基于Mirantis Fuel及VitrualBox快速搭建OpenStack云计算环境

2017-09-09曾玮饶坚

数字技术与应用 2017年7期

曾玮+饶坚

摘要：针对手动部署OpenStack云计算环境过程复杂，部署时间较长，以及OpenStack环境物理节点需求较多等问题，提出了基于Mirantis Fuel及VirtualBox实现快速部署OpenStack环境的方法。首先介绍了VirtualBox虚拟机及虚拟网络的基本构建方法，然后阐述了Fuel自动化部署工具的安装步骤，最后，使用Fuel部署工具实现了OpenStack云计算环境的搭建。通过实际验证，本文提出的OpenStack云计算自动化构建方法快速、高效，具有一定的实用价值。

关键词：Mirantis Fuel；VirtualBox；Openstack；云计算

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）07-0069-07

随着互联网技术的不断发展，云计算作为一种全新的资源管理模式，已经逐渐得到了普及。云计算（Cloud Computing）[1-2]是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。近年来，多种云计算的实现方案也已经逐渐成熟[3]。如VMware、Amazon AWS、Microsoft Azure、OpenStack、Eucalyptus等。其中，OpenStack云计算方案作为一种开源、可靠、稳定的云计算解决方案，已经逐渐被崛起并被较为广泛的采用[4-5]。此外，部分高校也实现了OpenStack云计算平台的部署及运用[6-10]。

虽然，国内对于OpenStack的研究已经较为深入，但是，OpenStack的部署方法依然有待优化。由于OpenStack本身设计较为复杂，其部署过程通常较为困难。另一方面，手动安装OpenStack效率较低，不能适用于大量服务器的虚拟化工作。OpenStack的基础测试环境需要至少4个计算机节点[11]。对于需要部署OpenStack测试环境的部分研究者而言，若在物理机上进行部署，则耗时耗力。

为了能够解决OpenStack手动部署效率低的问题，本文提出了一种基于Mirantis Fuel及VirtualBox的OpenStack快速部署方案。通过该方案部署OpenStack环境方法较为简答、效率较高。该方案较好地解决了目前高校研究者手动部署OpenStack环境时，部署效率低、环境安装困难的问题。

1 OpenStack环境快速搭建

1.1 VirtualBox的安装及网络环境配置

VirtualBox最初是由德国Innotek公司开发，由Sun Microsystems公司出品的软件。VirtualBox是一款非常先进的虚拟机软件，它实现了在原有物理操作系统上，虚拟出若干子系统，这些子系统分别拥有各自的资源。VirtualBox的各个虚拟机可以同时运行在宿主操作系统上，VirtualBox负则模拟相关的硬件资源[12]。

在进行OpenStack的安装之前，我们首先需要配置VirtualBox的网络环境。需配置三个不同的虚拟网络，分别为Net1（10.20.0.0/24）、Net2（172.16.0.0/24）和Net3（172.16.1.0/24），如图1所示。其中，Net1将作为虚拟机的管理网络，Net2作为虚拟机的公共访问网络，Net3作OpenStack节点的内部通信网络。具体安装步骤如下：

（1）下载并安装VirtualBox软件。

（2）打开VirtualBox虚拟机，选择File→Preference→Network，选择Host-only Networks。选择新建Host-Only网络（命名为VirtualBox Host-Only Ethernet Adapter #2）。选择“编辑网络”，设置IPv4 Address为10.20.0.1，设置Network Mask为255.255.255.0。

（3）依据步骤（2），分别创建VirtualBox Host-Only Ethernet Adapter #3、#4，并分别设置IPv4地址为172.16.0.254和172.16.1.1，子网掩码设置为255.255.255.0。在创建三个Host-Only网络后，宿主计算机对应出现三个对应的网络适配器。

1.2 虚拟机的创建及配置

1.2.1 创建虚拟机

（1）创建Fuel Master虚拟机节点。

Fuel管理节点将作为其他OpenStack的底層管理节点。它能够实现OpenStack的自动部署。

打开Virtual Box虚拟机，创建Fuel Master虚拟机节点。设置该虚拟机类型为Linux、版本为Red Hat（64bit），设置内存为4GB并创建VDI磁盘。

（2）创建Controller控制节点。

在Virtual Box中，创建控制节点的虚拟机，并命名为OpenStack Controller。这里，设置此虚拟机的类型为Linux，版本为Ubuntu（64 bit），内存为4GB，分配50GB磁盘空间。

（3）创建Compute虚拟机计算节点。

创建三个相同配置的虚拟机作为计算节点，并依次命名为：OpenStack Compute 0、1、2。其类型设置为Linux，版本为Ubuntu（64 bit），虚拟机内存为2GB，磁盘大小为50GB。

