虚拟化与云计算平台构建 第2版

本书以当前主流的虚拟化和云计算平台为例，介绍虚拟化系统和云计算系统的部署与运维，包括 VMware vSphere虚拟化平台、Linux KVM虚拟化平台、oVirt虚拟化平台、Docker容器平台、Kubernetes容器管理平台、OpenShift云计算平台、OpenStack云计算平台、Ceph分布式存储。 本书包含7个项目，分别为使用VMware ESXi 6.7搭建VMware虚拟化平台、使用vCenter Server搭建高可用VMware虚拟化平台、使用CentOS搭建企业级虚拟化平台、部署企业级容器云平台、使用Packstack快速部署OpenStack云计算系统、使用CentOS搭建和运维OpenStack多节点云计算系统、部署和运维Ceph分布式存储。 本书不仅可作为高职院校计算机网络技术、云计算技术应用、大数据技术等专业的教材，还可以作为对VMware虚拟化、KVM虚拟化、Docker容器虚拟化、OpenStack云计算技术和Ceph存储技术感兴趣的读者的技术参考书。

李晨光，2007年至今在山东电子职业技术学院计算机与软件工程系担任教师，负责计算机网络技术、云计算技术与应用及相关专业的专业课教学和实训工作。主要讲授课程：《网络设备配置与管理》、《Linux操作系统》、《虚拟化技术与应用》、《云计算基础架构平台应用》、《云计算开发服务平台应用》、《虚拟化与云计算平台架构》等。 　 指导2010-2020年山东省职业院校技能大赛高职组“计算机网络应用”项目、“信息安全管理与评估”项目、“云计算技术与应用”项目比赛，获得一等奖2项、二等奖2项、三等奖7项。主编教材《虚拟化与云计算平台构建》、《Linux服务管理与应用》、《网络工程设计与实施》（第2版）、参编教材《网络工程设计与实施》（第1版），先后考取思科认证网络工程师CCNA、思科CCAI认证讲师、红帽认证系统管理员RHCSA、H3CNE认证网络工程师、H3CNE认证讲师证书。主持职业教育云计算技术与应用专业教学资源库子项目《云计算基础架构平台应用》课程建设。

