OpenStack

定义

OpenStack 是一系列开源软件项目的组合，而非单一程序，其目标是为公有云与私有云的建设和管理提供软件支撑。项目以 Apache 许可证授权发布，任何人都可以下载、修改和再分发其代码^[6]。

官方文档把它描述为一种“云操作系统”，即通过统一的管理入口控制数据中心内规模庞大的计算、存储与网络资源池，管理员可以经网页控制台操作，终端用户则可借助网页接口自行申请资源^[1][7]。在服务模式上，它对应基础设施即服务，向上层平台与应用提供可编排的虚拟机、裸机和存储能力^[2]。

组成上，OpenStack 由若干可独立安装、也可协同运行的服务构成，涵盖计算、镜像、对象存储、块存储、网络、身份认证、控制台、计量与编排等方向，各服务通过公开的应用程序接口相互调用，除必要的特权管理操作外一般不经内部私有通道通信^[8][1]。

原理

OpenStack 的典型部署按角色划分为控制节点、计算节点、网络节点与存储节点，各节点上运行不同的服务进程，通过消息队列与数据库协作完成调度^[9]。计算服务 Nova 本身不含虚拟化能力，而是借助 libvirt 接口调用底层虚拟机管理程序来创建、启停、迁移和快照实例；调度组件负责把实例分配到合适的物理机上。对象存储服务 Swift 则以多副本方式在多个物理位置保存数据，不依赖 RAID 即可实现冗余，从而支撑海量非结构化数据的存取^[9][10]。

所有服务统一经由身份服务完成认证与授权，用户、项目与角色在此集中管理，各服务的访问入口以端点形式登记，调用方凭令牌访问对应接口^[8][9]。请求的一般路径可概括为：

flowchart LR

U[用户或管理员] --> H[控制台 Horizon / 命令行 / API]

H --> K[身份服务 Keystone 认证授权]

K --> N[计算服务 Nova 调度]

K --> S[对象存储 Swift]

K --> C[块存储 Cinder]

N --> V[虚拟机管理程序上的实例]

C --> V

镜像服务为实例启动提供操作系统映像，既可使用对象存储作为后端，也可另行配置；块存储为实例提供持久化卷，卷与对象两类存储分别面向不同的数据形态^[9][8]。

发展历程

2010 年 3 月前后，Rackspace 着手研发新的开源云平台，NASA 则为其联邦机构用户开发 Nebula 云计算平台；同年 7 月，双方决定合并两条技术路线，共同发起 OpenStack 项目，并在开源大会上正式对外宣布^[10][11]。NASA 捐出负责计算部分的 Nova 代码，Rackspace 捐出支撑其云文件服务的 Swift 代码，项目以 Apache 许可证开源，起步时已获得 20 余家企业和组织的支持^[3][12]。

首个版本 Austin 于 2010 年 10 月 21 日发布，仅包含 Nova 与 Swift 两个项目，代号按英文字母顺序排列，此后大体保持每半年推出一个新版本的节奏^[5][6]。2011 年至 2012 年间，镜像服务 Glance、控制台 Horizon、身份服务 Keystone 与网络服务陆续加入，云平台所需的资源类型趋于完整^[5]。

2012 年，OpenStack 基金会成立，项目从由发起企业主导转向多方参与的开放治理结构，下设理事会、技术委员会与用户委员会^[13][14]。2020 年 10 月，该基金会在开源基础设施峰会上宣布改名为开放基础设施基金会(Open Infrastructure Foundation)，并将 Airship、Kata Containers、StarlingX 等项目纳入旗下，而 OpenStack 仍是其核心项目^[13][15]。2025 年，该基金会宣布加入 Linux 基金会并成为其下属基金会，保留自身的预算、治理与会员费结构^[16]。

应用

私有云与混合云是 OpenStack 最主要的落地场景，企业可在自有数据中心内部署，其代码也可作为厂商发行版的基础，例如红帽的 OpenStack 平台即建立在红帽企业 Linux 之上^[8][4]。瑞士国家超级计算中心曾以 OpenStack 提供基础设施即服务，并以 Swift 构建云对象存储服务^[8]。

科研与电信领域同样有较大规模部署。欧洲核子研究中心(CERN)为支撑大型强子对撞机的计算需求，其 OpenStack 云需要使用超过 30 万个核心，并以容器编排服务托管数百个 Kubernetes 集群^[5]。在电信行业，网络功能虚拟化是 OpenStack 的重要用途，即将路由器、防火墙等专用设备的功能改为在通用硬件上以软件方式运行；中国移动自 2016 年起基于 OpenStack 建设私有云资源池，并曾获得该社区的超级用户称号^[4][17]。

云原生场景下，OpenStack 常与容器编排系统配合使用，前者提供虚拟机与裸机等基础资源，后者在其上调度容器；社区也推出了用于部署 OpenStack 自身组件、把各服务容器化的自动化工具，以降低安装与升级的复杂度^[13][18]。

局限

OpenStack 是一套框架而非开箱即用的成品，用户需要自行组合组件、规划网络与存储方案，并进行大量适配与二次开发才能投入生产，灵活性高但复杂度也高^[19]。运维上，它牵涉服务器、操作系统、分布式存储、虚拟化、网络架构、数据库与消息队列等多类技术，对运维团队的知识面要求较广，规模较大时通常需要多团队协作而非由少数人承担^[20]。

在公有云市场，OpenStack 的存在感相对有限。2015 年至 2017 年间，思科、HPE 与 GoDaddy 等规模较大的 OpenStack 公有云提供方先后退出，主要原因是在成本、扩展性与资源投入上与大型商业公有云服务商竞争困难^[4]。也有观点指出，OpenStack 只覆盖计算、存储与网络等基础能力，大数据、中间件、DevOps 等上层能力需另行搭建和集成，自动化运维、平台自修复等环节也较为分散^[19]。

此外，早期版本的可扩展性曾受到用户质疑，在小规模测试环境中运行正常的配置，扩展到大规模生产环境时往往需要额外调整。这些问题促使社区持续引入容器化部署与自动化运维手段，以降低安装、升级和日常维护的门槛^[18]。

参见

• Kubernetes —— 容器编排系统，常与 OpenStack 配合，由后者提供底层虚拟机与裸机资源。

• 基础设施即服务 —— OpenStack 所对应的云计算服务模式。

• 虚拟化 —— 计算服务借由虚拟机管理程序实现实例运行的基础技术。

• 软件定义网络 —— 网络服务面向租户构建虚拟网络所依托的技术方向。

• 开放基础设施基金会 —— 长期负责 OpenStack 治理与社区运营的基金会组织。

• Linux 基金会 —— 2025 年起 OpenStack 所属基金会加入的开源组织。