HCIE-OpenStack云操作系统

OpenStack 开源私有云平台（云操作系统）

操作系统的功能

• 物理硬件资源的抽象化 HZ G G/T
• 应用程序运行的依赖
• 提供可视化的界面（图形化和命令行）
• 分配资源
• 监控

介绍

• 定义

  • Openstack开源云操作系统, 在云计算平台中扮演操作系统的角色

• 功能

  • 资源抽象

    • OpenStack将各类硬件资源，通过虚拟化与软件定义的方式，抽象成资源池

  • 资源分配与负载调度

    • OpenStack根据管理员/用户的需求，将资源池中的资源分配给不同的用户，承载不同应用

  • 应用生命周期管理

    • OpenStack已经可以提供初步的应用部署/撤除、自动规模调整能力（需要注意的是OpenStack能够实现虚拟化功能，但不等同于虚拟化，且OpenStack作为构建云平台的其中一部分，也不等同于云）

• 版本发行

  • OpenStack每年更新两个大版本，以26个英文字母进行版本排序

架构和组件（服务）

• 专有组件

  • Horizon:提供图形化界面服务
  • Keystone:提供鉴权服务
  • Nova:提供计算服务
  • Cinder:提供块存储服务
  • Glance:提供镜像服务
  • Neutron:通过网络服务
  • Swfit:提供对象存储服务
  • Ceilometer:提供监控告警服务
  • Heat:提供自动化编排服务

• 公共组件

  • DB:提供数据库服务
  • Message-Queue:提供消息队列服务

• 专用组件的子组件及内容

  • Nova

    • Nova-api

      • 对外提供Rest接口
      • 对传入参数进行合法性检验和约束限制
      • 对请求的资源进行配额的校验和预留
      • 实现资源的创建，更新，查询，删除等操作
      • 虚拟机生命周期入口
      • 可实现自身的水平扩展

    • Nova-Conductor

      • 数据库操作（解耦其他组件(nova-compute)数据库访问）
      • Nova复杂流程控制（创建冷迁移，热迁移，虚拟机规格调整，虚拟机重建）
      • 其他组件的依赖（如nova-compute需要依赖nova-conductor启动成功后才能启动成功）

    • Nova-Scheduler

      • 根据Nova-api下发的请求及结合自身的策略（过滤，权重，随机）选择合适主机

    • Nova-Compute

      • 虚拟机各生命周期操作的真正执行者(会调用对应的hypervisor的driver）
      • 底层对接不同虚拟化的平台(kvm,vmware,xen，FusionCompute,hyperv等）

  • Message-Queue

    • Exchange（类似邮局）

      • 消息交换机，它指定消息按什么规则，路由到哪个队列。

    • Queue（类似邮差)

      • 消息队列载体，每个消息都会被投入到一个或多个队列。

    • Binding

      • 绑定，它的作用就是把exchange和queue按照路由规则绑定起来。

    • Routing Key（类似邮编号）

      • 路由关键字，exchange根据这个关键字进行消息投递。

    • Producer

      • 消息生产者，就是投递消息的程序。

    • Consumer

      • 消息消费者，就是接受消息的程序。

    • Connection

      • 就是一个TCP连接。Producer和Consumer都是通过TCP连接到RabbitMQ Server的。以后我们可以看到，程序的起始就是建立这个TCP连接。

    • Channel

      • 消息通道，是在TCP连接中的虚拟连接，在客户端的每个TCP连接里，可建立多个channel，每个channel代表一个会话任务。

  • Cinder

    • Cinder-Client

      • 表示与Cinder交互的外部组件或服务，比如Horizon、Ceilometer等等

    • Cinder-api

      • 接收和处理rest请求

    • Cinder-Scheduler

      • 根据策略选择出合适的主机进行任务的处理

    • Cinder-Volume

      • 通过驱动对接不同的后端存储，可支持IP SAN、FC SAN、本地存储

    • Cinder-Backup

      • 将卷数据备份至其他存储介质中

  • Glance

    • Glance-api

      • 类似nova-api，接收REST API请求，通过其他模块（glance-registry及image store）来完成诸如镜像的查找、获取、上传、删除等操作

