IaaS 资源层详解

IaaS 核心概念

IaaS（Infrastructure as a Service，基础设施即服务）是云计算的最底层服务模式，将计算、存储、网络资源以服务形式提供给用户，用户无需关心底层硬件。

用户视角：
  我要一台 8C/32GB/200GB 的虚拟机，运行 CentOS 7
      ↓
CloudOS IaaS 层：
  1. 调度器选择合适的计算节点
  2. 从镜像服务获取 CentOS 7 镜像
  3. 在 Ceph 上创建 200GB 系统盘
  4. 分配虚拟网卡，接入租户网络
  5. 启动 VM，返回 IP 地址

计算服务（Nova）

虚拟机规格（Flavor）

CloudOS 预置多种规格，也支持自定义：

规格名称	vCPU	内存	系统盘	适用场景
c1.small	1	2GB	40GB	开发测试
c1.medium	2	4GB	40GB	轻量应用
c1.large	4	8GB	40GB	Web 服务
c1.xlarge	8	16GB	40GB	中型应用
m1.large	4	32GB	40GB	内存密集
m1.xlarge	8	64GB	40GB	数据库
g1.large	8	64GB	40GB + GPU×1	AI 推理

VM 生命周期管理

创建(Create)
    ↓
运行(Running) ←→ 暂停(Paused)
    ↓               ↓
关机(Stopped) ←→ 挂起(Suspended)
    ↓
删除(Deleted)

常用操作：

热迁移：VM 不停机迁移到其他计算节点
快照：对 VM 当前状态创建快照，支持回滚
克隆：基于现有 VM 快速创建相同配置的新 VM
调整规格：在线/离线调整 vCPU 和内存

CPU 超分比

CloudOS 支持 CPU 超分（Overcommit），默认比例：

物理 CPU 核数 × 超分比 = 可分配 vCPU 总数

示例：
  物理 CPU：2 × 32 核 = 64 核
  超分比：4:1
  可分配 vCPU：64 × 4 = 256 vCPU

注意：生产环境建议超分比不超过 4:1，数据库等 CPU 密集型应用建议 1:1 或 2:1。

网络服务（Neutron）

网络类型

网络类型	说明	适用场景
平面网络（Flat）	直接映射物理网络，无隔离	管理网络
VLAN 网络	基于 802.1Q VLAN 隔离	传统数据中心
VxLAN 网络	Overlay 隧道，支持大规模隔离	推荐，支持 1600 万租户
GRE 网络	通用路由封装隧道	特殊场景

安全组（Security Group）

安全组是虚拟防火墙，控制 VM 的入站/出站流量：

bash

# 创建安全组
openstack security group create web-sg --description "Web服务器安全组"

# 允许 HTTP/HTTPS 入站
openstack security group rule create web-sg \
  --protocol tcp --dst-port 80 --remote-ip 0.0.0.0/0

openstack security group rule create web-sg \
  --protocol tcp --dst-port 443 --remote-ip 0.0.0.0/0

# 允许 SSH（仅限运维网段）
openstack security group rule create web-sg \
  --protocol tcp --dst-port 22 --remote-ip 10.0.0.0/8

浮动 IP（Floating IP）

浮动 IP 是外部可访问的公网 IP，通过 NAT 映射到 VM 的私有 IP：

外部网络 → 浮动IP(203.0.113.10) → NAT → VM私有IP(192.168.1.100)

负载均衡（LBaaS）

CloudOS 内置负载均衡服务，支持：

协议：HTTP、HTTPS、TCP、UDP
算法：轮询、最少连接、源 IP Hash
健康检查：HTTP/TCP 健康探测
SSL 卸载：在 LB 层终止 SSL，减轻后端压力

存储服务（Cinder/Swift）

块存储（Cinder）

块存储提供类似物理硬盘的存储卷，可挂载到 VM：

bash

# 创建 100GB 数据卷
openstack volume create --size 100 data-vol-01

# 挂载到 VM
openstack server add volume <vm-id> <volume-id>

# 创建卷快照
openstack volume snapshot create --volume data-vol-01 snap-20240101

卷类型（Volume Type）：

类型	后端	IOPS	适用场景
standard	Ceph HDD	~3000	普通应用
ssd	Ceph SSD	~50000	数据库
high-perf	H3C 全闪	~500000	高性能计算

对象存储（Swift/RGW）

对象存储适合存储非结构化数据（图片、视频、备份文件）：

python

import boto3

# 连接 H3C 对象存储（S3 兼容接口）
s3 = boto3.client(
    's3',
    endpoint_url='http://rgw.example.com:7480',
    aws_access_key_id='your-access-key',
    aws_secret_access_key='your-secret-key'
)

# 上传文件
s3.upload_file('local-file.txt', 'my-bucket', 'remote-file.txt')

# 下载文件
s3.download_file('my-bucket', 'remote-file.txt', 'downloaded.txt')

# 列出对象
response = s3.list_objects_v2(Bucket='my-bucket')
for obj in response['Contents']:
    print(obj['Key'], obj['Size'])

镜像服务（Glance）

支持的镜像格式

格式	说明
qcow2	QEMU 写时复制格式，推荐
raw	原始格式，性能最好
vmdk	VMware 格式，迁移用
iso	光盘镜像，用于安装

镜像管理最佳实践

bash

# 上传镜像
openstack image create "CentOS-7.9" \
  --file CentOS-7-x86_64-GenericCloud.qcow2 \
  --disk-format qcow2 \
  --container-format bare \
  --public

# 查看镜像列表
openstack image list

# 设置镜像属性（最小内存要求）
openstack image set --min-ram 1024 <image-id>

IaaS 资源配额管理

CloudOS 通过配额（Quota）限制每个租户的资源使用量：

租户配额示例：
├── vCPU：100 核
├── 内存：200 GB
├── 实例数：50 台
├── 浮动 IP：10 个
├── 安全组：20 个
├── 块存储：10 TB
└── 对象存储：50 TB

bash

# 查看租户配额
openstack quota show <project-id>

# 修改配额
openstack quota set --cores 200 --ram 409600 <project-id>

IaaS 资源层详解 ​

IaaS 核心概念 ​

计算服务（Nova） ​

虚拟机规格（Flavor） ​

VM 生命周期管理 ​

CPU 超分比 ​

网络服务（Neutron） ​

网络类型 ​

安全组（Security Group） ​

浮动 IP（Floating IP） ​

负载均衡（LBaaS） ​

存储服务（Cinder/Swift） ​

块存储（Cinder） ​

对象存储（Swift/RGW） ​

镜像服务（Glance） ​

支持的镜像格式 ​

镜像管理最佳实践 ​

IaaS 资源配额管理 ​

IaaS 资源层详解

IaaS 核心概念

计算服务（Nova）

虚拟机规格（Flavor）

VM 生命周期管理

CPU 超分比

网络服务（Neutron）

网络类型

安全组（Security Group）

浮动 IP（Floating IP）

负载均衡（LBaaS）

存储服务（Cinder/Swift）

块存储（Cinder）

对象存储（Swift/RGW）

镜像服务（Glance）

支持的镜像格式

镜像管理最佳实践

IaaS 资源配额管理