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Rédigée par : AL Morchid Chaymae 1 OpenStack Installation et configuration d’un outil de Cloud Computing hkk (Février 2020)

OpenStack - HMDServices · Le concept du Cloud Computing est en évolution. Nous vous présente les différentes techniques du Cloud Computing, ses modèles ainsi que la relation

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Rédigée par : AL Morchid Chaymae

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OpenStack

Installation et configuration d’un outil de Cloud

Computing

hkk

(Février 2020)

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Rédigée par : AL Morchid Chaymae

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Introduction générale

Le développement remarquable du Cloud Computing, ces dernières années, suscite de plus

en plus l’intérêt des différents utilisateurs d'Internet et de l’informatique qui cherchent à

profiter au mieux des services et des applications disponibles en ligne à travers le web en

mode services à la demande et facturation à l’usage. C’est un nouveau modèle

économique.

En effet, le modèle promet un changement dans le mode d’investissement et d’exploitation

des ressources IT. Avec le Cloud, les organisations, institutions et entreprises n’ont plus

besoin d’investir lourdement dans des ressources informatiques, nécessairement limitées,

et nécessitant une gestion interne lourde et coûteuse. Aujourd’hui elles ont le choix de

migrer vers un modèle Cloud Computing où elles peuvent acheter ou louer des ressources

en ligne. Ce modèle leur épargne les coûts de gestion interne puisque les ressources

informatiques sont administrées au niveau du fournisseur du Cloud.

La disponibilité des services en ligne donne aussi la possibilité de ne plus s’approprier

d’équipements informatiques mais de payer les frais en fonction de l’utilisation des

ressources. Ce modèle attire déjà un grand nombre d’entreprises notamment les petites et

moyennes entreprises « PME » et les très petites entreprises « TPE ».

Ce modèle informatique offre également la modularité des ressources informatiques (hard

et soft) et leur disponibilité, en terme de volume et dans le temps, selon les besoins du

client et à sa demande. Dans un contexte économique où les entreprises cherchent à

rentabiliser au maximum les investissements et à limiter les coûts d’exploitation, le Cloud

Computing se présente comme étant la solution de demain.

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Introduction

Le concept du Cloud Computing est en évolution. Nous vous présente les différentes

techniques du Cloud Computing, ses modèles ainsi que la relation qui existe entre le Cloud et

la virtualisation.

En fait, le but c’est pour expliquer les raisons pour lesquelles OpenStack soit la bonne

solution.

Le Cloud Computing

1. Qu’est ce que le Cloud Computing ?

Le Cloud Computing fait référence à des ressources informatiques utilisées à la demande,

grâce à Internet, et repose sur des infrastructures distantes, mutualisées et interconnectées. Cet

environnement virtualisé a vocation à délivrer rapidement différentes ressources et services de

manière élastique, en fonction des besoins des utilisateurs client.

2. Modèle de services du Cloud Computing

Le Cloud Computing peut être décomposé en trois couches :

Applicative (SaaS, Software as a Service)

Platform (PaaS, Platform as a Service)

Infrastructure (IaaS, Infrastructure as a Service)

La Figure 1 représente les différentes couches de la moins visible pour les utilisateurs finaux à

la plus visible : l’infrastructure as a Service « Iaas » est plutôt gérée par les architectes

réseaux, la couche « PaaS » est destinée aux développeurs d‟applications et finalement le

logiciel comme un service « SaaS » est le « produit final » pour les utilisateurs.

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a) SaaS

Le logiciel en tant que service, appelé en anglais Software as a Service (SaaS), est la

couche visible du Cloud Computing par l’utilisateur final. Elle repose sur la mise à

disposition à travers internet d’applications à la gestion des ressources humaines,

compatibilité, messagerie, en contrepartie d’un abonnement calculé en fonction du

nombre d’utilisateurs. Le service se charge de déploiement, de stockage, de la

maintenance et de la sauvegarde de données. Bien que le mode du fonctionnement des

applications et la configuration de certains services sont imposés par le fournisseur, le

client de son côté bénéficie comme-même d’une fourniture à la demande etquasi-

instantanée des service souhaités sans aucun frais en immobilisation (serveurs et

licences) et sans le moindre déploiement ou maintenance à assurer.

b) PaaS

La plateforme comme étant un service (PaaS), est la plateforme d’exécution, de

déploiement et de développement des applications.

