从基础到进阶在Clear Linux操作系统上部署OpenStack云计算平台的完整指南包含环境准备安装步骤配置优化以及故障排除

1. 引言

Clear Linux是由英特尔开发并维护的Linux发行版，专为高性能和安全性而设计。它采用了状态管理、自动更新和优化等技术，使其成为部署云计算平台的理想选择。OpenStack是一个开源的云计算平台，提供了基础设施即服务（IaaS）的解决方案，包括计算、存储和网络资源的管理。

本指南将详细介绍如何在Clear Linux操作系统上部署OpenStack云计算平台，从基础的环境准备到进阶的配置优化和故障排除，帮助读者建立一个稳定、高效的云计算环境。

2. 环境准备

2.1 硬件要求

在部署OpenStack之前，需要确保硬件满足最低要求：

控制节点：
- 处理器：至少4核CPU
- 内存：至少8GB RAM（推荐16GB或更多）
- 存储：至少100GB可用磁盘空间
- 网络：至少2个网络接口卡（NIC）
计算节点：
- 处理器：支持虚拟化扩展的CPU（Intel VT-x或AMD-V）
- 内存：至少8GB RAM（推荐16GB或更多）
- 存储：至少100GB可用磁盘空间（推荐使用SSD）
- 网络：至少1个网络接口卡（推荐2个或更多）
存储节点（可选，如果使用Cinder或Swift）：
- 处理器：至少2核CPU
- 内存：至少4GB RAM
- 存储：至少500GB可用磁盘空间（推荐使用多个磁盘以提高性能）
- 网络：至少1个网络接口卡

2.2 软件要求

Clear Linux操作系统（最新版本）
管理员权限（sudo或root访问）
稳定的互联网连接（用于下载软件包和更新）

2.3 网络配置

OpenStack需要多个网络来正常运行，通常包括：

管理网络：用于OpenStack组件之间的内部通信
外部网络：用于访问互联网和外部服务
租户网络：用于虚拟机之间的通信
API网络：用于OpenStack API服务

在Clear Linux上配置网络接口：

# 查看网络接口 ip a # 配置网络接口（以eno1为例） sudo mkdir -p /etc/systemd/network sudo tee /etc/systemd/network/10-static-enp1s0.network << EOF [Match] Name=enp1s0 [Network] Address=192.168.1.10/24 Gateway=192.168.1.1 DNS=8.8.8.8 EOF # 应用网络配置 sudo systemctl restart systemd-networkd

2.4 系统更新和基本软件安装

在开始部署OpenStack之前，确保Clear Linux系统是最新的，并安装必要的软件包：

# 更新系统 sudo swupd update # 安装基本工具 sudo swupd bundle-add sysadmin-basic network-basic python3-basic # 安装OpenStack依赖 sudo swupd bundle-add openssh-server kvm-host ntp

2.5 配置NTP服务

时间同步对于OpenStack集群的正常运行至关重要：

# 启动并启用NTP服务 sudo systemctl enable --now ntpd # 验证NTP服务状态 sudo ntpq -p

2.6 配置SSH服务

确保SSH服务已安装并运行，以便远程管理节点：

# 启动并启用SSH服务 sudo systemctl enable --now sshd # 验证SSH服务状态 sudo systemctl status sshd

3. 安装OpenStack

3.1 安装OpenStack包管理工具

Clear Linux提供了几种方式来安装OpenStack。我们将使用Kolla和Kolla-Ansible来部署OpenStack，这是一种容器化的部署方法，可以简化安装和管理过程。

# 安装Docker sudo swupd bundle-add containers-basic sudo systemctl enable --now docker # 验证Docker安装 sudo docker run hello-world # 安装Python和pip sudo swupd bundle-add python3-basic sudo pip3 install --upgrade pip # 安装Kolla和Kolla-Ansible sudo pip3 install kolla-ansible

