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nova计算服务

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 osc_d4gurmqk
发布于 2019/04/10 10:10
字数 3708
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一、nova介绍:

  Nova 是 OpenStack 最核心的服务,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。计算资源只是内存跟cpu。

用途与功能 :

1、实例生命周期管理

2、管理计算资源

3、网络和认证管理

4、REST 风格的 API(拥有自己的AIP,Nova-api)

5、异步的一致性通信

6、Hypervisor 透明:支持Xen,XenServer/XCP,KVM, UML, VMware vSphere and Hyper-V

  在上图中可以看到,Nova 处于 Openstak 架构的中心,其他组件都为 Nova 提供支持: Glance 为 VM 提供 image Cinder 和 Swift 分别为 VM 提供块存储和对象存储 Neutron 为 VM 提供网络连接。

Nova 架构如下: 

 

Nova 的架构比较复杂,包含很多组件。 这些组件以子服务(后台 deamon 进程)的形式运行,可以分为以下几类:

API

nova-api

  是整个 Nova 组件的门户,接收和响应客户的 API 调用。所有对 Nova 的请求都首先由 nova-api 处理。nova-api 向外界暴露若干 HTTP REST API 接口在 keystone 中我们可以查询 nova-api 的 endponits。

  客户端就可以将请求发送到 endponits 指定的地址,向 nova-api 请求操作。 当然,作为最终用户的我们不会直接发送 Rest AP I请求。 OpenStack CLI,Dashboard 和其他需要跟 Nova 交换的组件会使用这些 API。 

Nova-api 对接收到的 HTTP API 请求会做如下处理:

1、检查客户端传入的参数是否合法有效

2、调用 Nova 其他子服务的处理客户端 HTTP 请求

3、格式化 Nova 其他子服务返回的结果并返回给客户端

nova-api 接收哪些请求?

简单的说,只要是跟虚拟机生命周期相关的操作,nova-api 都可以响应。 大部分操作都可以在 Dashboard 上找到。

连接接口、分离接口:类似于给虚拟机分配第二个网卡

编辑实例:给虚拟机编辑他的名字,大小等等

连接卷、分离卷:给虚拟机外接硬盘

更新元数据:虚拟机的属组属主

编辑安全组:类似于在虚拟机外面给它加了一个防火墙

控制台:打开虚拟机的操作界面

软重启实例:正常重启

硬重启实例:直接按电源重启

 

  除了提供 OpenStack 自己的API,nova-api 还支持 Amazon EC2 API。 也就是说,如果客户以前使用 Amazon EC2,并且用 EC2 的 API 开发了些工具来管理虚机,那么如果现在要换成 OpenStack,这些工具可以无缝迁移到 OpenStack,因为 nova-api 兼容 EC2 API,无需做任何修改。

Compute Core

<一>nova-scheduler:

虚机调度服务,负责决定在哪个计算节点上运行虚机。创建 Instance 时,用户会提出资源需求,例如 CPU、内存、磁盘各需要多少。OpenStack 将这些需求定义在 flavor 中,用户只需要指定用哪个 flavor 就可以了。

 

可用的 flavor 在 System->Flavors 中管理。

 

  下面介绍 nova-scheduler 是如何实现调度的。在 /etc/nova/nova.conf 中,nova 通过 driver=filter_scheduler 这个参数来配置 nova-scheduler。

driver=filter_scheduler

Filter scheduler

Filter scheduler 是 nova-scheduler 默认的调度器,调度过程分为两步:

1.、通过过滤器(filter)选择满足条件的计算节点(运行 nova-compute)

2.、通过权重计算(weighting)选择在最优(权重值最大)的计算节点上创建 Instance。

  Nova 允许使用第三方 scheduler,配置 scheduler_driver 即可。 这又一次体现了OpenStack的开放性。Scheduler 可以使用多个 filter 依次进行过滤,过滤之后的节点再通过计算权重选出最适合的节点。

 

上图是调度过程的一个示例:

1、最开始有 6 个计算节点 Host1-Host6

2、 通过多个 filter 层层过滤,Host2 和 Host4 没有通过,被刷掉了

3、Host1,Host3,Host5,Host6 计算权重,结果 Host5 得分最高,最终入选

  当 Filter scheduler 需要执行调度操作时,会让 filter 对计算节点进行判断,filter 返回 True 或 False。经过前面一堆 filter 的过滤,nova-scheduler 选出了能够部署 instance 的计算节点。

如果有多个计算节点通过了过滤,那么最终选择哪个节点呢?

