兆、万兆，是否Bond；I/O性能如何提升、KVM如何优化等。这些并不是光搭建一套OpenStack环境能解决的。我们不妨看下表：常用应用类型分析，再仔细研究下自己的应用。

常用应用类型特性分析

OpenStack和VMware、KVM有哪些本质区别

从最基本的角度，KVM管理的是单个虚拟机，且有非常丰富的命令和一些工具来进行操作、配置、管理。如果有一台Linux服务器，且安装了KVM、Libvirt等软件，其实是可以自己管理运行虚拟机的。但这样对于企业来说非常不方便，且许多人并不具备这样的技术能力和问题调试能力。围绕着KVM，过去也有很多软件、解决方案，占据不少市场。KVM一般意义上是管理虚拟机相关的（包括虚拟机用的网络、存储等），外面通过Libvirt来调用，且不会跨越物理机边界。

而VMware被定义为虚拟化产品，以云主机为中心提供给企业和个人用户各种虚拟化服务，如磁盘、网卡、网络、硬件资源等，都可以通过图形化界面点击来完成。其中KVM与VMware中的ESXi是基本等价的东西。

VMware可以管理许多服务器上的虚拟机，包括存储、网络，热迁移、高可用（High-Availability），容错（Fault-Tolerance）等。VMware公司在这些方面做得极致。

关于OpenStack与VMware对比可参考这个文档：https://www.mirantis.com/why-mirantis/OpenStack-technology/comparing-VMware-and-OpenStack/。VMware也是OpenStack基金会的黄金会员。

OpenStack被定位为开源云平台（事实上也是仅次于Linux的世界第二大开源组织、框架、项目），OpenStack除了VMware的上述这些功能（当然不包括FT，且HA需要自己搭建），还包括对象存储服务、应用编排、数据库即服务、大数据即服务，以及将近上百项成熟或者正在孵化的项目。下图就是一些用户可以考虑引入企业使用的项目。

OpenStack可以通过Nova服务来管理调度VMware，类似于一个Hypervisor，这个社区已经支持。而KVM只是OpenStack一个普通但默认和最常用的Hypervisor（其他还包括Xen、 Docker、LXC、裸机、Power等）。也就是一套OpenStack环境，可以同时管理运行KVM、Power、 VMware、LXC/Docker等。

要了解OpenStack能做什么，最好的途径就是去亚马逊AWS注册个账户（注册只需要1美元，但需要将信用卡信息留下。不过完全不用担心收费问题，如果是误操作而产生了费用，可以写邮件给客服，这些钱都可以退回来）。

对于还在研究VMware和OpenStack区别的人来说，只要知道VMware已经是OpenStack基金会的黄金会员就可以自行判断，结论不言自明了。

在Docker如此火的当今社会，OpenStack有何优势

如果以技术的维度来说，OpenStack可以单独存在和使用，业界此类案例已经多不胜举；Docker也可以单独使用，就像我们很熟悉的KVM一样；另外，OpenStack完全可以和Docker一起存在，只要找到合适的场景。唯一不可能的是OpenStack和Docker水火不容，网上很多此类文章，只能归结为“标题党”。

单纯看Docker，和KVM的地位并没有太大差别，技术上也没有多少贵贱之分，都是通过一个封装，如Docker Daemon也一堆命令集合来使用。 KVM是虚拟机，里面运行的是完整的操作系统，而Docker则是轻量级的，里面通常只有应用和应用环境。

OpenStack完全可以通过Nova、Heat方式接入Docker，在笔者所负责的项目中已经如此使用，且已经用于生产环境。所以OpenStack和Docker并不矛盾，而是和谐的。想想OpenStack可以提供如此之多的功能和场景，如Heat应用编排，Sahara大数据分析，Trove数据库即服务等，其原来由KVM承担的角色，完全可以由Docker来承载。我所领导的团队调试OpenStack Sahara（分析即服务）将Hadoop跑在Docker里，就一个人只花了不到两周时间。  

以个人观点，Docker和KVM是同一级别的，由OpenStack管理的Hypervisor。笔者今年整理发现至少OpenStack提供了近20种非常有用且可以实用的服务，如有Manila、Mistrial、 MagnetoDB等是很实用的云服务。如果只是简单而基本的虚拟机使用目的，或者为了支持研发测试环境，单纯使用Docker完全可以。软件工程有个术语叫“Over Engineering”，什么事情都不应该做“过头”。但是如果看重了OpenStack强大功能、丰富插件、源源不断的新项目，学习了解云计算技术、大型互联网和电商环境，还是首选OpenStack，将Docker当成一个“陪嫁”就好了。技术上也很容易实现。

当然不用OpenStack，合适的场景完全可以由Docker和相关工具提供。这个具体的选择还是在自己看重什么了。另外需要了解，Docker和宿主机共享同一内核，这里是有安全风险的，现在只是没有暴露太多，但据统计，目前网上的Docker仓库里，存在安全隐患的镜像比比皆是。另外，Docker对于性能测试类型的项目，可能不适合。要想适合，需要做不少工作。在具体引入企业承载公司业务的时候，还是需要慎重。天下没有完美的事情，完美的都是不真实的。

