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
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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
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功能
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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
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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
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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）
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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）
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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
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公共组件
- DB:提供数据库服务
- Message-Queue:提供消息队列服务
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专用组件的子组件及内容
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Nova
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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
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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）
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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
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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）
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Message-Queue
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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。
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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。
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Binding
- 绑定，它的作用就是把exchange和queue按照路由规则绑定起来。
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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。
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Producer
- 消息生产者，就是投递消息的程序。
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Consumer
- 消息消费者，就是接受消息的程序。
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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。
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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。
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Cinder
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Cinder-Client
- 表示与Cinder交互的外部组件或服务，比如Horizon、Ceilometer等等
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Cinder-api
- 接收和处理rest请求
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Cinder-Scheduler
- 根据策略选择出合适的主机进行任务的处理
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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
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Cinder-Backup
- 将卷数据备份至其他存储介质中
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Glance
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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
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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）
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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
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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
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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
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Swift
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Neutron
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neutron-server
- 主要提供接受和处理REST API 请求的功能
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neutron-database
- 数据库，存储和管理数据
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agent
- L2 agent （实现二层通信）
- L3 agent（实现二层通信）
- DHCP agent（提供DHCP服务）
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RPC
- 实现远程访问服务（分布式系统的不同服务器）
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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
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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
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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