前言

项目1 使用VMware ESXi 6.7搭建VMware虚拟化平台1

任务1.1 认识虚拟化与云计算2

1.1.1 什么是服务器虚拟化2

1.1.2 服务器虚拟化的类型3

1.1.3 为什么使用服务器虚拟化3

1.1.4 流行的企业级虚拟化解决方案4

1.1.5 云计算变革5

1.1.6 云计算兴起的推动力6

1.1.7 什么是云计算7

1.1.8 云计算的三大服务模式8

1.1.9 云计算的部署模式8

任务1.2 安装配置ESXi服务器9

1.2.1 VMware vSphere虚拟化架构9

1.2.2 ESXi主机硬件要求12

1.2.3 在VMware Workstation中创建VMware ESXi虚拟机13

1.2.4 安装VMware ESXi15

1.2.5 VMware ESXi的基本设置16

1.2.6 配置VMware Workstation虚拟网络18

任务1.3 使用VMware ESXi Web

Client管理虚拟机19

1.3.1 使用VMware ESXi Web Client连接到VMware ESXi19

1.3.2 在VMware ESXi中创建虚拟机20

1.3.3 安装虚拟机操作系统25

1.3.4 为虚拟机创建快照27

1.3.5 配置虚拟机跟随ESXi主机自动启动28

任务1.4 管理ESXi虚拟网络29

1.4.1 认识ESXi虚拟网络组件29

1.4.2 配置ESXi中虚拟机与物理网络连通31

1.4.3 将ESXi主机的管理流量与虚拟机数据流量分开34

任务1.5 配置ESXi主机使用iSCSI网络存储38

1.5.1 VMware vSphere存储概述38

1.5.2 iSCSI SAN的基本概念39

1.5.3 安装部署Starwind iSCSI目标服务器42

1.5.4 配置ESXi主机连接并使用iSCSI网络存储47

项目总结53

练习题53

项目2 使用vCenter Server搭建高可用VMware虚拟化平台55

任务2.1 部署VMware vCenter Server57

2.1.1 VMware vCenter Server体系结构57

2.1.2 vCenter Server的软硬件要求59

2.1.3 安装VMware vCenter Server59

2.1.4 安装VMware ESXi63

2.1.5 配置iSCSI共享存储64

任务2.2 部署VMware vCenter Server Appliance64

2.2.1 准备ESXi主机65

2.2.2 安装VMware vCenter Server Appliance65

任务2.3 使用vSphere Client管理虚拟机72

2.3.1 创建数据中心、添加主机72

2.3.2 将ESXi连接到iSCSI共享存储75

2.3.3 使用共享存储创建虚拟机81

任务2.4 使用模板批量部署虚拟机89

2.4.1 将虚拟机转换为模板和创建自定义规范89

2.4.2 从模板部署新的虚拟机和将模板转换为虚拟机93

2.4.3 批量部署CentOS 7虚拟机96

任务2.5 使用vSphere vMotion实现虚拟机在线迁移98

2.5.1 实时迁移的作用和原理98

2.5.2 vMotion实时迁移的要求101

2.5.3 配置VMkernel接口支持vMotion102

2.5.4 使用vMotion迁移正在运行的虚拟机103

任务2.6 使用vSphere DRS实现分布式资源调度106

2.6.1 分布式资源调度的作用106

2.6.2 EVC介绍108

2.6.3 创建vSphere群集109

2.6.4 启用vSphere DRS111

2.6.5 配置vSphere DRS规则112

任务2.7 使用vSphere HA实现虚拟机高可用性115

2.7.1 虚拟机高可用性的作用115

2.7.2 vSphere HA的工作原理116

2.7.3 实施vSphere HA的条件119

2.7.4 启用vSphere HA119

2.7.5 验证vSphere HA121

任务2.8 使用vSphere FT实现虚拟机容错123

项目总结123

练习题123

项目3 使用CentOS搭建企业级虚拟化平台125

任务3.1 使用CentOS搭建Linux KVM虚拟化平台126

3.1.1 KVM虚拟化技术简介126

3.1.2 安装带KVM组件的CentOS 7操作平台128

3.1.3 在CentOS 7中安装KVM131

3.1.4 使用virt-manager管理虚拟机131

3.1.5 使用命令行工具管理虚拟机138

任务3.2 部署和使用oVirt 4.3.8142

项目总结142

练习题143

项目4 部署企业级容器云平台144

任务4.1 Docker容器简介145

任务4.2 Docker容器的安装和 使用147

4.2.1 Docker的安装147

4.2.2 Docker镜像的使用148

4.2.3 Docker容器的使用149

任务4.3 Docker仓库的安装和使用150

任务4.4 Docker容器集群与编排153

任务4.5 容器集群管理系统Kubernetes153

4.5.1 Kubernetes 简介153

4.5.2 原生Kubernetes 云平台部署155

4.5.3 使用kubectl运行容器162

任务4.6 开源容器云平台OpenShift164

项目总结164

练习题164

项目5 使用Packstack快速部署OpenStack云计算系统165

任务5.1 OpenStack架构介绍166

5.1.1 OpenStack云计算平台概述166

5.1.2 OpenStack的主要项目和架构关系167

5.1.3 OpenStack部署工具简介167

任务5.2 使用RDO的ALLINONE功能快速安装单个节点的OpenStack170

5.2.1 准备CentOS 7最小化操作系统170

5.2.2 OpenStack的安装准备工作173

5.2.3 安装OpenStack175

任务5.3 OpenStack的基础使用176

5.3.1 配置网卡、上传镜像176

5.3.2 创建外部网络、内部网络和路由器178

5.3.3 运行云主机184

5.3.4 云硬盘管理190

5.3.5 云存储管理192

项目总结194

练习题194

项目6 使用CentOS搭建和运维OpenStack多节点云计算系统195

任务6.1 OpenStack双节点环境准备196

6.1.1 控制节点系统安装196

6.1.2 计算节点系统安装196

6.1.3 节点网络配置197

6.1.4 配置NTP服务199

6.1.5 配置OpenStack源201

6.1.6 配置SQL数据库202

6.1.7 配置消息队列、Memcached和Etcd服务203

任务6.2 配置认证服务Keystone204

6.2.1 安装和配置Keystone204

6.2.2 创建域、项目、用户和角色205

6.2.3 验证配置和创建环境脚本206

任务6.3 配置镜像服务Glance207

6.3.1 创建数据库、Glance服务用户和API端点207

6.3.2 安装和配置Glance208

6.3.3 验证Glance镜像服务209

任务6.4 配置计算服务Nova210

6.4.1 创建数据库、Nova服务用户和API端点211

6.4.2 在控制节点安装和配置Nova服务212

6.4.3 在计算节点安装和配置Nova服务214

6.4.4 验证Nova计算服务217

任务6.5 配置网络服务Neutron217

6.5.1 创建数据库、服务凭证和API端点217

6.5.2 控制节点安装和配置Neutron218

6.5.3 控制节点配置ML2插件219

6.5.4 控制节点配置代理220

6.5.5 控制节点配置Metadata代理、计算服务和完成配置221

6.5.6 计算节点安装和配置Neutron222

6.5.7 计算节点配置Linux Bridge代理、计算服务和完成配置223

6.5.8 验证Neutron网络服务224

任务6.6 配置Dashboard225

6.6.1 安装和配置Dashboard225

6.6.2 创建Provider network、Self-service network和路由器227

6.6.3 在Dashboard中运行云主机228

任务6.7 配置块存储服务Cinder231

任务6.8 使用OpenStack客户端231

项目总结231

练习题231

项目7 部署和运维Ceph分布式存储232

任务7.1 Ceph介绍233

7.1.1 Ceph的基本概念233

7.1.2 Ceph的生态系统234

7.1.3 Ceph的优点235

任务7.2 Ceph Nautilus集群部署235

7.2.1 Ceph集群部署工具235

7.2.2 Ceph集群部署236

任务7.3 Ceph块存储240

7.3.1 Ceph块存储的基本概念240

7.3.2 Ceph块存储的部署与使用240

任务7.4 Ceph对象存储245

7.4.1 Ceph对象存储的基本概念245

7.4.2 Ceph对象存储的部署与使用246

7.4.3 使用Ceph和Owncloud搭建网盘服务253

任务7.5 Ceph文件系统256

任务7.6 将Ceph集成到OpenStack Rocky256

7.6.1 部署Ceph集群和OpenStack系统256

7.6.2 将Ceph集成到OpenStack Rocky257

项目总结263

练习题263