Le fournisseur se charge de fournir au client l’environnement d’exécution, l’intégration

SOA, les bases de données, les serveurs, la virtualisation, le stockage et les réseaux. A

son tour, le client n’a qu’exploiter cette plateforme pour développer ses propres

applications.

Donc le mode PaaS diffère du mode SaaS par le fait que le client ne demande pas de

son fournisseur une application déjà prête mais plutôt une plateforme hébergée sur le

Cloud pour développer lui-même sa propre application en exploitant cette

Figure 1 : Modèle de services Cloud Computing

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plateforme.Entre autres exemples de fournisseurs PaaS, il y a Windows Azure de

Microsoft, AppEngine de Google. Chaque fournisseur propose des environnements de

développement différents : Google App Engine se limite à Java et Python,tandis que

Windows Azure permet de travailler avec les langages.NET, PHP, Pyhton,Ruby et

Java.

c) IaaS

Infrastructure as a service ou l’infrastructure en tant que service en français est une des

couches du Cloud Computing.

C’est un modèle où l’entreprise dispose d’une infrastructure informatique

(serveurs,stockage, réseau) qui se trouve en fait chez le fournisseur. Cependant, elle y a

accès sans restriction, comme si le matériel se trouvait dans ses locaux. Ceci permet à

l’entreprise de s’affranchir complètement de l’achat et de la gestion du matériel.

L‟entreprise exploite le matériel comme un service à distance. Cette couche

permet à l’entreprise de se concentrer en premier sur ses processus métiers sans se

préoccuper du matériel.

Pour simplifier ces différentes définitions, on peut retenir qu’avec le SaaS le client

demande une application, avec le PaaS il construit ses applications et finalement l’IaaS

permet d’héberger le tout.

d) Cloud et virtualisation

La virtualisation est un mécanisme informatique qui consiste à faire fonctionner

plusieurs systèmes, serveurs et/ou applications, sur un même serveur physique. La

virtualisation est le concept de base du Cloud Computing. Cette technologie permet une

gestion optimisée des ressources matérielles en disposant de plusieurs machines

virtuelles sur une machine physique. Certains noms tels que VMware ou VirtualBox

sont désormais relativement familiers.

e) L’isolation

L’isolation permet de diviser un système d’exploitation en plusieurs espaces mémoires

ou encore contextes. Chaque contexte est géré par le SE hôte. Cette isolation permet de

faire tourner plusieurs fois la meme application prévue pour ne tourner qu‟une seule

fois par machine.

Les programmes de chaque contexte ne sont capables de communiquer qu’avec les

processus et les ressources associées à leur propre contexte. L’isolation est uniquement

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liée aux systèmes Linux.

Figure 2 : Architecture de la technique d’isolation

3. Modes de déploiement

Le concept de Cloud Computing est encore en évolution. On peut toutefois dénombrer

quatre types de Cloud Computing :

Cloud public

Souple et ouverte gérée par un fournisseur tiers Plusieurs utilisateurs (individuels ou

entreprises) peuvent y accéder via Internet de multiples entités se partagent les mêmes

ressources informatiques. C’est la solution de Cloud Computing grand public, dans le

sens ou il est utilisé majoritairement par les «services Cloud » offerts par les principaux

acteurs du secteur:

o Google

o Force et Saleforce

o Amazon

o Windows Azure

Les principaux services « grand public » (Gmail, Google Apps, Flickr, etc) et

professionnels (Saleforce, Amazon, etc) en mode SaaS, sont majoritairement sur des

Cloud publics.

Cloud privé

Il s’agit d’un Cloud Computing sécurisé et dédié à une ou des entités bien identifiée(s)

(une entreprise et ses filiales. un organisme). On crée dans ce but un parc de machines

virtuelles, ainsi qu’un réseau local isolé, auquel on aura accès par l’intermédiaire d’une

connexion sécurisée de type VPN.

