Ubuntu OpenStack 单机部署指南：从零到一的完整实践

引言：为何选择单机部署OpenStack？

OpenStack作为开源的云计算管理平台，广泛应用于企业私有云、混合云场景。对于开发者或小规模团队而言，单机部署OpenStack具有显著优势：成本低、配置灵活、便于测试验证。通过一台物理机或虚拟机，即可模拟完整的OpenStack环境，快速验证架构设计或开发新功能。本文以Ubuntu 22.04 LTS为操作系统，基于OpenStack最新稳定版（如Zed或2023.1），详细讲解单机部署的全流程。

一、环境准备：硬件与软件要求

1.1 硬件配置建议

单机部署OpenStack的硬件需求取决于实际负载，但需满足最低要求：

• CPU：4核及以上（推荐8核，支持虚拟化指令集如Intel VT-x或AMD-V）
• 内存：16GB及以上（推荐32GB，需预留4GB给宿主系统）
• 磁盘：200GB以上（推荐SSD，分为/（50GB）、/var/lib/nova（100GB）、/var/lib/glance（50GB））
• 网络：至少1块千兆网卡（推荐双网卡，一块用于管理，一块用于外部网络）

1.2 软件环境配置

1. 操作系统：Ubuntu 22.04 LTS（需启用universe和multiverse仓库）

   sudo apt update && sudo apt upgrade -y
   sudo apt install software-properties-common
   sudo add-apt-repository universe
   sudo add-apt-repository multiverse

2. 网络配置：静态IP地址（如192.168.1.100），关闭防火墙或仅放行必要端口（22/TCP、5672/TCP、9696/TCP等）。

   sudo nano /etc/netplan/01-netcfg.yaml
   # 示例配置（需根据实际网卡名调整）
   network:
     version: 2
     ethernets:
       ens33:
         dhcp4: no
         addresses: [192.168.1.100/24]
         gateway4: 192.168.1.1
         nameservers:
           addresses: [8.8.8.8, 8.8.4.4]
   sudo netplan apply

3. 依赖包安装：

   sudo apt install -y python3-dev libffi-dev libssl-dev git

二、部署工具选择：DevStack vs 手动安装

2.1 DevStack：快速上手的首选

DevStack是OpenStack官方提供的自动化部署工具，适合单机测试。其特点为：

• 一键部署：通过脚本自动安装所有组件
• 配置灵活：通过local.conf文件自定义服务
• 版本匹配：自动下载与脚本兼容的OpenStack版本

部署步骤：

1. 克隆DevStack仓库：

   git clone https://opendev.org/openstack/devstack
   cd devstack

2. 创建local.conf文件（关键配置）：

   [[local|localrc]]
   # 基本配置
   HOST_IP=192.168.1.100
   ADMIN_PASSWORD=secret
   DATABASE_PASSWORD=$ADMIN_PASSWORD
   RABBIT_PASSWORD=$ADMIN_PASSWORD
   SERVICE_PASSWORD=$ADMIN_PASSWORD
   # 启用核心服务（可按需增减）
   ENABLED_SERVICES=keystone,glance,nova,placement,neutron,horizon,cinder
   # Neutron网络配置（使用Linux Bridge）
   NEUTRON_NETWORK_TYPE=flat

3. 启动部署：

   ./stack.sh

   （过程约20-30分钟，依赖网络速度）

2.2 手动安装：深入理解架构

对于需要定制化部署的场景，手动安装更灵活。主要步骤包括：

1. 数据库安装（MariaDB）：

   sudo apt install -y mariadb-server python3-pymysql
   sudo nano /etc/mysql/mariadb.conf.d/99-openstack.cnf
   # 添加以下内容
   [mysqld]
   bind-address = 0.0.0.0
   default-storage-engine = innodb
   collation-server = utf8_general_ci
   character-set-server = utf8
   sudo systemctl restart mariadb

2. 消息队列安装（RabbitMQ）：

   sudo apt install -y rabbitmq-server
   sudo rabbitmqctl add_user openstack secret
   sudo rabbitmqctl set_permissions openstack ".*" ".*" ".*"

3. Keystone身份服务安装：

   sudo apt install -y keystone
   # 配置/etc/keystone/keystone.conf
   [database]
   connection = mysql+pymysql://openstack:secret@192.168.1.100/keystone
   [token]
   provider = fernet
   sudo keystone-manage db_sync
   sudo keystone-manage fernet_setup --keystone-user keystone --keystone-group keystone
   sudo keystone-manage credential_setup --keystone-user keystone --keystone-group keystone
   sudo keystone-manage bootstrap --bootstrap-password secret \
     --bootstrap-admin-url http://192.168.1.100:5000/v3/ \
     --bootstrap-internal-url http://192.168.1.100:5000/v3/ \
     --bootstrap-public-url http://192.168.1.100:5000/v3/ \
     --bootstrap-region-id RegionOne

（后续需依次安装Glance、Nova、Neutron等组件，步骤类似但配置更复杂）

三、关键配置优化

3.1 网络配置（Neutron）

单机部署通常采用Linux Bridge或Open vSwitch。以Linux Bridge为例：

1. 安装必要组件：

   sudo apt install -y neutron-linuxbridge-agent ebtables

2. 配置/etc/neutron/plugins/ml2/linuxbridge_agent.ini：

   [linux_bridge]
   physical_interface_mappings = provider:ens33
   [vxlan]
   enable_vxlan = false
   [securitygroup]
   enable_security_group = true
   firewall_driver = neutron.agent.linux.iptables_firewall.IptablesFirewallDriver

3. 重启服务：

   sudo systemctl restart neutron-linuxbridge-agent

3.2 存储配置（Cinder）

若需块存储支持，可配置LVM后端：

1. 创建LVM卷组：

   sudo apt install -y lvm2
   sudo pvcreate /dev/sdb  # 假设sdb为空闲磁盘
   sudo vgcreate cinder-volumes /dev/sdb

2. 修改/etc/cinder/cinder.conf：

   [lvm]
   volume_driver = cinder.volume.drivers.lvm.LVMVolumeDriver
   volume_group = cinder-volumes
   target_protocol = iscsi
   target_helper = lioadm

四、验证与故障排查

4.1 基础验证

1. 服务状态检查：

   sudo openstack-service status | grep enabled

2. 创建测试实例：

   # 上传镜像
   openstack image create --file cirros-0.5.2-x86_64-disk.img --disk-format qcow2 cirros
   # 创建网络
   openstack network create --share provider
   openstack subnet create --network provider --subnet-range 192.168.1.0/24 provider-subnet
   # 启动实例
   openstack server create --image cirros --flavor m1.tiny --network provider test-vm

4.2 常见问题解决

1. 端口冲突：检查netstat -tulnp，确保5000（Keystone）、8774（Nova）等端口未被占用。
2. 数据库连接失败：验证/etc/mysql/mariadb.conf.d/99-openstack.cnf中的bind-address是否为0.0.0.0。
3. Neutron代理未启动：检查/var/log/neutron/linuxbridge-agent.log是否有权限错误。

五、扩展建议

1. 资源监控：集成Prometheus+Grafana监控OpenStack服务指标。
2. 高可用：单机部署后，可逐步扩展为多节点集群（使用Pacemaker+Corosync）。
3. 容器化：探索Kolla项目，将OpenStack服务容器化部署。

结语

通过本文的指导，读者可在Ubuntu系统上快速完成OpenStack的单机部署。无论是用于开发测试还是学习云计算技术，这种轻量级部署方式都能提供高效的实践环境。未来，随着对OpenStack架构的深入理解，可进一步探索分布式部署、混合云集成等高级场景。