一 什么是keystone

keystone是OpenStack的身份服務(wù)，暫且可以理解為一個(gè)'與權(quán)限有關(guān)'的組件。

二 為何要有keystone

Keystone項(xiàng)目的主要目的是為訪問(wèn)openstack的各個(gè)組件（nova，cinder,glance...）提供一個(gè)統(tǒng)一的驗(yàn)證方式,具體的：

openstack是由眾多組件構(gòu)成的一套系統(tǒng)，該系統(tǒng)的功能是對(duì)外提供服務(wù)，因而我們可以將其定義為一個(gè)‘龐大的軟件’，沒(méi)有軟件不考慮安全因素，Keystone對(duì)于通常的應(yīng)用場(chǎng)景所不同的是他要解決分布式環(huán)境下的統(tǒng)一認(rèn)證。

三 keystone的功能

openstack是一個(gè)SOA架構(gòu)，理論上各子項(xiàng)目獨(dú)立提供相關(guān)服務(wù)，互不依賴，且是分布式的。如nova提供計(jì)算服務(wù)，glance提供鏡像服務(wù)等。

實(shí)際上所有的組件都依賴keystone(單點(diǎn)的)，它集成了三個(gè)功能：

（1）管理身份驗(yàn)證(managing authentication)：驗(yàn)證用戶身份

  (2) 授權(quán)(authorization):基于角色role的權(quán)限管理

（3）服務(wù)目錄(catalog of services)：提服務(wù)目錄(ServiceCatalog：包括service和endpoint)服務(wù)，類似于UDDI服務(wù)的概念，用戶(無(wú)論是Dashboard, APIClient)都需要訪問(wèn)Keystone獲取服務(wù)列表，以及每個(gè)服務(wù)的地址(Openstack中稱為Endpoint)

四 keystone概念詳解

第一部分

User：使用Openstack組件的客戶端可以是人、服務(wù)、系統(tǒng)，任何的客戶端來(lái)訪問(wèn)openstack組件，都需要有一個(gè)用戶名。

Credentials：是用于確認(rèn)用戶身份的憑證，說(shuō)白了就是‘信物’，具體可以是:

• 用戶名和密碼
• 用戶名和API key
• 一個(gè) Keystone 分配的身份token

Authentication：

• 是驗(yàn)證用戶身份的過(guò)程。Keystone 服務(wù)通過(guò)檢查用戶的 Credential 來(lái)確定用戶的身份。
• 最開(kāi)始，使用用戶名/密碼或者用戶名/API key作為credential。當(dāng)用戶的credential被驗(yàn)證后，Kestone 會(huì)給用戶分配一個(gè) authentication token 供該用戶后續(xù)的請(qǐng)求使用。 
• Keystone中通過(guò)Policy（訪問(wèn)規(guī)則）來(lái)做到基于用戶角色(Role)的訪問(wèn)控制。

Token：

• 是一個(gè)數(shù)字字符串，訪問(wèn)資源時(shí)需要"亮出"你的令牌。在keystone中主要是引入令牌機(jī)制來(lái)保護(hù)用戶對(duì)于資源的訪問(wèn)，同時(shí)引入PKI（公鑰基礎(chǔ)實(shí)施）對(duì)令牌加以保護(hù)。
• Token包含了在指定范圍和有效時(shí)間內(nèi)可以被訪問(wèn)的資源。EG. 在Nova中一個(gè)tenant可以是一些虛擬機(jī)，在Swift和Glance中一個(gè)tenant可以是一些鏡像存儲(chǔ)，在Network中一個(gè)tenant可以是一些網(wǎng)絡(luò)資源。

Role：

• 本質(zhì)就是一堆ACL的集合，用于劃分權(quán)限
• 可以通過(guò)給User指定Role，使User獲得Role對(duì)應(yīng)的操作權(quán)限。
• Keystone返回給User的Token包含了Role列表，被訪問(wèn)的Services會(huì)判斷訪問(wèn)它的User和User提供的Token中所包含的Role,及每個(gè)role訪問(wèn)資源或者進(jìn)行操作的權(quán)限。
• 系統(tǒng)默認(rèn)使用管理Role admin和成員Role user（過(guò)去的普通用戶角色是：_member_） 。
• user驗(yàn)證時(shí)必須帶有Project(Tenant)

Policy：

• 對(duì)于Keystone service來(lái)說(shuō)，Policy就是一個(gè)JSON文件，默認(rèn)是/etc/keystone/policy.json。通過(guò)配置這個(gè)文件，Keystone實(shí)現(xiàn)了對(duì)User基于Role的權(quán)限管理。
• OpenStack對(duì)User的驗(yàn)證除了OpenStack的身份驗(yàn)證以外，還需要鑒別User對(duì)某個(gè)Service是否有訪問(wèn)權(quán)限。Policy機(jī)制就是用來(lái)控制User對(duì)Project(Tenant)中資源的操作權(quán)限。