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Un service d’authentification (SSL, Secure Data Connector, …) est également

fourni.Hormis le fait de rassurer les entreprises sur les incertitudes quant à la sécurité et

à la confidentialité des données sur des environnements de Cloud Computing, ainsi que

pour les DSIs (Directeur des systèmes d’information) qui ne souhaitent pas externaliser

certains éléments de leur système d’information, le Cloud privé peut s’avérer

judicieux.De même pour les entités qui possèdent déjà un grand nombre de serveurs (ou

Datacenter)et/ou souhaite passer à une architecture de type SOA.

Pour mieux illustrer ce type de Cloud Computing on va présenter deux visions du

Cloud privé:

(i) en premier lieu la vision de Cloud (Figure 3)

(ii) (ii) en second lieu, la vision de l’hébergeur (Figure 4)

Pour un hébergeur, un “Private Cloud” est le fait d’allouer à un client un

ensemble de ressources (CPU, Mémoire, Disque, Réseau, etc.) pour l’exploiter dans la

mise en place d’une IaaS à la demande.

Dans le cas du déploiement en interne, l’entreprise reste propriétaire de tout - du

matériel et des logiciels - et est aussi responsable de la gestion de la disponibilité. De ce

fait, une restructuration des services informatiques de l’entreprise peut s’avérer

indispensable.

Figure 3

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Cloud hybride

En général, on entend par Cloud hybride (ou encore Cloud mixte) l’utilisation d’un(ou

plusieurs) Cloud(s) privé(s) et public(s). On peut noter que Microsoft propose une

stratégie S+S (Software+Services).

Il définit ainsi le Cloud privé avec des exemples comme le ERP ou SCM et le Cloud

public avec des exemples comme l’e-mail et au croisement des deux comme le CRM.

Figure 4

Figure 5 : Vision VMware illustrant le concept de Cloud hybride

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Cloud communautaire

Le modèle communautaire est constitué d’une infrastructure partagée par plusieurs

organisations ayant des préoccupations communes (justice, éducation, santé,

industrie,culture, etc.).

Il est très important de noter que c’est le seul modèle de Cloud qui garantit

actuellement,la localisation et le contrôle total des données transitant sur le réseau

Choix du Cloud utilisé

La solution optimale était d’adopter le Cloud privé (IaaS) comme une première étape

pour l’adaptation du Cloud Computing dans la IIT vue que les données sont très

critiques et le Cloud privé assure le contrôle total de données et d’applications.

Il dissipe ainsi les préoccupations en matière de sécurité et du contrôle de données. De

plus, le Cloud privé consolide les ressources informatiques distribuées et les virtualisent

dans le Datacenter.

La Société peut ainsi gérer ces ressources de manière plus rentable tout en fournissant

des services plus rapidement.

Le paragraphe suivant sera consacré pour montrer les différentes solutions de création

du Cloud privé open source existants pour ce projet.

4. Les solutions Open Source pour la création d’un nuage privé

Il existe désormais un certain nombre de solutions open source, tels que :

Eucalyptus

Issue d’un projet de recherche de l’université de Californie, cette plate-forme Cloud

open source est certainement la plus connue, car intégrée dans Ubuntu Server et Debian.

Ecrite en C, Java et Python, elle permet de créer des Cloud Iaas (Infrastructure as a

service) de type privé ou hybride et supporte des machines virtuelles Linux ainsi qu’

hyperviseurs Xen et KVM.

OpenNebula

Cette plateforme purement open source permet de déployer des Cloud privés,

hybrides et publics. Ecrite en C++, Ruby et Shell, elle supporte les hyperviseurs

Xen,KVM et VMware. Le support de Virtualbox est prévu. Par ailleurs,

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OpenNebula est soutenu par le projet européen Réservoir, qui propose une

architecture complète pour la gestion de Datacenter et la création de services

Cloud.

Nimbus

Issu du monde de la recherche, Nimbus permet de déployer un Cloud de type

Iaas.Diffusée sous licence Apache 2.0, cette plate-forme supporte les hyperviseurs Xen

et KVM.

OpenStack

OpenStack est un ensemble de projets de logiciels open source que les entreprises

/fournisseurs de services peuvent utiliser pour configurer et gérer leur infrastructure de

stockage Cloud de calcul.