OpenStack和CloudStack各自的优势是什么

CloudStack笔者只是了解和使用过一些，谈不上完全了解。CloudStack安装部署非常容易，网络功能目前比OpenStack要好（支持多个Vrouter，还包括扁平网络、VLAN网络），但也听说对OVS的支持并不强；拓扑也分为Region、可用域、POD、集群等；存储也支持NFS、LVM、Gluster等。架构很紧凑，非常容易上手，如果企业只是需要虚拟化一类的功能则足够了。

简而言之，在IaaS层面，CloudStack和OpenStack基本类似，但从上手的角度，CloudStack似乎更容易一些。代码是用Java写的，对于较为传统有许多Java程序员的公司也是福音。

但如果需要虚拟机之外更多的功能、定制性更强，或者搭建中大型环境，甚至学习云计算，还是建议关注和使用OpenStack，因为其架构灵活、功能丰富（远超出想象）和拥有庞大无比的社区。

另外，CloudStack社区最主要的Vendor Ctrix最近宣布裁撤北美的研发、测试，将支持转移到印度了，Ctrix也已经宣布加入OpenStack基金会。基本可以认为，在CloudStack和OpenStack几年的战争中，OpenStack已经取得完胜。不少原来支持和部署了CloudStack的公司都在积极寻求途径切换到OpenStack云平台上来。

对于一个公司来说，在当代，技术和平台的选型是非常重要的，其重要性远胜于一个项目、一个产品。对于CloudStack来说，迁移的代价也是昂贵无比的，尤其是当已经运用于生产环境的时候。

OpenStack的强大在于参与公司众多（国内外凡是出名的服务器、网络、存储、IT服务商，其中包括国内的中兴、华为，甚至VMware都是它的会员），形成了一个强大的生态系统，甚至有人称其为云操作系统（Cloud OS），已经形成了不但包括虚拟机相关（Nova）的功能（想想现在IaaS已经接近成熟，提供IaaS的公司非常之多，但从用户角度，提供了虚拟机，许多用户还是不知道下一步该做什么）；还包括Heat（云应用编排，一个模板语言执行完之后就有了一个运行MySQL或者Apache的虚拟机）、Trove（DBaaS，在J版本支持MySQL、 MongoDB、CounchDB、Redis集群、备份、快照）、Sahara（大数据服务，支持MapReduce、Spark、Java、Stream Job等）、Ceilometer（计量），还有其他几十个项目，已经或正在走向成熟。

OpenStack的强大还在于架构灵活，每个项目其实都是个框架，在此框架下，可以接入任何公司的产品/方案，比如KVM、Xen、Power，甚至VCenter，都是Nova下的一个Hypervisor； 网络方面，我们经常使用的OVS和Linux Bridge一样，都是Neutron（网络）下的一个插件， 其实还有许多厂家的网络插件，如思科、Juniper、VMware的，存储也是，除了LVM、Gluster、Ceph、Cinder，还支持众多厂家的SAN存储……

OpenStack的中心是消息队列和数据库，常用的包括RabbitMQ、MySQL等。几乎所有组件都是和这两个中心组件交互的，赋予OpenStack的无限可扩展性和灵活性；众多新的功能和项目可以源源不断地加进来。

笔者知道2014年，包括VMware、百度、华为、阿里、美团、雅虎、苏宁，还有众多大大小小的公司都在北京招聘OpenStack人才。想想看前几年热门的Xen，而现在几乎是KVM的天下。现在的热点已经转向Docker了，但OpenStack可以很容易地通过Nova和Heat两种方式来支持Docker。

从可用性角度，OpenStack的安装部署过于复杂，过去一直为人呕病，现在这个问题已经通过DevStack、RDO、Fuel，还有Puppet、Chef解决了。另外，市场上有越来越多的人来研究OpenStack，相关的论坛、会议，还有支持的公司越来越多。

所以笔者个人的建议，如果已经使用了CloudStack，而功能也足够，且有已经成型的研发团队支持，并不建议轻易更换。OpenStack虽然灵活和非常强大，但掌握起来有一定的门槛，松耦合的架构，在组件与组件之间，要做到很稳定需要对RabbitMQ、MySQL（还有集群）、OVS都有一定的了解，要使其稳定运行也需要一些专业人员负责；由于支持的插件太多，选型也需要谨慎且量力而行。当然这个门槛肯定会逐渐降下来，也许有一天，OpenStack就像我们装一个CentOS或者Ubuntu一样容易。

OpenStack和CloudStack 会成为互补关系吗

笔者理解它们是有一定的重叠且是竞争的关系（既生瑜，何生亮？），而且方向已经非常清楚，选择OpenStack的公司会越来越多。笔者了解到不少公司，都是一些业界有一定影响力的公司，原来是CloudStack的提供者，或者部署了CloudStack，正在或已经转向了OpenStack。

一个围绕着OpenStack的生态系统越来越大，这个趋势在国内越来越明显。这个只要到百度上，或者查询OpenStack的白金/黄金会员和OpenStack社区就可以找到许多熟悉公司的身影。

据统计，国内从2014年以来，新出现的公有云全部是基于OpenStack的。

OpenStack公有云

未完待续（责编/周建丁）

作者简介：张小斌，苏宁 OpenStack 研发中心负责人，分别于西安交通大学和中科院计算所完成本科和硕士研究生学业，拥有 18 年计算机软件设计、开发和管理经验。目前专注于云计算的研究探索，关注社区，注重 OpenStack 在企业的实践和落地。在企业级计算、网络和存储的整体解决方案、高可用性、安全以及应用管理自动化和弹性等领域都有所拓展。