Project(Tenant)：

• 是一個(gè)人、或服務(wù)所擁有的資源集合。不同的Project之間資源是隔離的，資源可以設(shè)置配額。
• 在一個(gè)Project(Tenant)中可以包含多個(gè)User，每一個(gè)User都會(huì)根據(jù)權(quán)限的劃分來(lái)使用Project(Tenant)中的資源。比如通過(guò)Nova創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)要指定到某個(gè)Project中，在Cinder創(chuàng)建卷也要指定到某個(gè)Project中。
• User訪問(wèn)Project的資源前，必須要與該P(yáng)roject關(guān)聯(lián)，并且指定User在Project下的Role，一個(gè)assignment（關(guān)聯(lián)）即：Project-User-Role

Service：即Openstack中運(yùn)行的各個(gè)組件服務(wù)。

Endpoint：

是一個(gè)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)訪問(wèn)和定位某個(gè)Openstack service的地址，通常是一個(gè)URL

不同的region有不同的endpoint（我們可以通過(guò)endpoint的region屬性去定義多個(gè)region）。

當(dāng)Nova需要訪問(wèn)Glance服務(wù)去獲取image 時(shí)，Nova通過(guò)訪問(wèn)Keystone拿到Glance的endpoint，然后通過(guò)訪問(wèn)該endpoint去獲取Glance服務(wù)。

Endpoint 分為三類：

• admin url –> 給admin用戶使用，Port：35357
• internal url –> OpenStack內(nèi)部服務(wù)使用來(lái)跟別的服務(wù)通信，Port：5000
• public url –> 互聯(lián)網(wǎng)用戶可以訪問(wèn)的地址，Port：5000

Catalog：

用戶和服務(wù)可以使用使用keystone管理的catalog，定位到其他的服務(wù)，catalog一個(gè)openstack部署的相關(guān)服務(wù)的集合，每個(gè)服務(wù)都有一個(gè)或者多個(gè)endpoint（即可以訪問(wèn)的url地址），即catalog=services+endpoint。每個(gè)endpoint可以分為三種類型：

admin，internal，public，在生產(chǎn)環(huán)境中，不同endpoint類型位于不同的網(wǎng)絡(luò)來(lái)為不同的用戶使用（提高安全性），比如:

public API:對(duì)整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)可見(jiàn)，這樣客戶就可以方便的管理自己的云了。

admin API:應(yīng)該嚴(yán)格限定只有管理云基礎(chǔ)設(shè)施的組織內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商，才能使用該API

internel API:應(yīng)該被限定只有那些安裝有OpenStack服務(wù)的主機(jī)，才能使用該API

Service與Endpoint關(guān)系介紹：

• 在openstack中，每一個(gè)service都有三種endpoint. Admin, public, internal（創(chuàng)建完service后需要為其創(chuàng)建API EndPoint. ）
• Admin是用作管理用途的，如它能夠修改user/tenant(project)。
• public 是讓客戶調(diào)用的，比如可以部署在外網(wǎng)上讓客戶可以管理自己的云。
• internal是openstack內(nèi)部調(diào)用的。
• 三種endpoints 在網(wǎng)絡(luò)上開(kāi)放的權(quán)限一般也不同。Admin通常只能對(duì)內(nèi)網(wǎng)開(kāi)放，public通?？梢詫?duì)外網(wǎng)開(kāi)放，internal通常只能對(duì)安裝有openstack對(duì)服務(wù)的機(jī)器開(kāi)放。

endpoint舉例

我們使用keystone為服務(wù)5d533c68-d234-11e6-a0d7-0088653ea1ec定制endpoint：

$ keystone endpoint-create \
--region RegionOne \
--service-id=5d533c68-d234-11e6-a0d7-0088653ea1ec \
--publicurl='https://public-ip:8776/v1/%(tenant_id)s' \
--internalurl='https://management-ip:8776/v1/%(tenant_id)s' \
--adminurl='https://management-ip:8776/v1/%(tenant_id)s'

然后你可以配置 OpenStack service 使用另一個(gè) service 的 endpoint 的 internalurl 去訪問(wèn)另一個(gè)資源。

Regions：

openstack支持多個(gè)可擴(kuò)展的regions，OpenStack的支持可擴(kuò)展的多個(gè)區(qū)域。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，一般使用管理網(wǎng)絡(luò)ip地址作為所有endpoint類型(三種api)的ip，且所有的endpoint類型(三種api)都使用一個(gè)區(qū)域，即regionone區(qū)。

