一、前置准备：CentOS7 基础网络与 Yum 源配置
在安装 Python3 之前，必须先确保系统网络通畅且软件源可用。CentOS 7.5 属于历史版本，官方基础源已下线，需替换为清华 Vault 归档源。

1.1 网卡与 DNS 配置
编辑 NAT 模式网卡配置文件，配置固定 IP 与网关：
vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
配置参考：

plaintext
DEVICE=ens33
TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=none
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.1.241
PREFIX=24
GATEWAY=192.168.1.254
DNS1=10.91.87.88

配置 DNS 解析文件使其立即生效：

vi /etc/resolv.conf

# 写入DNS服务器地址

nameserver 10.91.87.88

配置物理机网络共享，将本地网络共享给 VMnet8 虚拟网卡，确保虚拟机可访问外网。完成后重启网卡并验证连通性：

systemctl restart network

ping www.baidu.com

1.2 替换 CentOS 7.5 Vault 软件源
CentOS 7.5 官方源已停止维护，替换为清华大学开源镜像站归档源：
# 备份原有repo文件
mv /etc/yum.repos.d/* /opt

# 新建Vault源配置文件
vi /etc/yum.repos.d/CentOS-Vault.repo

写入以下完整源配置：
[C7.5.1804-base]
name=CentOS-7.5.1804 - Base
baseurl=http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/centos-vault/7.5.1804/os/$basearch/
gpgcheck=1
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-7
enabled=1

[C7.5.1804-updates]
name=CentOS-7.5.1804 - Updates
baseurl=http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/centos-vault/7.5.1804/updates/$basearch/
gpgcheck=1
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-7
enabled=1

[C7.5.1804-extras]
name=CentOS-7.5.1804 - Extras
baseurl=http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/centos-vault/7.5.1804/extras/$basearch/
gpgcheck=1
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-7
enabled=1

[C7.5.1804-centosplus]
name=CentOS-7.5.1804 - CentOSPlus
baseurl=http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/centos-vault/7.5.1804/centosplus/$basearch/
gpgcheck=1
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-7
enabled=1

[C7.5.1804-fasttrack]
name=CentOS-7.5.1804 - Fasttrack
baseurl=http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/centos-vault/7.5.1804/fasttrack/$basearch/
gpgcheck=1
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-7
enabled=1

执行yum makecache生成缓存，确认源可用。

二、Python3.6.8 编译安装全流程
CentOS7 默认自带 Python2.7，需手动编译安装 Python3.6，且不影响系统原有 Python 环境。
2.1 获取安装包
方式一：在线下载
cd /opt
mkdir ph && cd ph
wget https://www.python.org/ftp/python/3.6.8/Python-3.6.8.tgz
方式二：离线 FTP 上传（适合无外网场景）
控制节点安装 vsftpd 并开启匿名上传权限：
yum -y install vsftpd
vi /etc/vsftpd/vsftpd.conf
# 启用以下配置（取消注释）
write_enable=YES
anon_upload_enable=YES
anon_mkdir_write_enable=YES

# 授权pub目录
chown ftp /var/ftp/pub
chmod 777 /var/ftp/pub

# 关闭防火墙与SELinux
systemctl start vsftpd
setenforce 0
systemctl stop firewalld
物理机访问ftp://192.168.1.241，将安装包拖入 pub 目录，再复制到 /opt/ph 并解压：

cp /var/ftp/pub/Python-3.6.8.tgz /opt/ph
cd /opt/ph
tar -xzf Python-3.6.8.tgz
2.2 安装编译依赖
一次性安装 Python 编译所需的全部依赖库：
yum install -y zlib-devel bzip2-devel openssl-devel ncurses-devel sqlite-devel readline-devel tk-devel gcc make
2.3 编译安装
指定安装路径为/usr/local/python3，避免与系统 Python 冲突：
mkdir /usr/local/python3
cd /opt/ph/Python-3.6.8
./configure prefix=/usr/local/python3
make && make install

编译过程约 10 分钟，耐心等待无报错即可。
2.4 配置全局环境变量
将 Python3 路径加入系统环境变量，实现全局调用：
vi /etc/profile
# 文件末尾追加
export PYTHON=/usr/local/python3
export PATH=$PYTHON/bin:$PATH
刷新配置使其生效：
source /etc/profile
2.5 安装验证
任意目录执行python3，出现交互界面即安装成功：
python3
# Python 3.6.8 (default, May  6 2024, 21:57:18)
# [GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44)] on linux
# Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
# >>>