Rackspace et la NASA sont les principaux contributeurs initiaux de la pile. Rackspace a

contribué par leur plate-forme "Cloud Files" (code) pour alimenter la partie du stockage

d’objets de l’OpenStack, tandis que la NASA a apporté leur plate-forme

«nébuleuse» (code) pour alimenter la partie Compute.

OpenStack consortium a réussi à avoir plus de 150 membres, dont Canonical, Dell,

Citrix, etc. OpenStack supporte les hyperviseurs Xen, XenServer/XCP, KVM, UML

(User-Mode Linux), VMware ESXi/ESX et Hyper-V.

Composantes d’OpenStack :

Il existe actuellement cinq composantes essentielles d’OpenStack sont :

OpenStack Compute (Nova) : provisionner et contrôler un large

réseau de ressources virtuelles (machine, réseau, stockage)

OpenStack Object Storage(Swift) : créer une plateforme de stockage

hautement disponible à l’aide de serveurs standards.

Openstack Service Image(Glance) : gérer et organiser un large catalogue

d’images de machines.

Openstack Block Storage (Cinder) : Offrir des volumes de stockage pour

«Compute».

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Openstack Dashboard (Horizon) : fournir une interface web pour pouvoir

exploiter les autres services d’OpenStack. Pour plus de détails voir la

Figure 6.

Figure 6 : Composants d’OpenStack

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Synthèse

Eucalyptus

OpenNebula

Nimbus

OpenStack

Produit par

-Apparu au début par

l‟université Santa Barbara de

l‟université de Californie

-Eucalyptus

System Company

L’union

Européenne

Chercheur

s de

l‟université

de chicago

Rackspace, NASA, Dell,

Citrix, Cisco, Canonical et

plus que 50 autres

organisations

But

Une réponse open source

pour le Cloud commerciale

EC2

Un Cloud

privé pure

Solution

scientifique

du Cloud

Computing

Créer et offrir des

fonctionnalités de Cloud

Computing en utilisant un

logiciel open source

fonctionnant sur du matériel

standard

Architecture

-Hiérarchique

-Cinq composants

-Supporte multiple cluster

-Minimum deux serveurs

-Centralisé

-Trois

composants

-Minimum deux serveurs

-Centralisé

-Trois composants

-Minimum

deux

serveurs

Intégration des deux

composants OpenStack

compute

Domaine

d’utilisation

Les entreprises Les chercheurs dans le domaine de Cloud Computing et de la virtualisation

Les communautés scientifiques (moins intéressés par les techniques internes du système)

Les sociétés, les fournisseurs

de services, les chercheurs et

les centres de données

mondiaux qui cherchent à

grande échelle leurs Cloud

privés ou publiques

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Systèmes

d’exploitation

supports

Linux (Ubuntu, Fedora, CentOS, OpenSUSE et Debian)

Linux (Ubuntu,

RedHat

Entreprise Linux,

Fedora et SUSE

Linux Entreprise

Server)

La plupart des distributions Linux

-Linux et récemment

Windows

-Exige x86 processor

Langage de

Programmation

Java, C et Python Java, Ruby et

C++

Python et Java Python

Stockage

Walrus -GridFTP,

Comulus

(version

récente de

GridFTP

-XCP

-SCP

-SQLite3

OpenStack Storage

Réseau

Serveur DHCP installé sur le cluster controller

Configuration

manuelle par

l‟administrateur

Serveur DHCP installé sur chaque nœud

OpenStack Compute

Interface

utilisateur

-EC2 WS API

-Outils tel que : HybridFox, ElasticFox

-EC2 WS API

-OCCI API

-EC2 WS API

-Nimbus WSRF

Interface Web

Sécurité niveau

utilisateur

-Téléchargeable à travers

l‟interface Web qui contient

certificats

-Connexion HTTPS

Authentification

Sécurité niveau

administrateur

-Connexion SSH

-Root exigé

-Root

seulement si

nécessaire

(selon les

droits d‟accès)

-Connexion SSL

-Intègre Globus (certification)