3.2 配置Kolla-Ansible

创建Kolla-Ansible配置文件和目录：

# 创建配置目录 sudo mkdir -p /etc/kolla sudo chown $USER:$USER /etc/kolla # 复制全局配置文件 cp /usr/local/share/kolla-ansible/ansible/inventory/all-in-one . # 复制globals.yml文件 cp /etc/kolla/globals.yml /etc/kolla/globals.yml.bak sudo cp /usr/local/share/kolla-ansible/etc_examples/kolla/globals.yml /etc/kolla/ # 复制passwords.yml文件 sudo cp /usr/local/share/kolla-ansible/etc_examples/kolla/passwords.yml /etc/kolla/

编辑/etc/kolla/globals.yml文件，配置基本参数：

# OpenStack版本 kolla_base_distro: "centos" kolla_install_type: "source" openstack_release: "zed" # 网络配置 network_interface: "enp1s0" neutron_external_interface: "enp2s0" kolla_internal_vip_address: "192.168.1.10" # 启用OpenStack服务 enable_haproxy: "yes" enable_mariadb: "yes" enable_memcached: "yes" enable_rabbitmq: "yes" enable_keystone: "yes" enable_glance: "yes" enable_nova: "yes" enable_neutron: "yes" enable_horizon: "yes" enable_heat: "yes" enable_cinder: "yes"

生成随机密码：

kolla-genpwd

3.3 准备Ansible

安装Ansible：

sudo pip3 install ansible

验证Ansible安装：

ansible --version

3.4 部前检查

运行部署前的检查：

kolla-ansible -i all-in-one prechecks

如果检查失败，根据错误信息修复问题，然后再次运行检查。

3.5 执行部署

执行OpenStack部署：

kolla-ansible -i all-in-one deploy

部署过程可能需要一些时间，具体取决于您的网络速度和硬件性能。

3.6 验证部署

部署完成后，验证OpenStack服务是否正常运行：

kolla-ansible post-deploy

这将创建/etc/kolla/admin-openrc.sh文件，其中包含访问OpenStack API所需的凭据。

加载环境变量：

source /etc/kolla/admin-openrc.sh

安装OpenStack客户端工具：

sudo pip3 install python-openstackclient

验证OpenStack服务状态：

openstack compute service list openstack network agent list

4. 配置优化

4.1 性能优化

4.1.1 CPU优化

在Clear Linux上，可以通过调整CPU性能参数来优化OpenStack的性能：

# 安装CPU性能调整工具 sudo swupd bundle-add processor-performance # 设置CPU性能模式为performance sudo tuned-adm profile throughput-performance # 验证CPU性能模式 sudo tuned-adm active

4.1.2 内存优化

优化内存使用可以提高OpenStack的性能：

# 调整内核参数以提高内存性能 echo "vm.swappiness=10" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf echo "vm.dirty_ratio=15" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf echo "vm.dirty_background_ratio=5" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf # 应用内核参数 sudo sysctl -p

4.1.3 存储优化

优化存储性能对于OpenStack的存储服务（如Cinder和Swift）至关重要：

# 安装存储性能调整工具 sudo swupd bundle-add storage-utils # 调整I/O调度器为deadline或noop（对于SSD） echo "deadline" | sudo tee /sys/block/sda/queue/scheduler echo "noop" | sudo tee /sys/block/nvme0n1/queue/scheduler # 永久设置I/O调度器 echo "ACTION=="add|change", KERNEL=="sd[a-z]", ATTR{queue/scheduler}="deadline"" | sudo tee /etc/udev/rules.d/60-io-scheduler.rules echo "ACTION=="add|change", KERNEL=="nvme[0-9]n[0-9]", ATTR{queue/scheduler}="noop"" | sudo tee /etc/udev/rules.d/60-io-scheduler.rules # 重新加载udev规则 sudo udevadm control --reload-rules sudo udevadm trigger

4.1.4 网络优化

优化网络性能可以提高OpenStack的网络吞吐量和延迟：

# 调整网络参数 echo "net.core.rmem_max=16777216" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf echo "net.core.wmem_max=16777216" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf echo "net.ipv4.tcp_rmem=4096 87380 16777216" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf echo "net.ipv4.tcp_wmem=4096 65536 16777216" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf echo "net.core.netdev_max_backlog=30000" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf echo "net.ipv4.tcp_congestion_control=bbr" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf # 应用网络参数 sudo sysctl -p

