OpenStack入门篇（七）之认证服务Keystone

一、Keystone的概述

Keystone是Openstack的组件之一，用于为Openstack家族中的其它组件成员提供统一的认证服务，包括身份验证，令牌的发放和校验，服务列表，用户权限的定义等。Openstack中任何组件均依赖与Keystone提供的服务。

二、Keystone的功能

用户与认证

用户权限与用户行为追踪。

服务目录

为每个组件服务提供一个可用的服务目录和相应的API入口端点。

三、Keystone基本概念

User

使用服务的用户，可以是人，服务或者系统，只要是使用了openstack服务的对象都可以称为用户。当User对OpenStack进行访问时，Keystone会对其身份进行验证。

Project

租户，可以理解为一个人、项目或者组织拥有的资源的合集。在一个租户中可以拥有很多个用户，这些用户可以根据权限的划分使用租户中的资源。

Token

指的是一串比特值或者字符串，用来作为访问资源的令牌。Token中含有可访问资源的范围和有效时间。

Role

角色，用于分配操作的权限。角色可以被指定给用户，使得该用户获得角色对应的操作权限。安全包含两部分：Authentication（认证）和 Authorization（鉴权）

Service

Openstack Service，即Openstack中运行的组件服务。nova，glance都是属于一个服务，需要在keystone上进行创建，指定类型。
创建服务有一个服务，就创建一个endpoint，会根据服务类型去查找那个服务。Service 决定每个 Role 能做什么事情 ，Service 通过各自的 policy.json 文件对 Role 进行访问控制

Endpoint

一个可以通过网络来访问和定位某个Openstack Service的地址，通常是一个URL。例如，Nova需要访问Glance服务去获取Image时，Nova通过访问Keystone拿到Glance的Endpoint，然后通过访问该Endpoint去获取Glance服务，我们可以通过Endpoint的region属性去定义多个region。Endpoint该使用对象分为三类：

1. Admin URL：给admin用户使用，被从常规的访问中分离。
2. Internal URL：Openstack内部服务使用来跟别的服务通信，只能被局域网访问。
3. Public URL：其它用户可以访问的地址，可以被全局访问。
4. User 通过 Endpoint 访问资源和执行操作

Credentials

用于确认用户身份的凭证。

Authentication

确定用户身份的过程。

四、Keystone形象比喻

如果把宾馆比作为Openstack，那么宾馆的中央管理系统就是Keystone，入住宾馆的人就是User 。在宾馆中拥有很多不同的房间，房间提供了不同的服务（Service）。

在入住宾馆前，User需要给出身份证（Credential），中央管理系统（Keystone）在确认User的身份后（Authenticaiton），会给你一个房卡（Token）和导航地图（Endpoint）。

不同VIP（Role）级别的User，拥有不同权限的房卡（Token），如果你的VIP（Role）等级高，你可以享受到豪华的总统套房。

User拿着房卡（Token）和地图（Endpoint），就可以进入特定的房间去享受不同的Services。每一个服务（Services）中都拥有着一些特定资源（Project），例如，按摩服务中可以使用的精油种类和数量。User可以根据自己的权限来使用这些资源。

五、Keystone与其它服务的交互

六、Keystone V3 API特性

Keystone V3 做出了许多变化和改进，我们选取其中较为重要的进行阐述：
将 Tenant 改称为 Project
引入 Domain 的概念
引入 Group 的概念
将 Tenant 改为 Project 并在其上添加 Domain 的概念，这更加符合现实世界和云服务的映射。
V3 利用 Domain 实现真正的多租户（multi-tenancy）架构，Domain 担任 Project 的高层容器。云服务的客户是 Domain 的所有者，他们可以在自己的 Domain 中创建多个 Projects、Users、Groups 和 Roles。通过引入 Domain，云服务客户可以对其拥有的多个 Project 进行统一管理，而不必再向过去那样对每一个 Project 进行单独管理。