  Scheduler 会对每个计算节点打分,得分最高的获胜。 打分的过程就是 weight,翻译过来就是计算权重值,那么 scheduler 是根据什么来计算权重值呢? 

目前 nova-scheduler 的默认实现是根据计算节点空闲的内存量计算权重值: 空闲内存越多,权重越大,instance 将被部署到当前空闲内存最多的计算节点上。

<二>nova-compute:

  nova-compute 是管理虚机的核心服务,在计算节点上运行。通过调用Hypervisor API实现节点上的 instance的生命周期管理。 OpenStack 对 instance 的操作,最后都是交给 nova-compute 来完成的。 nova-compute 与 Hypervisor 一起实现 OpenStack 对 instance 生命周期的管理。

通过Driver架构支持多种Hypervisor

  Hypervisor是计算节点上跑的虚拟化管理程序,虚机管理最底层的程序。 不同虚拟化技术提供自己的 Hypervisor。 常用的 Hypervisor 有 KVM,Xen, VMWare 等。nova-compute 为这些 Hypervisor 定义了统一的接口,Hypervisor 只需要实现这些接口,就可以 Driver 的形式即插即用到 OpenStack 系统中。 下面是Nova Driver的架构示意图:

 

<三>nova-conductor:

nova-compute 经常需要更新数据库,比如更新和获取虚机的状态。出于安全性和伸缩性的考虑,nova-compute 并不会直接访问数据库,而是将这个任务委托给 nova-conductor。

 

这样做有两个显著好处:

1、更高的系统安全性

2、更好的系统伸缩性

Console Interface

nova-console: 用户可以通过多种方式访问虚机的控制台:

nova-novncproxy: 基于 Web 浏览器的 VNC 访问

nova-spicehtml5proxy: 基于 HTML5 浏览器的 SPICE 访问

nova-xvpnvncproxy: 基于 Java 客户端的 VNC 访问

nova-consoleauth: 负责对访问虚机控制台请求提供 Token 认证

nova-cert: 提供 x509 证书支持

Database

Nova 会有一些数据需要存放到数据库中,一般使用 MySQL。数据库安装在控制节点上。 Nova 使用命名为 “nova” 的数据库。

Message Queue

  在前面我们了解到 Nova 包含众多的子服务,这些子服务之间需要相互协调和通信。为解耦各个子服务,Nova 通过 Message Queue 作为子服务的信息中转站。 所以在架构图上我们看到了子服务之间没有直接的连线,是通过 Message Queue 联系的。

 

OpenStack 默认是用 RabbitMQ 作为 Message Queue。 MQ 是 OpenStack 的核心基础组件。

二、Nova 组件如何协同工作

Nova 物理部署方案                                                                                       

  前面大家已经看到 Nova 由很多子服务组成,我们也知道 OpenStack 是一个分布式系统,可以部署到若干节点上,那么接下来大家可能就会问:Nova 的这些服务在物理上应该如何部署呢?

对于 Nova,这些服务会部署在两类节点上:计算节点和控制节点。

计算节点上安装了 Hypervisor,上面运行虚拟机。 由此可知:

1、只有 nova-compute 需要放在计算节点上。

2、其他子服务则是放在控制节点上的。

下面我们可以看看实验环境的具体部署情况。 通过在计算节点和控制节点上运行

ps -elf | grep nova 来查看运行的 nova 子服务

计算节点compute只运行了nova-compute子服务

 

控制节点controller运行了若干nova-*子服务

 

  RabbitMQ 和 MySQL 也是放在控制节点上的。可能细心的同学已经发现我们的控制节点上也运行了 nova-compute。 这实际上也就意味着 devstack-controller 既是一个控制节点,同时也是一个计算节点,也可以在上面运行虚机。

