一、环境准备与系统要求

1.1 硬件配置建议

单机部署OpenStack需满足最低硬件要求：CPU核心数≥4（建议8核），内存≥16GB（生产环境建议32GB+），磁盘空间≥200GB（推荐SSD）。对于虚拟机环境，需启用嵌套虚拟化支持（Intel VT-x/AMD-V），可通过grep -E "vmx|svm" /proc/cpuinfo验证。

1.2 操作系统选择

推荐使用Ubuntu 22.04 LTS（Jammy Jellyfish），其长期支持特性可保障环境稳定性。安装时选择最小化安装（Minimal Install），避免不必要的桌面环境占用资源。系统安装后需更新软件包：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

1.3 网络配置要点

单机环境需配置至少两个网络接口：

• 管理网络（10.0.0.0/24）：用于OpenStack组件通信
• 实例网络（192.168.1.0/24）：虚拟机实例通信

编辑/etc/netplan/00-installer-config.yaml示例配置：

network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    ens3:
      dhcp4: no
      addresses: [10.0.0.10/24]
      gateway4: 10.0.0.1
      nameservers:
        addresses: [8.8.8.8, 8.8.4.4]
    ens4:
      dhcp4: no
      addresses: [192.168.1.1/24]

应用配置：sudo netplan apply

二、OpenStack组件安装

2.1 DevStack安装方式

DevStack是官方推荐的快速部署工具，适合开发测试环境。克隆仓库并创建配置文件：

git clone https://opendev.org/openstack/devstack
cd devstack
cat > local.conf <<EOF
[[local|localrc]]
ADMIN_PASSWORD=secret
DATABASE_PASSWORD=\$ADMIN_PASSWORD
RABBIT_PASSWORD=\$ADMIN_PASSWORD
SERVICE_PASSWORD=\$ADMIN_PASSWORD
HOST_IP=10.0.0.10
FLOATING_RANGE=192.168.1.0/24
FLAT_INTERFACE=ens4
EOF

2.2 组件选择策略

单机环境建议启用核心组件：

• Nova（计算服务）
• Glance（镜像服务）
• Neutron（网络服务）
• Keystone（认证服务）
• Horizon（仪表盘）

通过LOCALRC变量控制服务范围：

ENABLE_HEAT=False
ENABLE_CINDER=False

2.3 安装过程详解

执行安装脚本前需安装依赖：

sudo apt install -y git python3-pip
./stack.sh

安装过程约30-60分钟，完成后会显示管理URL和凭据。常见问题处理：

• 端口冲突：检查80/443/5000等端口占用
• 依赖缺失：执行sudo apt --fix-broken install
• 网络不通：验证ip route和防火墙规则

三、核心服务配置

3.1 镜像服务（Glance）配置

上传测试镜像：

wget https://cloud-images.ubuntu.com/jammy/current/jammy-server-cloudimg-amd64.img
openstack image create "Ubuntu 22.04" \
  --file jammy-server-cloudimg-amd64.img \
  --disk-format qcow2 --container-format bare \
  --public

3.2 计算服务（Nova）优化

调整超售比例（/etc/nova/nova.conf）：

[compute]
cpu_allocation_ratio=16.0
ram_allocation_ratio=1.5

重启服务生效：

sudo systemctl restart nova-compute

3.3 网络服务（Neutron）配置

创建扁平网络：

openstack network create --share --provider-network-type flat \
  --provider-physical-network physnet1 flat-net
openstack subnet create --network flat-net \
  --subnet-range 192.168.1.0/24 \
  --allocation-pool start=192.168.1.100,end=192.168.1.200 \
  --gateway 192.168.1.1 flat-subnet

四、实例创建与管理

4.1 虚拟机创建流程

生成SSH密钥对：

ssh-keygen -t rsa -f ~/my_key
openstack keypair create --public-key ~/my_key.pub my_key

启动实例：

openstack server create --flavor m1.small \
  --image "Ubuntu 22.04" --network flat-net \
  --key-name my_key test-vm

4.2 常见问题处理

• 实例卡在Building状态：检查/var/log/nova/nova-compute.log
• 网络不通：验证安全组规则和Neutron代理状态
• 存储错误：检查/var/lib/nova/instances权限

4.3 性能调优建议

• 调整实例类型参数（/etc/nova/flavor.d/）：

  [m1.small]
  flavor_id = 1
  name = m1.small
  ram = 2048
  vcpus = 1
  disk = 20

• 启用KVM加速：在/etc/nova/nova-compute.conf中设置：

  [libvirt]
  virt_type = kvm

五、维护与升级

5.1 日常维护操作

关键日志文件位置：

• /var/log/nova/：计算服务日志
• /var/log/neutron/：网络服务日志
• /var/log/keystone/：认证服务日志

5.2 版本升级流程

1. 备份数据库：

   mysqldump -u root -p keystone > keystone_backup.sql

2. 更新软件包：

   sudo apt update && sudo apt upgrade openstack-*

3. 执行数据库迁移：

   sudo nova-manage db sync

5.3 故障恢复策略

• 服务无法启动：检查journalctl -u nova-api
• 数据损坏：使用openstack-db-purge工具清理
• 配置丢失：从/etc/openstack-release获取版本信息

六、高级应用场景

6.1 容器化部署

使用MicroStack实现轻量化部署：

curl -L https://microstack.run/install | bash
microstack init --auto --control

6.2 多节点扩展准备

修改local.conf添加控制节点配置：

SERVICE_HOST=10.0.0.10
MYSQL_HOST=10.0.0.10
RABBIT_HOST=10.0.0.10

6.3 监控集成方案

部署Prometheus+Grafana监控：

sudo apt install prometheus grafana

配置Nova导出器：

# /etc/prometheus/prometheus.yml
scrape_configs:
  - job_name: 'nova'
    static_configs:
      - targets: ['127.0.0.1:9102']

本指南完整覆盖了Ubuntu系统上OpenStack单机部署的全流程，从环境准备到高级应用均提供了可操作的解决方案。实际部署时建议先在虚拟机环境中验证，再迁移到物理服务器。对于生产环境，需考虑添加高可用组件和备份机制。