Group 是一组 Users 的容器，可以向 Group 中添加用户，并直接给 Group 分配角色，那么在这个 Group 中的所有用户就都拥有了 Group 所拥有的角色权限。通过引入 Group 的概念，Keystone V3 实现了对用户组的管理，达到了同时管理一组用户权限的目的。这与 V2 中直接向 User/Project 指定 Role 不同，使得对云服务进行管理更加便捷。

七、Keystone安装配置

（1）数据库各服务库的创建和授权
tips：配置 OpenStack 身份认证服务前，必须创建一个数据库和管理员令牌。由于其余服务也需要用到数据库，此处将所有的服务所需要的库都进行创建并授权

[root@linux-node1 ~]# mysql -uroot -p
Enter password: 
Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or g.
Your MariaDB connection id is 10
Server version: 10.1.20-MariaDB MariaDB Server

Copyright (c) 2000, 2016, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.

Type 'help;' or 'h' for help. Type 'c' to clear the current input statement.

MariaDB [(none)]> create database keystone;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> create database glance;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> create database nova;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> create database nova_api;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> create database neutron;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> create database cinder;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on keystone.* to 'keystone'@'localhost' identified by 'keystone';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on keystone.* to 'keystone'@'%' identified by 'keystone'; 
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on glance.* to 'glance'@'localhost' identified by 'glance';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on glance.* to 'glance'@'%' identified by 'glance';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on nova.* to 'nova'@'localhost' identified by 'nova';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on nova.* to 'nova'@'%' identified by 'nova';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on nova_api.* to 'nova'@'localhost' identified by 'nova';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on nova_api.* to 'nova'@'%' identified by 'nova';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on neutron.* to 'neutron'@'localhost' identified by 'neutron';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on neutron.* to 'neutron'@'%' identified by 'neutron'; 
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on cinder.* to 'cinder'@'localhost' identified by 'cinder';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> grant all on cinder.* to 'cinder'@'%' identified by 'cinder';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| cinder             |
| glance             |
| information_schema |
| keystone           |
| mysql              |
| neutron            |
| nova               |
| nova_api           |
| performance_schema |
+--------------------+
9 rows in set (0.00 sec)

（2）keystone服务配置:/etc/keystone/keystone.conf

在 [database] 部分，配置数据库访问：
[database]
...
connection = mysql+pymysql://keystone:keystone@192.168.56.11/keystone

在[token]部分，配置Fernet UUID令牌的提供者。
[token] 
... 
provider = fernet
driver = memcache

（3）初始化身份认证服务的数据库，并验证是否初始化成功：

[root@linux-node1 ]# su -s /bin/sh -c "keystone-manage db_sync" keystone
[root@linux-node1 ]# mysql -h 192.168.56.11 -ukeystone -pkeystone -e "use keystone;show tables;"

（4）keystone服务配置:/etc/keystone/keystone.conf

在 [memcache] 部分，配置token缓存到memcache上：
servers = 192.168.56.11:11211

设置memcached开机自启动，并设置监听ip地址
[root@linux-node1 ~]# systemctl enable memcached
[root@linux-node1 ~]# systemctl start memcached
[root@linux-node1 ~]# vim /etc/sysconfig/memcached
PORT="11211"
USER="memcached"
MAXCONN="1024"
CACHESIZE="64"
OPTIONS="-l 192.168.56.11,::1"
[root@linux-node1 ~]# systemctl restart memcached

tips：openstack会经常使用driver驱动，更加灵活地选用多种方式。

（5）查看keystone服务所有的配置

[root@linux-node1 ~]# grep '^[a-z]' /etc/keystone/keystone.conf 
connection = mysql+pymysql://keystone:keystone@192.168.56.11/keystone
servers = 192.168.56.11:11211
provider = fernet
driver = memcache

