openstack组件之nova

Posted 2020-11-09

1、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。 管理 VM 的生命周期

2、nova架构

    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：

    1）nova-api 

        接收和响应客户的 API 调用。

    2）nova-scheduler

        管理虚机的核心服务，通过调用 Hypervisor API 实现虚机生命周期管理

    3）Hypervisor 

        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

    4）nova-conductor 

        nova-compute 经常需要更新数据库，比如更新虚机的状态。 

        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。

    5）mysql

        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。 

    6）消息队列

         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。

3、nova物理部署方案

    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。

4、从虚机创建流程看 nova-* 子服务如何协同工作

    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。

5、子服务详解

    1）nova-api 

        nova-api会对接收到的 HTTP API 请求(跟虚拟机生命周期相关的操作)会做如下处理： 

            1. 检查客户端传人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

    2）nova-conductor

        nova-compute 需要获取和更新数据库中 instance 的信息。 

        nova-compute 并不会直接访问数据库，而是通过 nova-conductor 实现数据的访问。

        这样做有两个显著好处：

            更高的系统安全性

            更好的系统伸缩性

    3）nova-scheduler

        nova-scheduler的作用是选择在哪个计算节点上启动instance；

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

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

        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。

            RetryFilter：刷掉之前已经调度过的节点

            AvailabilityZoneFilter：为提高容灾性和提供隔离服务，可以将计算节点划分到不同的Availability Zone中

            RamFilter： 将不能满足 flavor 内存需求的计算节点过滤掉

            DiskFilter： 将不能满足 flavor 磁盘需求的计算节点过滤掉

            CoreFilter： 将不能满足 flavor vCPU 需求的计算节点过滤掉

            ComputeFilter： 保证只有 nova-compute 服务正常工作的计算节点才能够被 nova-scheduler调度。 

            ……

            Weight

            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 会对每个计算权重值， 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。

    4）nova-compute

        nova-compute 在计算节点上运行，负责管理节点上的 instance。 

        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。

        nova-compute 的功能可以分为两类：

            定时向 OpenStack 报告计算节点的状态；

            实现 instance 生命周期的管理（launch、shutdown、reboot、suspend、resume、terminate、resize、migration、snapshot等）；

        nova-compute 创建 instance 的过程可以分为 4 步：

        （1）为 instance 准备资源

         分配内存、磁盘空间和 vCPU 网络资源

        （2）创建 instance 的镜像文件

         首先将该 image 下载到计算节点(没有命中缓存的时候)

         然后将其作为 backing file(可能需要格式转化) 创建 instance 的镜像文件。

        （3）创建 instance 的 XML 定义文件

        （4）创建虚拟网络并启动虚拟机