三、Python 运维核心依赖库安装与测试

OpenStack API 调用核心依赖requests库，json与time为 Python 内置库无需安装。

3.1 升级 pip 并安装 requests

# 升级pip工具
python3 -m pip install --upgrade pip

# 安装HTTP请求库requests
pip3 install requests

3.2 基础功能测试

测试 requests 库

新建test-requests.py：

import requests
response = requests.get('https://www.baidu.com')
print(response.status_code)

执行后输出200则表示库安装正常。

测试 JSON 解析

新建test-json.py：

import json

# JSON解析测试
json_data = '{"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}'
try:
    data = json.loads(json_data)
    print("JSON success:", data)
except json.JSONDecodeError:
    print("JSON failure: data format error")

# JSON序列化测试
data_to_encode = {'name': 'Jane', 'age': 25, 'city': 'Los Angeles'}
try:
    encoded_data = json.dumps(data_to_encode)
    print("JSON encode success:", encoded_data)
except (TypeError, OverflowError) as e:
    print("JSON encode failure:", e)

执行后正常输出解析与序列化结果即为正常。

四、OpenStack API 运维核心原理

4.1 API 自动化运维的价值

OpenStack 所有组件均提供 RESTful API，通过 Python 调用 API 可实现资源批量创建、自动清理、状态监控等运维自动化需求，比 Dashboard 操作效率提升数十倍，也是云计算赛项的核心考点。

4.2 Keystone 认证流程

OpenStack 采用 Token 认证机制：

1. 客户端向 Keystone（5000 端口）发送账号密码，申请认证 Token
2. Keystone 验证通过后返回有效 Token
3. 后续调用 Nova、Glance、Neutron 等组件 API 时，请求头携带该 Token 即可完成鉴权

4.3 核心编程思想

• 异常处理：通过try-except捕获网络异常、认证失败等错误，避免脚本崩溃
• 面向对象封装：将云主机操作封装为类，代码结构清晰、可复用性强
• JSON 数据处理：API 请求体与返回值均为 JSON 格式，需熟练掌握序列化与解析

五、实战：Python 脚本实现云主机自动化创建

5.1 需求说明（赛题原题）

在 controller 节点编写create_vm.py，调用 OpenStack API 实现：

1. 若已存在同名虚拟机，先执行删除
2. 使用指定镜像、规格、子网创建 1 台名为pvm1的云主机
3. 创建成功后输出 “创建云主机成功”

5.2 完整代码与解析

import json
import requests
import time

# ========== 第一步：获取Keystone认证Token ==========
try:
    auth_url = "http://20.0.0.10:5000/v3/auth/tokens"
    auth_body = {
        "auth": {
            "identity": {
                "methods": ["password"],
                "password": {
                    "user": {
                        "domain": {"name": "demo"},
                        "name": "admin",
                        "password": "000000"
                    }
                }
            },
            "scope": {
                "project": {
                    "domain": {"name": "demo"},
                    "name": "admin"
                }
            }
        }
    }
    headers = {"Content-Type": "application/json"}
    # 从响应头中提取Token
    Token = requests.post(auth_url, json.dumps(auth_body), headers=headers).headers["X-Subject-Token"]
    headers = {"X-Auth-Token": Token, "Content-Type": "application/json"}
    print("认证成功，Token已获取")
except Exception as e:
    print(f"认证失败：{str(e)}")
    exit(0)