（6）初始化Fernet key：

[root@linux-node1 ~]# keystone-manage fernet_setup --keystone-user keystone --keystone-group keystone
[root@linux-node1 ~]# keystone-manage credential_setup --keystone-user keystone --keystone-group keystone
[root@linux-node1 ~]# cd /etc/keystone/
[root@linux-node1 keystone]# ll
总用量 140
drwx------ 2 keystone keystone     22 12月  4 11:10 credential-keys
-rw-r----- 1 root     keystone   2303 7月  26 12:47 default_catalog.templates
drwx------ 2 keystone keystone     22 12月  4 11:10 fernet-keys
-rw-r----- 1 root     keystone 113658 12月  4 11:07 keystone.conf
-rw-r----- 1 root     keystone   2639 7月  26 12:48 keystone-paste.ini
-rw-r----- 1 root     keystone   1046 7月  26 12:47 logging.conf
-rw-r----- 1 keystone keystone   9742 7月  26 12:48 policy.json
-rw-r----- 1 keystone keystone    665 7月  26 12:47 sso_callback_template.html

（7）初始化命令bootstrap，初始化自动创建一个admin用户以及相关权限，直接在keystone上进行注册服务，创建endpoint。

[root@linux-node1 ~]# keystone-manage bootstrap --bootstrap-password admin    
    --bootstrap-admin-url http://192.168.56.11:35357/v3/    
    --bootstrap-internal-url http://192.168.56.11:35357/v3/    
    --bootstrap-public-url http://192.168.56.11:5000/v3/   
    --bootstrap-region-id RegionOne

[root@linux-node1 ~]# mysql -h 192.168.56.11 -ukeystone -pkeystone
MariaDB [keystone]> use keystone;
Database changed
MariaDB [keystone]> select * from endpointG
*************************** 1. row ***************************
                id: 20222ecb6eeb4f378035e79c47810b08
legacy_endpoint_id: NULL
         interface: public
        service_id: 436e446b475a46fa978349211d6c64eb
               url: http://192.168.56.11:5000/v3/
             extra: {}
           enabled: 1
         region_id: RegionOne
*************************** 2. row ***************************
                id: 6cc75ee06e5245059e106e89e1643a92
legacy_endpoint_id: NULL
         interface: internal
        service_id: 436e446b475a46fa978349211d6c64eb
               url: http://192.168.56.11:35357/v3/
             extra: {}
           enabled: 1
         region_id: RegionOne
*************************** 3. row ***************************
                id: 7c7b33e8c2ac431aa7380ceeac80fb37
legacy_endpoint_id: NULL
         interface: admin
        service_id: 436e446b475a46fa978349211d6c64eb
               url: http://192.168.56.11:35357/v3/
             extra: {}
           enabled: 1
         region_id: RegionOne
3 rows in set (0.00 sec)

（8）配置apache http服务器
tips：kesytone是python写的，apache有一个wsgi模块，可以通过这个模块和python进行通信。端口为5000和35357，缺省情况下，Kestone服务仍然监听这些端口

①编辑/etc/httpd/conf/httpd.conf 文件，配置ServerName 选项为控制节点：

ServerName 192.168.56.11:80

②创建一个链接到/usr/share/keystone/wsgi-keystone.conf文件

ln -s /usr/share/keystone/wsgi-keystone.conf /etc/httpd/conf.d/

③设置apache开机自启动

[root@linux-node1 ~]# systemctl enable httpd.service
[root@linux-node1 ~]# systemctl start httpd.service

