浅辙OpenStack Nova组件

引.言

当前我们正处于大众创新、万众创业的时代背景中，云计算技术强大的整合能力能够给商业模式带来更多的创新。随着云计算技术的普及，在一定程度上也帮助到各企业完善基础设施、快速构建科技系统架构，但云计算平台的建设不是简单的软、硬件集成项目，它的种种特性依赖于它底层繁多的组件，在享受技术便利的同时需要接受其运维的复杂性，作为运维人员我们该如何与其相处呢？

面对云计算如此庞大且复杂的平台架构，一定要抱着“弱水三千，只取一瓢”的学习精神，OpenStack本身是由一系列软件开源项目组合而成，毕竟是当年NASA（美国国家航空航天局）和Rackspace众大神合作研发，千万不要勉强自己一口吃个胖子，我们学习过程可以通过对OpenStack平台进行一步步拆解，先从单个组件开始学习原理特性，按照这些特性再去尝试解读源代码，本次分享主要是对OpenStack Nova组件功能特性进行讲解。

概览OpenStack组件逻辑架构

OpenStack逻辑架构图

由上图可以看到Nova 处于 OpenStack 架构的中心，其他组件都为 Nova 提供支持（注意官方不是随便画的）在此仅为让大家清楚Nova地位举足轻重，本节重点讲它，不作拓展。

Nova是什么？

Nova 是 OpenStack 最核心的服务模块

负责维护和管理云环境的计算资源。OpenStack 作为 IaaS 的云操作系统，虚拟机生命周期管理也就是通过 Nova 来实现的。

Nova是OpenStack的计算服务

负责维护和管理的网络和存储，提供计算服务。

Nova组件介绍

由上图我们可以看到Nova又包含了一众组件和功能，莫急先看下它们之间是如何通信的：

Nova包括多个服务器进程，每个进程执行不同的功能。面向用户的界面是一个RESTAPI，而内部的Nova组件通过RPC消息传递机制进行通信（通过消息队列通信）。
Nova-api处理REST请求，通常涉及数据库读/写，可选地将RPC消息发送给其他Nova服务；
Nova-compute通过Nova-conductor请求代理给DB。

下面为大家准备出Nova组件详细信息：

华为Stack Database的应用参考：

1、关键组件Nova-Conductor介绍

OpenStack G版本引进；

对数据库操作会使用到，解耦其他组件（Nova-compute）数据库访问；
负责Nova复杂流程控制，如创建、冷迁、热迁、虚拟机规格调整以及虚拟机重建；
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；
其他组件的心跳定时写入，Nova-compute，Nova-conductor，Nova-scheduler，Nova-console，Nova-consoleauth；
可水平扩展。

2、关键组件Nova-Scheduler介绍

Nova配置文件/etc/Nova/Nova.conf中调度算法默认的驱动类是FilterScheduler。

Scheduler原理

过滤：过滤器（filter）负责筛选满足条件的计算节点；
称重：通过权重（weight）计算选择最优的计算节点；
一种情况除外：指定计算节点（本文不涉及）。

下面我们还原一下Nova-Scheduler工作过程：

① 过滤：

6台计算节点通过过滤器（filter）进行层层过滤，2和4被刷掉了，1、3、5、6计算权重，5得分最高被选中（暂以考试成绩好为优者）。

② 称重：

权值计算默认为内存权值（支持CPU权重），6台计算节点，通过主机拥有的剩余内存来进行权值计算，内存剩余越多，权值越小，最终4为最优（实际为得分越低越为优）。

3、关键组件Nova-compute介绍

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）；
内置周期性任务，完成资源刷新，虚拟机状态同步等功能；
资源管理模块(resource_tracker)配合插件机制，完成资源的统计。Claim模块完成资源的分配和释放。

Nova-compute中的周期性任务

Nova-compute资源管理图解

由上图可看出：

底层周期性任务调用driver获取原始资源信息。（Hypervisor周期性执行任务，获取原始资源信息）
原始资源信息在Nova-compute的经过资源管理对象resource_tracker经过计算后保存在在本地的self.compute对象中，并最后将该内容持久化到数据库中。（Nova-compute将收集的原始资源信息通过计算->内存记录结果->结果上传->数据库落盘）
Nova-scheduler每次调度时从数据库中获取该资源信息，并更新到内存的host_state_map对象中，后面的资源扣除会在该内存对象中进行。（发生调度，资源信息变化，更新到内存对象中，并在内存对象中完成资源扣除）
在虚拟机的生命周期中会触发资源的分配和释放。
每个资源可以通过插件式管理，便于扩展。
资源更新的地方需要加锁控制，避免资源竞争导致资源扣除不准确。

Nova组件服务间的布局

服务间随着规模的扩大，最终会因最大规模限制或者安全问题而要求服务再分离以及隔离。

小规模部署-服务间关系示意图（即通信路径）——在同一消息总线上通信。

拓展：Cell组件

G版本引进；
目的：防止Nova集群大规模部署，导致数据库和消息队列出现瓶颈的情况发生
根Cell0的Nova-api提供全局服务，每个cell独有Nova-cells、Database、AMQP、以及Nova-conductor，其余组件服务为全局服务；
由华为云开源社区提供级联方案——（级联与被级联层）

大规模部署-服务间关系示意图（即通信路径）
将服务分割成多个Cell；
消息总线按照Cell DB相同的线路进行拆分；
每个Cell有专用的数据库和消息队列；
由super conductor负责区分每个Cell中conductor位置及用途；