    • glance-registry

      • 用于与MySQL数据库交互，用于存储或获取镜像的元数据（metadata）

    • image store

      • 是一个存储的接口层，通过这个接口，glance可以获取镜像，image store支持的存储有Amazon的S3、OpenStack本身的Swift，还有诸如ceph，sheepdog，GlusterFS等分布式存储

    • Cache机制

      • 提前将需要的镜像文件缓存至Glance-api所在节点，在创建VM时先会从缓存中查找镜像，若缓存中能够查找到所需要的镜像，将不会去Glance下载image文件，而是直接利用本地base下的缓存镜像直接创建vm的disk文件，大大减少vm的部署时间

    • Glance支持的镜像格式

      • raw ：非结构化的镜像格式
      • vhd ： 通用虚拟机磁盘格式，使用于Vmware、XEN 、Microsoft Virtual PC、Virtual Server/Hyper-v、VirtualBox
      • vmdk ：Vmware 的虚拟机磁盘格式，同样也支持多种Hypervisor
      • vdi ： VirtualBox 、QEMU等虚拟机磁盘格式
      • iso：光盘存档格式
      • qcow2：一种QEMU并且可以动态拓展的磁盘格式

  • Swift

  • Neutron

    • neutron-server

      • 主要提供接受和处理REST API 请求的功能

    • neutron-database

      • 数据库，存储和管理数据

    • agent

      • L2 agent （实现二层通信）
      • L3 agent（实现二层通信）
      • DHCP agent（提供DHCP服务）

    • RPC

      • 实现远程访问服务（分布式系统的不同服务器）

    • 网络结构

      • Mangement Network：实现OpenStack组件之间的通信，比如nova-api与nova-scheduler、nova-compute与glance-api
      • Data Network：实现VM之间的通信
      • External Network：实现VM与外部的通信
      • API Network：实现与OpenStack API的访问

    • 资源对象

      • network：类似虚拟交换
      • subnet：包含IP地址段、DNS IP、网关IP等，必须与network关联
      • port：分配给虚拟机网卡使用的逻辑端口，使得虚拟机具备网络的通信能力

三大存储服务

• Glance：OpenSphere 的Swfit、本地存储、OBS服务
• Cinder：SAN、FusionStorage
• Swift：本地存储、远端存储（管理存储的类型，可支持FusionStorage和SAN）

创建虚拟机流程

• 登录Horizon提供的图形化界面或者命令行界面，需要经过Keystone鉴权返回Token信息；
• Horizon或CLI向Nova发起创建虚拟机的请求，并且携带Token信息；
• Nova将Token信息发送至Keystone鉴权，Keystone返回验证信息以及对应角色（权限）；
• Nova-api将该请求记录到DB中；
• Nova-api将该请求发送至Nova-Scheduler筛选出合适的主机（过滤—权重—随机）；
• Nova-Scheduler需要向DB获取主机的相关信息，筛选之后还需要更新数据库信息；
• Nova-Scheduler将该请求发送至Nova-Compute；
• Nova-Compute需要Nova-Conductor访问DB获取规格信息；
• Nova-Compute分别向Glance、Neutron、Cinder获取创建虚拟机所需的镜像、网络、存储资源；
• Nova-Compute调用虚拟化平台的驱动完成虚拟机的创建。
• –注意事项：Nova内部组件的交互需要通过Message Queen（消息队列）；不同服务之间的交互需要经过KeyStone的鉴权。

创建cinder卷流程

• 用户下发创建卷请求到Cinder-api
• Cinder-api检验用户是否有权限，以及基本校验，quota预占等操作，异步返回卷信息（生成卷id）
• Cinder-api将创建卷消息投递到scheduler消息队列中
• Scheduler从自己的消息队列中消费创建卷消息，根据各个volume定期上报的能力以及卷信息，选择一个主机创建卷
• Scheduler调度到主机后，将消息投递到相应的volume队列中
• Volume从自己的消息队列中消费创建卷消息，调用driver进行创建卷，最后更新数据库
• Volume调用Driver插件
• Driver将发送相应的创建卷命令到存储设备

OpenStack部署流程

• https://www.cnblogs.com/93bok/p/12425532.html

原文地址：http://www.cnblogs.com/tang-learning/p/16846339.html