4.2 安全优化

4.2.1 防火墙配置

配置防火墙以保护OpenStack服务：

# 安装防火墙工具 sudo swupd bundle-add firewall # 启用并配置防火墙 sudo systemctl enable --now firewalld # 开放必要的端口 sudo firewall-cmd --permanent --add-service={ssh,http,https} sudo firewall-cmd --permanent --add-port={5000,35357,8774,8776,9292,9696,6080,8080}/tcp sudo firewall-cmd --reload # 验证防火墙规则 sudo firewall-cmd --list-all

4.2.2 SSL/TLS配置

为OpenStack API配置SSL/TLS以提高安全性：

# 安装证书生成工具 sudo swupd bundle-add cryptography # 生成自签名证书 sudo mkdir -p /etc/kolla/certificates sudo openssl req -x509 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout /etc/kolla/certificates/haproxy.key -out /etc/kolla/certificates/haproxy.crt -subj "/C=US/ST=California/L=San Francisco/O=OpenStack/OU=Kolla/CN=openstack.example.com" # 合并证书和私钥 sudo cat /etc/kolla/certificates/haproxy.crt /etc/kolla/certificates/haproxy.key | sudo tee /etc/kolla/certificates/haproxy.pem # 修改globals.yml以启用SSL/TLS echo "kolla_enable_tls_external: "yes"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml echo "kolla_external_fqdn_cert: "/etc/kolla/certificates/haproxy.pem"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml # 重新部署OpenStack kolla-ansible -i all-in-one reconfigure

4.2.3 访问控制

配置访问控制以限制对OpenStack资源的访问：

# 创建项目 openstack project create --description "Demo Project" demo # 创建用户 openstack user create --domain default --password-prompt demo # 创建角色 openstack role create user # 将用户添加到项目并分配角色 openstack role add --project demo --user demo user # 验证访问控制 openstack --os-project-name demo --os-username demo --os-password DEMO_PASS --os-auth-url http://192.168.1.10:5000/v3 token issue

4.3 高可用性配置

4.3.1 控制节点高可用性

配置多个控制节点以实现高可用性：

# 编辑inventory文件，添加多个控制节点 cat > multinode << EOF [control] controller01 controller02 controller03 [network] network01 network02 [compute] compute01 compute02 compute03 [storage] storage01 storage02 [monitoring] monitoring01 EOF # 配置高可用性参数 echo "kolla_internal_vip_address: "192.168.1.10"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml echo "kolla_hacluster_vip: "192.168.1.11"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml echo "haproxy_enable_vip: "yes"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml echo "keepalived_virtual_router_id: "51"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml # 重新部署OpenStack kolla-ansible -i multinode deploy

4.3.2 存储高可用性

配置Ceph存储后端以实现高可用性：

# 安装Ceph工具 sudo swupd bundle-add storage-utils # 配置Ceph参数 echo "enable_ceph: "yes"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml echo "ceph_pool_replica: "3"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml echo "ceph_pool_min_size: "2"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml # 重新部署OpenStack kolla-ansible -i multinode deploy

5. 故障排除

5.1 常见问题及解决方案

5.1.1 容器启动失败

如果OpenStack容器启动失败，可以按照以下步骤进行排查：

# 查看容器状态 sudo docker ps -a # 查看容器日志 sudo docker logs <container_name_or_id> # 重启容器 sudo docker restart <container_name_or_id> # 如果容器仍然无法启动，尝试重新部署 kolla-ansible -i all-in-one deploy

5.1.2 网络连接问题

如果遇到网络连接问题，可以按照以下步骤进行排查：

# 检查网络接口状态 ip a # 检查路由表 ip route # 检查DNS解析 nslookup openstack.example.com # 检查防火墙规则 sudo firewall-cmd --list-all # 检查Neutron代理状态 openstack network agent list # 重启Neutron服务 sudo docker restart neutron_server