# ========== 第二步：封装云主机操作类 ==========
class VmManager:
    def __init__(self, headers):
        self.headers = headers
        self.nova_url = "http://20.0.0.10:8774/v2.1"
        self.glance_url = "http://20.0.0.10:9292/v2"
        self.neutron_url = "http://20.0.0.10:9696/v2.0"
        self.vm_name = "pvm1"
        self.image_name = "pvm_image"
        self.flavor_name = "pvm_flavor"
        self.network_name = "pvm_intsubnet"

    def delete_exist_vm(self):
        """删除同名虚拟机"""
        res = requests.get(f"{self.nova_url}/servers", headers=self.headers)
        for vm in res.json()['servers']:
            if vm['name'] == self.vm_name:
                requests.delete(f"{self.nova_url}/servers/{vm['id']}", headers=self.headers)
                print(f"已删除同名虚拟机：{self.vm_name}")
                time.sleep(3)  # 等待删除完成

    def get_image_id(self):
        """获取镜像ID"""
        res = requests.get(f"{self.glance_url}/images", headers=self.headers)
        for img in res.json()['images']:
            if img['name'] == self.image_name:
                self.image_id = img['id']
                return
        raise Exception(f"未找到镜像：{self.image_name}")

    def get_flavor_id(self):
        """获取规格ID"""
        res = requests.get(f"{self.nova_url}/flavors", headers=self.headers)
        for flavor in res.json()['flavors']:
            if flavor['name'] == self.flavor_name:
                self.flavor_id = flavor['id']
                return
        raise Exception(f"未找到规格：{self.flavor_name}")

    def get_network_id(self):
        """获取子网ID"""
        res = requests.get(f"{self.neutron_url}/networks", headers=self.headers)
        for net in res.json()['networks']:
            if net['name'] == self.network_name:
                self.network_id = net['id']
                return
        raise Exception(f"未找到网络：{self.network_name}")

    def create_vm(self):
        """创建云主机主方法"""
        self.delete_exist_vm()
        self.get_image_id()
        self.get_flavor_id()
        self.get_network_id()

        # 构造创建请求体
        data = {
            "server": {
                "name": self.vm_name,
                "imageRef": self.image_id,
                "flavorRef": self.flavor_id,
                "networks": [{"uuid": self.network_id}]
            }
        }

        res = requests.post(
            f"{self.nova_url}/servers",
            headers=self.headers,
            data=json.dumps(data)
        )
        if res.status_code in [200, 202]:
            print("创建云主机成功")
        else:
            print(f"创建失败，状态码：{res.status_code}，错误信息：{res.text}")


# ========== 第三步：执行创建 ==========
if __name__ == "__main__":
    vm_ops = VmManager(headers)
    vm_ops.create_vm()

5.3 代码核心说明

1. 认证模块：调用 Keystone v3 接口获取 Token，所有后续 API 请求均携带该 Token
2. 前置清理：delete_exist_vm遍历虚拟机列表，同名则先删除，满足题目要求
3. 资源查询：分别调用 Glance、Nova、Neutron API，通过名称匹配获取对应资源 ID
4. 创建执行：构造符合 Nova API 规范的 JSON 请求体，提交创建请求并判断返回状态

六、执行验证与常见排错
6.1 执行步骤
将脚本上传至 controller 节点 /root 目录
确保控制节点 20.0.0.10 的 OpenStack 各服务正常运行
执行脚本：
python3 create_vm.py
输出创建云主机成功后，可登录 Dashboard 验证虚拟机状态。

6.2 常见报错排查

报错现象	常见原因	解决方法
获取 Token 失败，连接超时	控制节点 IP 错误或 Keystone 服务未启动	检查 20.0.0.10 连通性，确认 keystone 服务状态
认证返回 401	账号、密码、域名不匹配	核对 openrc.sh 中的 admin 账号与 domain 配置
未找到镜像 / 规格 / 网络	名称与 OpenStack 中实际名称不一致	Dashboard 中确认资源名称，严格区分大小写
创建返回 400	请求体格式错误	检查 JSON 结构，确认 imageRef/flavorRef 字段正确
requests 库导入失败	库未安装或 Python 版本不对	重新执行 pip3 install requests，确认使用 python3 执行

七、总结与拓展
本文完整实现了从 Python 环境搭建到 OpenStack API 自动化运维的全流程，核心价值在于掌握「API 认证 + 资源查询 + 操作执行」的通用运维开发范式。在此基础上可进一步拓展：
批量创建 / 删除云主机，实现资源批量管理
增加云主机状态查询、开机 / 关机 / 重启功能
对接 Cinder、Neutron API，实现卷挂载、安全组配置等自动化
加入日志与定时任务，实现常态化运维巡检
掌握 Python+OpenStack API，是从手动运维转向自动化运维的关键一步，也是云计算岗位的核心必备技能。