  这也向我们展示了 OpenStack 这种分布式架构部署上的灵活性: 可以将所有服务都放在一台物理机上,作为一个 All-in-One 的测试环境; 也可以将服务部署在多台物理机上,获得更好的性能和高可用。

另外,也可以用 nova service-list 查看 nova-* 子服务都分布在哪些节点上

 

从虚机创建流程看 nova-* 子服务如何协同工作                                      

从学习 Nova 的角度看,虚机创建是一个非常好的场景,涉及的 nova-* 子服务很全,下面是流程图。

1、客户(可以是 OpenStack 最终用户,也可以是其他程序)向 API(nova-api)发送请求:“帮我创建一个虚机”

2、API 对请求做一些必要处理后,向 Messaging(RabbitMQ)发送了一条消息:“让 Scheduler 创建一个虚机”

3、Scheduler(nova-scheduler)从 Messaging 获取到 API 发给它的消息,然后执行调度算法,从若干计算节点中选出节点 A

4、Scheduler 向 Messaging 发送了一条消息:“在计算节点 A 上创建这个虚机”

5、计算节点 A 的 Compute(nova-compute)从 Messaging 中获取到 Scheduler 发给它的消息,然后在本节点的 Hypervisor 上启动虚机。 

6、在虚机创建的过程中,Compute 如果需要查询或更新数据库信息,会通过 Messaging 向 Conductor(nova-conductor)发送消息,Conductor 负责数据库访问。

7、以上是创建虚机最核心的步骤, 这几个步骤向我们展示了 nova-* 子服务之间的协作的方式,也体现了 OpenStack 整个系统的分布式设计思想,掌握这种思想对我们深入理解 OpenStack 会非常有帮助。

nova服务部署

控制节点的操作

#第一步 登陆数据库

mysql -u root -p

#建立nova数据

CREATE DATABASE nova_api;
CREATE DATABASE nova;
CREATE DATABASE nova_cell0; #认证的库
#创建nova用户,并让此用户可以本次和远程可以访问这三个库

GRANT ALL PRIVILEGES ON nova_api.* TO 'nova'@'localhost' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';
GRANT ALL PRIVILEGES ON nova_api.* TO 'nova'@'%' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';
GRANT ALL PRIVILEGES ON nova.* TO 'nova'@'localhost' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';
GRANT ALL PRIVILEGES ON nova.* TO 'nova'@'%' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';   
GRANT ALL PRIVILEGES ON nova_cell0.* TO 'nova'@'localhost' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';
GRANT ALL PRIVILEGES ON nova_cell0.* TO 'nova'@'%' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';
#退出

exit
#第二步 宣告变量环境

. admin-openrc
#创建nova用户

openstack user create --domain default --password=nova nova
#把nova用户设为管理员

openstack role add --project service --user nova admin
#创建nova服务

openstack service create --name nova \
  --description "OpenStack Compute" compute
#创建nova服务端点

openstack endpoint create --region RegionOne \
  compute public http://controller:8774/v2.1
openstack endpoint create --region RegionOne \
  compute internal http://controller:8774/v2.1
openstack endpoint create --region RegionOne \
  compute admin http://controller:8774/v2.1
#创建placement用户,这个用户是负责服务追踪,就是我这个平台资源使用多少,统计资源的使用量

openstack user create --domain default --password=placement placement
#把placement用户设为管理员

openstack role add --project service --user placement admin
#创建placement这个服务

openstack service create --name placement --description "Placement API" placement
#创建placement服务端点

openstack endpoint create --region RegionOne placement public http://controller:8778
openstack endpoint create --region RegionOne placement internal http://controller:8778
openstack endpoint create --region RegionOne placement admin http://controller:8778
#第三步 下载nova所需服务

yum install openstack-nova-api -y
yum install openstack-nova-conductor -y 
yum install  openstack-nova-console -y
yum install openstack-nova-novncproxy  -y
yum install openstack-nova-scheduler -y
yum install openstack-nova-placement-api -y
#修改控制节点上的nova配置文件

cd /etc/nova/
cp nova.conf nova.conf.bak
vim nova.conf
#清空所有配置段,粘贴如下内容
[DEFAULT]
my_ip=#控制节点IP
use_neutron = True
firewall_driver = nova.virt.firewall.NoopFirewallDriver
enabled_apis=osapi_compute,metadata
transport_url = rabbit://openstack:admin@controller # rabbitmq的连接方式,不要写错他的用户名密码
 