每個(gè)你部署的openstack服務(wù)都需要綁定endpoint（存儲(chǔ)在keystone中）來(lái)提供服一個(gè)服務(wù)的入口，因而我們第一需要部署的組件就是keystone。

V3新增的概念：

• Tenant 重命名為 Project
• 添加了 Domain 的概念
• 添加了 Group 的概念

第二部分

keystone管理和保存了user信息，管理user相關(guān)的tenant，role,group和domain等；用戶credential的存放,驗(yàn)證，token管理,下圖是各部分關(guān)系

第三部分

User: has account credentials, is associated with one or more projects or domains

Group: a collection of users, is associated with one or more projects or domains

Project: unit of ownership in OpenStack, contains one or more users

Domain: unit of ownership in OpenStack, contains users, groups and projects

Role: a first-class piece of metadata associated with many user-project pairs.

Token: identifying credential associated with a user or user and project

Extras: bucket of key-value metadata associated with a user-project pair.

Rule: describes a set of requirements for performing an action.

注意：user2,user3,user4的關(guān)系同user1一樣，也可以屬于一個(gè)或者多個(gè)group，此處為了圖示簡(jiǎn)潔，省去了它們的連線

五 keystone內(nèi)包含的組件

keystone包含三類組件：

1 Server

使用RESTful接口（三種api）提供認(rèn)證和授權(quán)服務(wù)的集中式server

2 Drivers

指的是被集成到server內(nèi)的驅(qū)動(dòng)或者服務(wù)后端，它們被用來(lái)在openstack組件之外的庫(kù)中訪問(wèn)身份信息（言外之意：mysql并不屬于openstack的組件/服務(wù)），并可能已經(jīng)存在于openstack部署的架構(gòu)中（比如, SQL databases or LDAP servers).

3 Modules

中間件運(yùn)行在正在使用認(rèn)證服務(wù)的openstack組件的地址空間，這些模塊(中間件)攔截服務(wù)請(qǐng)求，提取用戶的credentials，并且把它們發(fā)送給server去認(rèn)證授權(quán)，在openstack中間件與openstack組件直接的整合操作使用Python Web Server Gateway Interface，即wsgi，詳見(jiàn)http://www.cnblogs.com/linhaifeng/p/6268615.html

六 keystone與openstack其他服務(wù)的關(guān)系 

七 keystone與其他組件協(xié)同工作流程

keystone是用戶與云平臺(tái)交互的第一個(gè)服務(wù)，一旦認(rèn)證通過(guò)，用戶就會(huì)使用自己的身份來(lái)訪問(wèn)其他的opnestack服務(wù)，同樣，被訪問(wèn)的openstack服務(wù)會(huì)去跟keystone再次確認(rèn)用戶(不能只能用戶的片面之詞)并且通過(guò)keystone可以發(fā)現(xiàn)其他服務(wù)(catalog的原因)，keystone的還可以整合其他的用戶管理系統(tǒng)，比如LDAP

八 keystone工作流程詳解

（1） User從Keystone獲取令牌以及服務(wù)列表；

（2） User訪問(wèn)服務(wù)時(shí)，亮出自己的令牌。

（3）相關(guān)的服務(wù)向Keystone求證令牌的合法性。

用戶alice登錄keystone系統(tǒng)（password或者token的方式），獲取一個(gè)臨時(shí)的token和catalog服務(wù)目錄（v3版本登錄時(shí)，如果沒(méi)有指定scope，project或者domain，獲取的臨時(shí)token沒(méi)有任何權(quán)限，不能查詢project或者catalog）。

alice通過(guò)臨時(shí)token獲取自己的所有的project列表。

alice選定一個(gè)project，然后指定project重新登錄，獲取一個(gè)正式的token，同時(shí)獲得服務(wù)列表的endpoint，用戶選定一個(gè)endpoint，在HTTP消息頭中攜帶token，然后發(fā)送請(qǐng)求（如果用戶知道project name或者project id可以直接第3步登錄）。

消息到達(dá)endpoint之后，由服務(wù)端（nova）的keystone中間件（pipeline中的filter：authtoken）向keystone發(fā)送一個(gè)驗(yàn)證token的請(qǐng)求。（token類型：uuid需要在keystone驗(yàn)證token，pki類型的token本身是包含用戶詳細(xì)信息的加密串，可以在服務(wù)端完成驗(yàn)證）

keystone驗(yàn)證token成功之后，將token對(duì)應(yīng)用戶的詳細(xì)信息，例如：role，username，userid等，返回給服務(wù)端（nova）。

服務(wù)端（nova）完成請(qǐng)求，例如：創(chuàng)建虛擬機(jī)。

服務(wù)端返回請(qǐng)求結(jié)果給alice。

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