5.1.3 存储问题

如果遇到存储问题，可以按照以下步骤进行排查：

# 检查Cinder服务状态 openstack volume service list # 检查存储空间 df -h # 检查Cinder日志 sudo docker logs cinder_volume # 检查Ceph状态（如果使用Ceph） sudo docker exec ceph_mon ceph -s # 重启Cinder服务 sudo docker restart cinder_volume

5.1.4 认证问题

如果遇到认证问题，可以按照以下步骤进行排查：

# 检查Keystone服务状态 openstack identity service list # 检查用户和项目 openstack user list openstack project list # 检查Keystone日志 sudo docker logs keystone # 重启Keystone服务 sudo docker restart keystone

5.2 日志分析

5.2.1 收集日志

收集OpenStack日志以进行深入分析：

# 创建日志目录 mkdir -p ~/openstack-logs # 收集所有容器日志 for container in $(sudo docker ps --format "{{.Names}}"); do sudo docker logs $container > ~/openstack-logs/${container}.log 2>&1 done # 收集系统日志 sudo journalctl -u docker > ~/openstack-logs/docker.log sudo journalctl -u systemd-networkd > ~/openstack-logs/network.log sudo journalctl -u ntpd > ~/openstack-logs/ntp.log

5.2.2 分析日志

分析日志以识别问题：

# 搜索错误消息 grep -i "error|failed|critical" ~/openstack-logs/*.log # 搜索特定服务的日志 grep -i "neutron" ~/openstack-logs/*.log # 查看最近的日志条目 tail -n 100 ~/openstack-logs/keystone.log

5.3 性能问题排查

5.3.1 系统资源监控

监控系统资源使用情况：

# 安装监控工具 sudo swupd bundle-add sysadmin-basic # 查看CPU使用情况 top htop # 查看内存使用情况 free -h # 查看磁盘使用情况 df -h du -sh /var/lib/docker/ # 查看网络使用情况 iftop nload

5.3.2 OpenStack服务性能监控

监控OpenStack服务性能：

# 安装OpenStack监控工具 sudo pip3 install python-ceilometerclient # 查看Nova服务性能 openstack compute service list # 查看Neutron服务性能 openstack network agent list # 查看Cinder服务性能 openstack volume service list

5.4 恢复和备份

5.4.1 创建备份

创建OpenStack配置和数据的备份：

# 创建备份目录 mkdir -p ~/openstack-backup # 备份Kolla配置 sudo cp -r /etc/kolla ~/openstack-backup/ # 备份数据库 sudo docker exec mariadb mysqldump -u root --all-databases > ~/openstack-backup/database.sql # 备份Glance镜像 sudo cp -r /var/lib/docker/volumes/glance/_data ~/openstack-backup/glance-images # 压缩备份 tar -czf ~/openstack-backup-$(date +%Y%m%d).tar.gz ~/openstack-backup

5.4.2 恢复备份

从备份恢复OpenStack：

# 解压备份 tar -xzf ~/openstack-backup-YYYYMMDD.tar.gz # 恢复Kolla配置 sudo cp -r ~/openstack-backup/etc/kolla /etc/ # 恢复数据库 sudo docker exec -i mariadb mysql -u root < ~/openstack-backup/database.sql # 恢复Glance镜像 sudo cp -r ~/openstack-backup/glance-images/* /var/lib/docker/volumes/glance/_data/ # 重新部署OpenStack kolla-ansible -i all-in-one deploy

6. 高级主题

6.1 扩展OpenStack

6.1.1 添加计算节点

添加新的计算节点以扩展计算资源：

# 在新节点上安装Clear Linux和必要的软件包 sudo swupd update sudo swupd bundle-add sysadmin-basic network-basic python3-basic containers-basic kvm-host ntp sudo systemctl enable --now docker ntpd # 在控制节点上，更新inventory文件 echo "compute04" >> multinode # 生成SSH密钥并复制到新节点 ssh-keygen ssh-copy-id root@compute04 # 在新节点上部署计算服务 kolla-ansible -i multinode deploy --limit compute04