在创建完成之后，我们需要为计算节点分配更多的CPU资源。选中要编辑的计算节点虚拟机，单击Setting按钮。在弹出的Setting对话框中，选择System选项，选择Processor标签页。为计算节点分配2个CPU的计算资源。endprint

创建完毕后，分别启动Fuel Master、Controller及Compute节点，如图2所示。

1.2.2 虚拟机的网络配置

在完成虚拟机的创建后，我们需分别对其进行网络配置：

选中Fuel Master虚拟机，点击Setting按钮，选择网络选项。在Adapter 1中，勾选“Enable Network Adapter”。设置“Attached to”为“Host-Only Adapter”。点击Name的下拉菜单，选择“VirtualBox Host-Only Ethernet Adapter #2”。此外，我们需要将“Promiscuous Mode”，即混杂模式设置为“Allow All”。最后，勾选“Cable Connected”。

按照上一步骤，设置Adapter 2。设置名称为VirtualBox Host-Only Ethernet Adapter #3。打开Adapter 3，勾选“Enable Network Adapter”，并设置“Attached to”为“NAT”。

此处，启用了Fuel Master的三块网卡。其中，第一块网卡设置为Nat 1，第二块网卡则分配到Nat 2，而第三块网卡则使用VirtualBox自带的NAT网络功能，实现NAT上网（如图3所示）。

2 基于Fuel实现OpenStack快速安装

2.1 安装Fuel Master控制节点

2.1.1 Fuel的基本安装

Mirantis开发的Fuel是OpenStack自动化部署的有利工具。Fuel最大的作用在于解决了OpenStack安装繁琐，入门门槛较高的问题。这里，我们采用的是Mirantis Fuel 8.0版本。图4给出了本次部署环境的整体架构。

（1）安装Fuel UI。访问Mirantis的官方网站（https：//www.mirantis.com），下载Mirantis Fuel 8.0的ISO镜像文件。

打开VirtualBox，选中Fuel Master虚拟机，打开设置页面并选择Storage选项。选中“Controller：IDE”，添加下载的Mirantis Fuel 8.0 ISO镜像。

启动Fuel Master虚拟机，进入引导页面。当进入“Welcome to Fuel Installer”提示页面后，选中第一项，即“Fuel Install（Static IP）”，回车确定，进入安装。这里，安裝过程可能需要5-10分钟。当安装界面提示“是否进入Fuel设置页面”时，键入回车，进入Fuel设置页面（如图5所示）。

选定“Network Setup”，可以看到当前Fuel自动设置了第一块网卡（eth0）的IP地址为10.20.0.2。默认情况下，我们不需要进行任何设置的更改，直接选择“Quit Setup”，然后选择不保存退出即可。完成了基本的设置后，Fuel会继续完成剩余的安装部分，这部分的安装可能需要10-20分钟。

在完成安装后，Fuel会进入“Welcome to the Fuel server”的欢迎界面。

（2）配置网卡信息。进入/etc/sysconfig/network-scripts目录，使用vi编辑ifcfg-eth1文件，将其内容修改为如下代码：

NAME=eth1

DEVICE=eth1

TYPE=Ethernet

BOOTPROTO=static

ONBOOT=yes

IPADDRESS=172.16.0.1

NETMASK=255.255.255.0

使用vi编辑ifcfg-eth2文件，将其内容替换为如下代码：

NAME=eth2

DEVICE=eth2

TYPE=Ethernet

BOOTPROTO=dhcp

ONBOOT=yes

执行systemctl restart network.service重启网络。

2.1.2 配置Fuel Master节点

由于Fuel进行了相关安全策略的限制，默认情况下我们只能够访问其SSH端口（22端口）。因此，要访问Fuel UI的管理界面，我们需要借助Xshell工具。

下载并安装Xshell（http：//www.netsarang.com/products/xsh_overview.html）。

选择文件→新建，弹出“新建回话属性对话框”。在主机输入框中填入10.20.0.2，即Fuel Master虚拟机的IP地址（如图6所示）。

在左侧的类别栏中，选择“用户身份验证”，然后依次填入用户名和密码。在上一小节中，Fuel安装成功后的欢迎界面中显示了SSH登录账户和密码信息（用户名root，密码r00tme）。

在选择列别栏中，选择“隧道”，单击“添加”按钮。侦听端口和目标端口均填写8443，目标主机则应为10.20.0.2，保存。

在完成Xshell的配置后，打开会话窗口，选择10.20.0.2进行连接。在连接成功后，访问https：//localhost：8443即可打开Fuel UI。使用admin（密码admin）即可登录。自此，我们即完成了Fuel的配置和安装（如图7所示）。