-Connexion SSH

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Equilibrage de

Charge

Le Cloud

Controller

Nginx Le context broker

Le Cloud Controller

Tolérance aux

pannes

Séparation des clusters controllers

Database

backend

(enregistre les

informations des

machines

virtuelles)

Vérification périodique des nœuds du Cloud

Replication

Pour ce projet l’OpenStack est la bonne solution puisque :

C’est une solution Open Source sécurisée, modulaire et innovante

C’est une véritable alternative aux solutions propriétaires existantes, souvent très

coûteuses

Il propose de nouvelles solutions pré-packagées qui rendront la solution plus

accessible

Solution interopérable qui s’adapte à tout type d’infrastructures existantes avec la

possibilité d’évoluer vers un Cloud hybride donnant le choix de la plate forme du

Cloud publique.

Conclusion

Cette partie, a clarifié en premier lieu le Cloud Computing,ses modèles, ses modes de

fonctionnement et la technologie de virtualisation. Ainsi elle a présenté les différentes

solutions existantes en montrant celle adaptée dans ce projet.

Table : Solution IaaS open source de Cloud Computing

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I.

1. Identification de besoins

Notre nuage privé s’adresse essentiellement à deux types d’utilisateurs : l’administrateur

et les membres des projets. Cette première partie, sera pour énoncer et analyser les

différents besoins fonctionnels et non fonctionnels du nuage.

Besoin Fonctionnels :

2. Gestion d’images

On parle d’images disques stockées par le service Glance. L’utilisateur pourrait

consulter la liste des images autorisées pour les projets, les éditer. Aussi il sera

possible de lancer de nouvelles instances de cette image, créer une nouvelle ou

supprimer une existante.

3. Gestion d’instances

Une instance est une machine virtuelle en cours d’exécution ou dans un état connu comme

«suspendue» qui peut être utilisé comme un serveur matériel. L’utilisateur pourrait

consulter la liste d’instances de machines virtuelles actuelles plus quelques

informations globales comme le projet auquel elles appartiennent, le serveur

hôte,l’adresse IP, la taille, le statut et les actions en cours. Il aurait aussi les

possibilités d’éditer, mettre fin, pause, redémarrer ou supprimer une instance. Aussi

Il pourrait se connecter à la console VNC de l’instance ou créer une nouvelle.

4. Gestion de volumes

Le nuage permettrait à l’utilisateur de consulter la liste des volumes disques virtuels

existants, la création d’un nouveau volume et la modification d’un ancien.

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5. Gestion de flavors

Un flavors est une configuration de matériel disponible dans un serveur.

ChaqueFlavor possède une combinaison unique d’espace disque et la capacité

de mémoire. L’utilisateur pourrait consulter la liste des types d’instances

disponibles, leurs spécificationsen nombre de CPUs, mémoire, espace disque et

créer de nouvelles définitions d’instance.

6. Gestion de projets

Un projet est un groupement logique des utilisateurs au sein de Nova, utilisé

pour définir les limites des ressources pour ce projet et l’accès aux images des

machines virtuelles .Il seraient possible de consulter les projets existants et leur

statut et de créer de nouveaux projets.

7. Gestion d’utilisateurs

L’utilisateur aurait la possibilité de consulter la liste d’utilisateurs enregistrés,

avec la possibilité d’ajouter ou d’éditer les détails mais pas d’ajouter l’utilisateur à

plusieurs projets.

8. Gestion de la sécurité et de l’accès

L’utilisateur pourrait consulter les adresses IP disponibles pour connecter les

instances au réseau public avec la possibilité de création, les groupes de règles

de pare-feu et leur interface d ;édition et enfin la liste des clés SSH avec

l’import ou la création de certificat.

II.

Besoin Non-Fonctionnels :

1. Simplicité d’un service à la demande

Un utilisateur peut de manière unilatérale, immédiatement et généralement sans

intervention humaine, avoir à sa disposition les ressources informatiques dont il

a besoin(temps de calcul de serveurs, capacité de stockage, etc.).

2. Accès « léger »

L accès aux ressources ne nécessite pas équipement ou de logiciel propriétaire.

Ilse fait au travers d’applications facilement disponibles (parfois libres),

généralement depuis un simple navigateur Internet.