（9）开始使用keystone就需要进行验证，有两种方式连接Keystone：第一种方式使用参数，另外一种方式就通过环境变量方式进行连接。

[root@linux-node1 ~]# vim admin-openstack
export OS_USERNAME=admin
export OS_PASSWORD=admin
export OS_PROJECT_NAME=admin
export OS_USER_DOMAIN_NAME=default
export OS_PROJECT_DOMAIN_NAME=default
export OS_AUTH_URL=http://192.168.56.11:35357/v3
export OS_IDENTITY_API_VERSION=3
[root@linux-node1 ~]# openstack user list
Missing value auth-url required for auth plugin password
[root@linux-node1 ~]# source admin-openstack 
[root@linux-node1 ~]# openstack user list
+----------------------------------+-------+
| ID                               | Name  |
+----------------------------------+-------+
| 5313b45a3c474c7ea18e7272fd037b7d | admin |
+----------------------------------+-------+

（10）创建域、项目、用户、角色
为什么创建service项目？在前面已经概述到一个用户需要属于一个项目（用户组），并且要赋予一种角色（权限）进行管理服务。而其余服务需要连接keystone，需用使用用户名密码连接，那其他服务自然就需要有属于某一个项目，是什么用户，什么角色去连接Keystone。此处默认的域创建为为default，对域的概念不明白可以参考前文。
在这里：我们分别创建了service项目，并配置了默认的域为default。也创建了glance、nova、neutron、cinder用户，并赋予admin角色，使openstack的服务组件可以与Keystone进行通信。

[root@linux-node1 ~]# openstack project create --domain default 
>   --description "Service Project" service
 [root@linux-node1 ~]# openstack project list

常规（非管理）任务应该使用无特权的项目和用户。作为例子，这里采用demo项目和demo用户
创建demo项目，demo用户密码，创建use角色并赋予demo用户user角色

[root@linux-node1 ~]# openstack project create --domain default 
>   --description "Demo Project" demo
[root@linux-node1 ~]# openstack user create --domain default 
>  --password-prompt demo
[root@linux-node1 ~]# openstack role create user
[root@linux-node1 ~]# openstack role add --project demo --user demo user

创建glance、nova、neutron、cinder用户，并赋予admin角色

[root@linux-node1 ~]# openstack user create --domain default 
>  --password-prompt glance

[root@linux-node1 ~]# openstack role add --project service --user glance admin
[root@linux-node1 ~]#  openstack user create --domain default 
>  --password-prompt nova

[root@linux-node1 ~]# openstack role add --project service --user nova admin
[root@linux-node1 ~]# openstack user create --domain default 
>  --password-prompt neutron

[root@linux-node1 ~]# openstack role add --project service --user neutron admin
[root@linux-node1 ~]# openstack user create --domain default 
>  --password-prompt cinder

[root@linux-node1 ~]# openstack role add --project service --user cinder admin
[root@linux-node1 ~]# openstack user list
+----------------------------------+---------+
| ID                               | Name    |
+----------------------------------+---------+
| 23aefbc43cd24bcd8e6a78d527cb1002 | nova    |
| 3c24e5584ce447a0b80c659d6daecd13 | demo    |
| 5313b45a3c474c7ea18e7272fd037b7d | admin   |
| 666df293c18541fcafffffac3b8587fe | glance  |
| cb278a7d54a4470387fe4bd88a64ee95 | neutron |
| d628cec48ab8407494605aa0022dd953 | cinder  |
+----------------------------------+---------+
[root@linux-node1 ~]# openstack project list
+----------------------------------+---------+
| ID                               | Name    |
+----------------------------------+---------+
| 02aaf7ba97114238b1d8169fedabb9be | demo    |
| 21a45d59913d4c05b46ad3ec92e61656 | admin   |
| 56e253935a6049b69140f4aebac8bb6a | service |
+----------------------------------+---------+

（11）验证操作：在安装其他服务之前确认身份认证服务操作
在控制节点（192.168.56.11）上操作这些命令
①因为安全性的原因，关闭临时认证令牌机制，撤销临时环境变量OS_AUTH_URL和OS_PASSWORD

[root@linux-node1 ~]# unset OS_AUTH_URL OS_PASSWORD

②作为 admin 用户，请求认证令牌：

[root@linux-node1 ~]# openstack --os-auth-url http://192.168.56.11:35357/v3   --os-project-domain-name default --os-user-domain-name default   --os-project-name admin --os-username admin token issue