2.2 安装Controller节点和Compute节点

2.2.1 网络配置

在前面的Fuel Master的安装过程中，我们为其增加了Net1和Net2两个网络，以及NAT网络。这里，我们同样的方式为OpenStack Controller和Compute节点配置Net1和Net2网络，此外，还需要为其配置Net3网络，以作为OpenStack的内部网络。endprint

选择OpenStack Controller节点，打开其网络设置界面。将Adapter 1、2、3均设置为Host-only网络，并分别将其配置为VirtualBox Host-Only Ethernet Adapter #2、#3和#4。

按上一步骤，分别设置OpenStack Compute 0、1、2的Net1、Net2和Net3网络。

依次启动Controller、Compute 0、Compute 1和Compute 2虚拟机。至此，Controller及Compute虚拟机网络便配置成功。

2.2.2 安装Controller和Compute节点

（1）安装OpenStack环境。在Fuel中，OpenStack是以子环境的形式存在的。在部署Controller及Compute节点前，需要创建OpenStack环境。

首先，访问并登陆https：//localhost：8443，在首页中选择“新建OpenStack环境”，并命名为“demo”。

勾选虚拟化技术为“QEMU-KVM”。这里，由于我们是在VirtualBox虚拟机上构建OpenStack，因此必须勾选“QEMU-KVM”。设置Neutron网络为“Neutron with VLAN segmentation”。

在存储后端设置页面，设置Block Storage、Object Storage、Image Storage和Ephemeral Storage的存储为Ceph。最后，选择“新建”按钮创建OpenStack环境。

（2）安装Controller节点及Compute节点。打开新建的OpenStack环境，点击节点标签，选择增加节点。此时，我们可以看到在节点列表中出现了四个未命名的节点，如：Untitled（02：99）。这里，可以点击Untitled名称进行修改。这里，括号中的部分则表示节点实际对应的VirtualBox虚拟机的MAC地址的最后四位。

在节点列表中，找到内存为4GB的节点，该节点即为即将部署为Controller节点的虚拟机。选中该节点。

在分配角色区域，勾选Controller，设置其为OpenStack Controller节点。选择应用变更，保存设置。

依次选中剩余的三个虚拟机节点，并在分配角色区域，选择Compute及Storage - Ceph OSD。点击应用变更，保存设置。

点击Dashboard标签页，执行“部署”操作。此时，在节点页面可以看到Fuel正在为Controller及Compute虚拟机节点安装Ubuntu操作系统。在完成Ubuntu操作系统后，Fuel会继续分别为Controller及Compute节点安装OpenStack相关服务。当安装完成后，Fuel将提示四个节点的状态均为已就绪（如图8所示）。

访问http：//172.16.0.3/horizon/auth/login/，打开OpenStack的管理界面。使用admin（密码admin）进入OpenStack。此时，我们即完成了Fuel自动安装部署OpenStack（如图9所示）。

上传Windows Server等操作系统ISO镜像文件上传到OpenStack平台，并进行安装。在安装完毕后，可以通过远程桌面连接及VNC连接运行于OpenStack中的操作系统（如图10、图11所示）。

这里，OpenStack的Glace负责管理操作系统镜像文件。OpenStack可以基于已有镜像进行快速部署。我们可以根据实际需求，使用ISO镜像工具制作个性化的ISO文件并上传至OpenStack平台。对不同应用场景安装不同的操作系统。至此，OpenStack云平台即部署完成。

3 Fuel OpenStack自动安装及OpenStack手动安装对比

表1从多个不同角度，对“OpenStack物理环境手动部署”和本文提出的“基于Fuel及VirtualBox的OpenStack自动化部署”进行了较为全面的对比。通过实践发现，由于OpenStack本身较为复杂，其手动安装过程通常较为繁琐。初次安装时，我们有可能花费若干天的时间才能实现OpenStack部署。而使用Fuel自动化安装工具，我们可以构建基于VirtualBox的虚拟环境来快速安装OpenStack。通过实际测试，Fuel自动化部署OpenStack比手动部署OpenStack更为快速便捷。此外，通过使用VirtualBox虚拟机，也很好地解决了部署OpenStack实验环境需要较多物理机的问题。通过Fuel、VirtualBox及OpenStack的有机集合，我们能够在较短的时间内，以较少的物理资源，实现OpenStack云计算环境的快速部署。

4 结语

本文阐述了基于Fuel及VirtualBox实现自动化部署OpenStack云计算环境的基本方法，旨在帮助研究者快速进入OpenStack云计算环境。基于VirtualBox虚拟机的部署方案，能够较好地解决硬件条件不足的问题。而基于Fuel自动安装OpenStack则较好地解决了OpenStack手动部署较为复杂的问题。通过实践表明，本文提出的自动化部署方案，切实可行，具有一定的研究价值。

参考文献

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