一、为什么选择OpenStack单机版？

OpenStack作为全球领先的开源云管理框架，其分布式架构通常需要多节点协同工作。但在开发测试、教育演示或小型企业场景中，单机版部署具有显著优势：

1. 资源成本低：无需配置多台物理服务器，一台普通服务器（建议16核CPU、32GB内存、500GB存储）即可运行核心服务。
2. 部署效率高：省略网络分区、高可用配置等复杂步骤，1小时内可完成基础环境搭建。
3. 学习价值大：完整保留OpenStack核心组件（Nova、Glance、Keystone等），适合开发者深入理解云平台工作原理。

典型适用场景包括：

• 开发人员本地测试Cloud Image创建流程
• 高校计算机实验室演示IaaS架构
• 初创企业验证云平台功能可行性

二、部署前环境准备

1. 操作系统选择

推荐使用Ubuntu 22.04 LTS或CentOS Stream 9，两者对OpenStack最新版本（如Zed/2023.1）支持完善。以Ubuntu为例，需配置静态IP并禁用云初始化服务：

# 禁用cloud-init自动网络配置
sudo touch /etc/cloud/cloud-init.disabled
# 配置静态IP（示例）
sudo nano /etc/netplan/01-netcfg.yaml
network:
  version: 2
  ethernets:
    ens3:
      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

2. 依赖包安装

# Ubuntu系统基础依赖
sudo apt update
sudo apt install -y curl git python3-dev libssl-dev libffi-dev \
                   libxslt-dev libxml2-dev libpq-dev postgresql \
                   rabbitmq-server memcached

3. 数据库配置

PostgreSQL作为默认数据库，需创建专用用户和数据库：

CREATE USER openstack WITH PASSWORD 'your_password';
CREATE DATABASE nova_api OWNER openstack;
CREATE DATABASE nova OWNER openstack;
-- 对其他组件（glance、keystone等）重复类似操作

修改/etc/postgresql/14/main/pg_hba.conf，添加：

host    all             openstack      127.0.0.1/32           md5

三、核心组件安装与配置

1. Keystone身份服务

安装并初始化服务：

sudo apt install -y keystone
# 编辑/etc/keystone/keystone.conf
[database]
connection = postgresql://openstack:your_password@localhost/keystone
[token]
provider = fernet
sudo keystone-manage db_sync
sudo keystone-manage fernet_setup --keystone-user keystone --keystone-group keystone
sudo keystone-manage bootstrap --bootstrap-password ADMIN_PASS \
  --bootstrap-admin-url http://controller:5000/v3/ \
  --bootstrap-internal-url http://controller:5000/v3/ \
  --bootstrap-public-url http://controller:5000/v3/ \
  --bootstrap-region-id RegionOne

2. Glance镜像服务

配置存储后端（文件系统示例）：

# /etc/glance/glance-api.conf
[DEFAULT]
registry_url = http://controller:9292
[database]
connection = postgresql://openstack:your_password@localhost/glance
[glance_store]
stores = file,http
default_store = file
filesystem_store_datadir = /var/lib/glance/images/

初始化数据库并启动服务：

sudo glance-manage db_sync
sudo systemctl enable --now glance-api

3. Nova计算服务

配置核心参数：

# /etc/nova/nova.conf
[DEFAULT]
enabled_apis = osapi_compute,metadata
transport_url = rabbit://openstack:RABBIT_PASS@controller
[api_database]
connection = postgresql://openstack:your_password@localhost/nova_api
[database]
connection = postgresql://openstack:your_password@localhost/nova
[vnc]
enabled = true
vncserver_listen = 0.0.0.0
vncserver_proxyclient_address = 192.168.1.100

执行数据库同步：

sudo nova-manage api_db sync
sudo nova-manage cell_v2 map_cell0
sudo nova-manage cell_v2 create_cell --name=cell1 --verbose
sudo nova-manage db sync

四、部署后验证与优化

1. 服务状态检查

# 检查所有OpenStack服务状态
sudo openstack-service status
# 验证API端点
openstack endpoint list
# 测试镜像上传
wget http://download.cirros-cloud.net/0.6.2/cirros-0.6.2-x86_64-disk.img
openstack image create "cirros" --file cirros-0.6.2-x86_64-disk.img \
  --disk-format qcow2 --container-format bare --public

2. 性能优化建议

• 内存调优：在/etc/nova/nova.conf中设置reserved_host_memory_mb=2048
• 存储加速：使用LVM作为后端时，配置[libvirt]/images_type=lvm
• 日志管理：配置/etc/rsyslog.d/openstack.conf集中存储日志

五、常见问题解决方案

1. 数据库连接失败

检查PostgreSQL监听配置和pg_hba.conf规则，确保包含：

host    all             all             127.0.0.1/32            md5

2. 消息队列认证错误

修改/etc/rabbitmq/rabbitmq.conf：

loopback_users.guest = false

重启服务后重新创建openstack用户：

sudo rabbitmqctl add_user openstack RABBIT_PASS
sudo rabbitmqctl set_user_tags openstack administrator
sudo rabbitmqctl set_permissions -p / openstack ".*" ".*" ".*"

3. 计算节点注册失败

检查cell数据库状态：

sudo nova-manage cell_v2 list_cells
# 若cell1显示为down，执行
sudo nova-manage cell_v2 discover_hosts --verbose

六、扩展建议

1. 备份方案：使用pg_dump定期备份数据库，配置/etc/cron.daily/openstack-backup
2. 监控集成：部署Prometheus+Grafana监控套件，采集关键指标如nova_api_request_latencies
3. 升级路径：保留/etc/apt/sources.list.d/openstack.list配置，便于后续版本升级

通过上述步骤，开发者可在4-6小时内完成OpenStack单机版部署，获得完整的IaaS平台功能。建议首次部署后运行openstack stack list验证资源分配，并通过openstack server create --flavor m1.tiny --image cirros --nic net-id=NETWORK_ID test-vm创建测试实例验证功能完整性。