③作为demo 用户，请求认证令牌：

[root@linux-node1 ~]# openstack --os-auth-url http://192.168.56.11:5000/v3   --os-project-domain-name default --os-user-domain-name default   --os-project-name demo --os-username demo token issue

tips：能够正常获取到tonken，说明keystone服务是正常。

（12）创建 OpenStack 客户端环境脚本
① 创建 admin 和 demo项目和用户创建客户端环境变量脚本

[root@linux-node1 ~]# cat admin-openstack 
export OS_USERNAME=admin
export OS_PASSWORD=admin
export OS_PROJECT_NAME=admin
export OS_USER_DOMAIN_NAME=default
export OS_PROJECT_DOMAIN_NAME=default
export OS_AUTH_URL=http://192.168.56.11:35357/v3
export OS_IDENTITY_API_VERSION=3

[root@linux-node1 ~]# cat demo-openstack 
export OS_USERNAME=demo
export OS_PASSWORD=demo
export OS_PROJECT_NAME=demo
export OS_USER_DOMAIN_NAME=default
export OS_PROJECT_DOMAIN_NAME=default
export OS_AUTH_URL=http://192.168.56.11:5000/v3
export OS_IDENTITY_API_VERSION=3
export OS_IMAGE_API_VERSION=2

②加载admin-openrc文件来身份认证服务的环境变量位置和admin项目和用户证书：

[root@linux-node1 ~]# source admin-openstack 

③ 请求认证令牌：

[root@linux-node1 ~]# openstack token issue
+------------+------------------------------------------------------------------------------------+
| Field      | Value                                                                              |
+------------+------------------------------------------------------------------------------------+
| expires    | 2018-01-15 05:09:39+00:00                                                          |
| id         | gAAAAABaXCmDx9x7k_ZU0gCh2qCnfEv0Z4P8MoGWEkUeC19cNKBEEVviW9DV3OM3O53gm3OzJZ_4Wf8OJx |
|            | Q8ErmFV3qUF7GMzfVbCkwaPJAIPQWveopglMWdhKuT4IYNWBQV_frC69agmGKw1NIGSeNgQgdlGkrn7kzQ |
|            | 2u-ThWPFQPXzfAFZq24                                                                |
| project_id | 71c9b608e79546f4b90f710fea475de3                                                   |
| user_id    | fa4237d31d5145f78b87a29fbcc7ec0c                                                   |
+------------+------------------------------------------------------------------------------------+

到此，Keystone服务就算配置完成了。
OpenStack 排查问题的方法主要是通过日志。 
每个 Service 都有自己的日志文件。

Keystone 主要有两个日志： 
keystone.log 和 keystone_access.log 
保存在 /var/log/apache2/ 目录里。

如果需要得到最详细的日志信息，可以在 /etc/keystone/keystone.conf 中打开 debug 选项

八、总结Keystone常见错误

401 #验证失败，keystone相关用户账户密码设置错误,时间不同步，或者输入的项目名称不对
403 #可能未初始化OS_token变量，需要使用source命令使其生效，也可能是配置的配置文件未生效，需要重启相关服务
409 #keystone创建用户，用户已存在
500 #服务器内部错误，服务配置有问题，看日志，检查配置
503 #keystone相关账户密码设置有问题，请将相关的glance账户删除，重新创建即可
服务故障 #相关服务没有起来

Keystone的配置/etc/keystone/keystone.conf总结：
①由于Keystone需要使用数据库，需要配置数据库的连接
②由于需要将token存储到memcache，减少对数据库的访问，需要配置memcached服务器地址和端口
③由于tonken的生成是基于某种算法，此处选用的是fernet方式，需要配置令牌提供者为fernet
④在选用memcache作为缓存token的方式，需要配置驱动方式（driver）