[api]
auth_strategy = keystone
 
[api_database]
connection = mysql+pymysql://nova:NOVA_DBPASS@controller/nova_api
 
[barbican]
 
[cache]
 
[cells]
 
[cinder]
#os_region_name = RegionOne
 
[cloudpipe]
 
[conductor]
 
[console]
 
[consoleauth]
 
[cors]
 
[cors.subdomain]
 
[crypto]
 
[database]
connection = mysql+pymysql://nova:NOVA_DBPASS@controller/nova
 
[ephemeral_storage_encryption]
 
[filter_scheduler]
 
[glance]
api_servers = http://controller:9292
 
[guestfs]
 
[healthcheck]
 
[hyperv]
 
[image_file_url]
 
[ironic]
 
[key_manager]
 
[keystone_authtoken]
auth_uri = http://controller:5000
auth_url = http://controller:35357
memcached_servers = controller:11211
auth_type = password
project_domain_name = default
user_domain_name = default
project_name = service
username = nova
password = nova
 
[libvirt]
#virt_type=qemu
 
[matchmaker_redis]
 
[metrics]
 
[mks]
 
[neutron]
#url = http://controller:9696
#auth_url = http://controller:35357
#auth_type = password
#project_domain_name = default
#user_domain_name = default
#region_name = RegionOne
#project_name = service
#username = neutron
#password = neutron
#service_metadata_proxy = true
#metadata_proxy_shared_secret = METADATA_SECRET
 
[notifications]
 
[osapi_v21]
 
[oslo_concurrency] #临时文件保存地址
lock_path=/var/lib/nova/tmp
 
[oslo_messaging_amqp]
 
[oslo_messaging_kafka]
 
[oslo_messaging_notifications]
 
[oslo_messaging_rabbit]
 
[oslo_messaging_zmq]
 
[oslo_middleware]
 
[oslo_policy]
 
[pci]
[placement]
os_region_name = RegionOne
auth_type = password
auth_url = http://controller:35357/v3
project_name = service
project_domain_name = Default
username = placement
password = placement
user_domain_name = Default
 
[quota]
 
[rdp]
 
[remote_debug]
 
[scheduler]
 
[serial_console]
 
[service_user]
 
[spice]
 
[ssl]
 
[trusted_computing]
 
[upgrade_levels]
 
[vendordata_dynamic_auth]
 
[vmware]
 
[vnc]
enabled=true
vncserver_listen=$my_ip
vncserver_proxyclient_address=$my_ip
#novncproxy_base_url = http://172.16.254.63:6080/vnc_auto.html
 
[workarounds]
 
[wsgi]
 
[xenserver]
 
[xvp]
#编辑服务追踪这个配置文件

vim /etc/httpd/conf.d/00-nova-placement-api.conf
#补充如下内容至文件末尾
<Directory /usr/bin>
   <IfVersion >= 2.4>
      Require all granted
   </IfVersion>
   <IfVersion < 2.4>
      Order allow,deny
      Allow from all
   </IfVersion>
</Directory>
#重启http服务

systemctl restart httpd
#同步nova-api这个数据库

su -s /bin/sh -c "nova-manage api_db sync" nova
#同步cell0这个数据库

su -s /bin/sh -c "nova-manage cell_v2 map_cell0" nova
#创建cell0证书ID

su -s /bin/sh -c "nova-manage cell_v2 create_cell --name=cell1 --verbose" nova
#同步nova主库

su -s /bin/sh -c "nova-manage db sync" nova
#而后列示一下证书列表,看看是不是有0和1

nova-manage cell_v2 list_cells
#启动刚才我们安装的服务

systemctl start openstack-nova-api.service 
systemctl start openstack-nova-consoleauth.service
systemctl start openstack-nova-scheduler.service 
systemctl start openstack-nova-conductor.service
systemctl start openstack-nova-novncproxy.service
#把他们设置为开机自启

systemctl enable openstack-nova-api.service 
systemctl enable openstack-nova-consoleauth.service 
systemctl enable openstack-nova-scheduler.service 
systemctl enable openstack-nova-conductor.service
systemctl enable openstack-nova-novncproxy.service