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2. Authentification

Avant l’accès au nuage, l’utilisateur (administrateur, membre) doit s’authentifier

avec la saisie de son login, et son mot de passe.

Après vérification, si l’utilisateur est accepté, il aura accès au nuage et selon

son rôle des projets et des fonctionnalités s’activeront sinon on aura un

message d’erreur.

Diagramme de séquences pour le scénario

d’authentification

Acteur : Un membre.

Pré conditions: Le membre, doit avoir un compte

valide dans le système.

Déclencheur: Un membre veut consulter l’état du

projet auquel il appartient.

Description:Ce cas d’utilisation permet à un membre

du projet de s’identifier pour accéder au nuage à

travers le Dashboard.

Scénario principal:

Un membre accède au Dashboard.

Une interface d’authentification s’affiche.

Le membre entre ses données (login, mot de passe)

et tape le bouton « valider ».

Les différents services propres au nuage s‟affichent Scénario

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Table : Configuration matérielle

Pc Portable HP

Mémoire RAM 8 Go

Disque dur 500 Go

Processeur Intel R Core ™ i5-3337U CPU @3.30 GHz

*4

Système d’exploitation Ubuntu 12.04 server 64 bits

1. Environnement du travail

Cette section présentera les plateformes matérielle et logicielle qui ont servi pour la

réalisation de ce travail.

2. Environnement matériel

Les caractéristiques de l’ordinateur portable utilisé durant la période la realisation

et pendant toutes les phases de configuration et de développement, sont dans le

tableau ci-dessous :

3. Implémentation

Introduction

OpenStack est un logiciel libre qui permet la construction de Cloud privé et public.

OpenStack est aussi une communauté et un projet en plus d'un logiciel qui a pour but

d'aider les organisations à mettre en œuvre un système de serveur et de stockage

virtuel.

OpenStack est composé d'une série de logiciels et de projets au code source libre qui

sont maintenus par la communauté incluant: OpenStack Compute (nommé Nova),

OpenStack Object Storage (nommé Swift), et OpenStack Image Service (nommé

Glance).

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3.1 Composant

OpenStack possède une architecture modulaire qui comprend de nombreux composants.

Voici la liste des composants dits intégrés à OpenStack.

Compute : Nova (application)

Object Storage : Swift (stockage d'objet)

Image Service : Glance (service d'image)

Dashboard : Horizon (interface Web de paramétrage et gestion)

Identity : Keystone (gestion de l'identité)

Network : Neutron (auparavant nommé Quantum) (gestion des réseaux à la

demande)

Storage : Cinder (service de disques persistants pour les machines virtuelles)

Figure : Liste des Composants d’OpenStack

Cette dernière partie présente l'installation des composants d'identité, d'images et

virtualisation sur une seule machine. Il s'agit plutôt d'une configuration de

développement mais néanmoins fonctionnelle.

Plan de travail :

Sélection des modules à installer

Définition de l'architecture matérielle

Déploiement du système d'exploitation sur les Os

Installation et vérification des prérequis

Installation de keystone

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Installation de glance

Installation de Nova

Installation de Cinder

Test

4. Prérequis

Disposer des droits d'administration.

Disposer d'une connexion à Internet configurée et activée.

Avoir les dépôts d'activés

Un processeur supportant la virtualisation matérielle (test sur la page KVM)

Disposer d'un disque dur ou d'une partition non formatée pour LVM

4.1. Les paquets à installer

kvm,libvirt-bin,virtinst.

mysql-server,python-mysqldb

bridge-utils

Il est nécessaire de configurer le réseau en IP Fixe

Tous les services OpenStack seront installés sur la même machine.

5. Etapes de réalisation :

Cette partie est pour exposer les différentes phases de réalisation.

En effet, notre travail est composé de trois étapes:

- Planification: Ecrire le scénario de déploiement, finaliser les choix d’architectures,

et s’assurer que le matériel requis soit disponible.

- Déploiement: Installer les composants d’OpenStack, et enfin les configurer.

- Utilisation et test: Utiliser OpenStack afin d’accueillir les utilisateurs finaux.

Pour avoir cette dernière partie qui contiennent l’installation et configuration de manière

détaillés, contactez-nous sur :

[email protected]