6.1.2 添加存储节点

添加新的存储节点以扩展存储资源：

# 在新节点上安装Clear Linux和必要的软件包 sudo swupd update sudo swupd bundle-add sysadmin-basic network-basic python3-basic containers-basic storage-utils ntp sudo systemctl enable --now docker ntpd # 在控制节点上，更新inventory文件 echo "storage03" >> multinode # 生成SSH密钥并复制到新节点 ssh-keygen ssh-copy-id root@storage03 # 在新节点上部署存储服务 kolla-ansible -i multinode deploy --limit storage03

6.2 集成其他服务

6.2.1 集成Ceilometer（监控）

集成Ceilometer以监控OpenStack资源使用情况：

# 配置Ceilometer echo "enable_ceilometer: "yes"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml echo "enable_gnocchi: "yes"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml echo "enable_aodh: "yes"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml # 重新部署OpenStack kolla-ansible -i all-in-one reconfigure # 验证Ceilometer服务 openstack meter list

6.2.2 集成Magnum（容器编排）

集成Magnum以提供容器编排服务：

# 配置Magnum echo "enable_magnum: "yes"" | sudo tee -a /etc/kolla/globals.yml # 重新部署OpenStack kolla-ansible -i all-in-one reconfigure # 创建Magnum所需的镜像和模板 openstack coe cluster template create kubernetes-cluster --image fedora-coreos --keypair mykey --external-network public --dns-nameserver 8.8.8.8 --flavor m1.small --docker-volume-size 5 --network-driver flannel --coe kubernetes # 创建Kubernetes集群 openstack coe cluster create k8s-cluster --cluster-template kubernetes-cluster --master-count 1 --node-count 1

6.3 自动化部署

6.3.1 使用Ansible自动化部署

使用Ansible自动化OpenStack部署过程：

# site.yml --- - name: Deploy OpenStack on Clear Linux hosts: all become: yes tasks: - name: Update system command: swupd update - name: Install required bundles command: swupd bundle-add {{ item }} with_items: - sysadmin-basic - network-basic - python3-basic - containers-basic - kvm-host - ntp - name: Start and enable services systemd: name: "{{ item }}" state: started enabled: yes with_items: - docker - ntpd - sshd - name: Install pip command: pip3 install --upgrade pip - name: Install Kolla and Kolla-Ansible pip: name: "{{ item }}" state: present with_items: - kolla-ansible - ansible - name: Create kolla configuration directory file: path: /etc/kolla state: directory owner: "{{ ansible_user }}" group: "{{ ansible_user }}" - name: Copy configuration files copy: src: "{{ item.src }}" dest: "{{ item.dest }}" with_items: - { src: 'globals.yml', dest: '/etc/kolla/globals.yml' } - { src: 'passwords.yml', dest: '/etc/kolla/passwords.yml' } - name: Generate passwords command: kolla-genpwd - name: Run prechecks command: kolla-ansible -i all-in-one prechecks - name: Deploy OpenStack command: kolla-ansible -i all-in-one deploy - name: Run post-deploy command: kolla-ansible post-deploy

6.3.2 使用CI/CD管道

使用CI/CD管道自动化OpenStack部署和管理：

# .gitlab-ci.yml --- stages: - prepare - deploy - test variables: ANSIBLE_HOST_KEY_CHECKING: "False" before_script: - pip3 install ansible kolla-ansible python-openstackclient prepare: stage: prepare script: - ansible-playbook -i inventory prepare.yml only: - master deploy: stage: deploy script: - kolla-ansible -i all-in-one prechecks - kolla-ansible -i all-in-one deploy - kolla-ansible post-deploy only: - master when: manual test: stage: test script: - source /etc/kolla/admin-openrc.sh - openstack compute service list - openstack network agent list - openstack volume service list only: - master dependencies: - deploy