计算节点的操作

#第一步 上传此包 ,安装三个依赖(学校网需此步操作,外网直接下一步)
yum localinstall –y ./*

#下载nova-compute yum install openstack-nova-compute
#编辑nova配置文件 cd /etc/nova/ cp nova.conf nova.conf.bak vim nova.conf #清空原内容,粘贴如下内容 [DEFAULT] my_ip=#计算节点管理网卡地址 use_neutron = True firewall_driver = nova.virt.firewall.NoopFirewallDriver enabled_apis=osapi_compute,metadata transport_url = rabbit://openstack:admin@controller [api] auth_strategy = keystone [api_database] #connection = mysql+pymysql://nova:NOVA_DBPASS@controller/nova_api [barbican] [cache] [cells] [cinder] #os_region_name = RegionOne [cloudpipe] [conductor] [console] [consoleauth] [cors] [cors.subdomain] [crypto] [database] #connection = mysql+pymysql://nova:NOVA_DBPASS@controller/nova [ephemeral_storage_encryption] [filter_scheduler] [glance] api_servers = http://controller:9292 [guestfs] [healthcheck] [hyperv] [image_file_url] [ironic] [key_manager] [keystone_authtoken] auth_uri = http://controller:5000 auth_url = http://controller:35357 memcached_servers = controller:11211 auth_type = password project_domain_name = default user_domain_name = default project_name = service username = nova password = nova [libvirt] virt_type=qemu [matchmaker_redis] [metrics] [mks] [neutron] #url = http://controller:9696 #auth_url = http://controller:35357 #auth_type = password #project_domain_name = default #user_domain_name = default #region_name = RegionOne #project_name = service #username = neutron #password = neutron #service_metadata_proxy = true #metadata_proxy_shared_secret = METADATA_SECRET [notifications] [osapi_v21] [oslo_concurrency] lock_path=/var/lib/nova/tmp [oslo_messaging_amqp] [oslo_messaging_kafka] [oslo_messaging_notifications] [oslo_messaging_rabbit] [oslo_messaging_zmq] [oslo_middleware] [oslo_policy] [pci] [placement] os_region_name = RegionOne auth_type = password auth_url = http://controller:35357/v3 project_name = service project_domain_name = Default username = placement password = placement user_domain_name = Default [quota] [rdp] [remote_debug] [scheduler] [serial_console] [service_user] [spice] [ssl] [trusted_computing] [upgrade_levels] [vendordata_dynamic_auth] [vmware] [vnc] enabled=true vncserver_listen=0.0.0.0 vncserver_proxyclient_address=$my_ip novncproxy_base_url = http://控制节点IP:6080/vnc_auto.html [workarounds] [wsgi] [xenserver] [xvp] #过滤以下两个节点是否以下两个参数,因为你计算节点是调用kvm虚拟化启动虚拟机,看开启虚拟化功能没有 egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo #启动compute服务并设为开机自启 systemctl enable libvirtd.service openstack-nova-compute.service systemctl start libvirtd.service openstack-nova-compute.service

#返回至控制节点 #宣告环境变量 . admin-openrc
#列示openstack管理的虚拟化类型 openstack hypervisor list
#给数据库同步计算节点 su -s /bin/sh -c "nova-manage cell_v2 discover_hosts --verbose" nova
#列示openstack管理的计算服务 openstack compute service list
#查看服务列表 openstack catalog list
#查看镜像 openstack image list
#更新一下nova服务状态的检测,三个状态必须都是成功 nova-status upgrade check

原文出处:https://www.cnblogs.com/shuaiyin/p/10982131.html

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