五、OpenStack—nova组件介绍与安装

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。

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
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。

[root@node1 ~]# openstack endpoint list | grep nova

| 2173c915a1044e8a821bae1a0c021fd7 | RegionOne | nova | compute | True | admin | http://node1:8774/v2.1 |
| e795ed786f5442ccb5768afe99b10f6b | RegionOne | nova | compute | True | internal | http://node1:8774/v2.1 |
| fa76111a5b56461d97adbfdf066ceeb1 | RegionOne | nova | compute | True | public | http://node1:8774/v2.1 |

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。打开Instance管理界面

　　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：
　　a）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。

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。

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。

　　b）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。

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，我们后面也会详细介绍。

二、Nova 组件如何协同工作

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。

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。

三、安装和配置控制器节点

1、前提条件

　　1）登录数据库，创建数据库和服务凭据和API接口
　　# mysql -uroot -proot
　　2）创建nova_api，nova和nova_cell0数据库
　　MariaDB [(none)]> CREATE DATABASE nova_api;
　　MariaDB [(none)]> CREATE DATABASE nova;
　　MariaDB [(none)]> CREATE DATABASE nova_cell0;

　　3）授予对数据库的适当访问权限　　　

MariaDB [(none)]> GRANT ALL PRIVILEGES ON nova_api.* TO 'nova'@'localhost' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';
MariaDB [(none)]> GRANT ALL PRIVILEGES ON nova_api.* TO 'nova'@'%' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';
MariaDB [(none)]> GRANT ALL PRIVILEGES ON nova.* TO 'nova'@'localhost' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';
MariaDB [(none)]> GRANT ALL PRIVILEGES ON nova.* TO 'nova'@'%' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';
MariaDB [(none)]> GRANT ALL PRIVILEGES ON nova_cell0.* TO 'nova'@'localhost' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';
MariaDB [(none)]> GRANT ALL PRIVILEGES ON nova_cell0.* TO 'nova'@'%' IDENTIFIED BY 'NOVA_DBPASS';

2、创建nova用户密码设置为nova

# openstack user create --domain default --password=nova nova
3、将nova用户添加到admin角色
# openstack role add --project service --user nova admin
4、创建nova服务实体
# openstack service create --name nova \
--description "OpenStack Compute" compute
5、创建Compute API服务端点

# openstack endpoint create --region RegionOne \
compute public http://node1:8774/v2.1
# openstack endpoint create --region RegionOne \
compute internal http://node1:8774/v2.1
# openstack endpoint create --region RegionOne \
compute admin http://node1:8774/v2.1

6、创建placement用户并设置密码为placement

# openstack user create --domain default --password=placement placement
7、将placement用户添加到admin角色
# openstack role add --project service --user placement admin
8、创建Placement服务（资源服务追踪）
# openstack service create --name placement --description "Placement API" placement
9、创建Placement API服务端点

# openstack endpoint create --region RegionOne placement public http://node1:8778
# openstack endpoint create --region RegionOne placement internal http://node1:8778
# openstack endpoint create --region RegionOne placement admin http://node1:8778

2、安装和配置组件

1、下载安装包

# yum install openstack-nova-api openstack-nova-conductor \
openstack-nova-console openstack-nova-novncproxy \
openstack-nova-scheduler openstack-nova-placement-api

2、编辑/etc/nova/nova.conf配置文件

因为这里我把控制节点也作为了一点计算节点，所以配置文件可能多几行，

# cp /etc/nova/nova.conf /etc/nova/nova.conf.bak #备份原配置文件

# vim /etc/nova/nova.conf

[DEFAULT]
my_ip=192.168.83.171#主机ip
use_neutron = True
firewall_driver = nova.virt.firewall.NoopFirewallDriver
enabled_apis=osapi_compute,metadata
transport_url = rabbit://openstack:admin@node1

[api]
auth_strategy = keystone#keystone认证

[api_database]
connection = mysql+pymysql://nova:NOVA_DBPASS@node1/nova_api#数据库用户，密码，主机名，库名

[barbican]

[cache]

[cells]

[cinder]
os_region_name = RegionOne

[cloudpipe]

[conductor]

[console]

[consoleauth]

[cors]

[cors.subdomain]

[crypto]

[database]
connection = mysql+pymysql://nova:NOVA_DBPASS@node1/nova

[ephemeral_storage_encryption]

[filter_scheduler]

[glance]
api_servers = http://node1:9292

[guestfs]

[healthcheck]

[hyperv]

[image_file_url]

[ironic]

[key_manager]

[keystone_authtoken]
auth_uri = http://node1:5000
auth_url = http://node1:35357
memcached_servers = node1:
auth_type = password
project_domain_name = default
user_domain_name = default
project_name = service
username = nova
password = nova

[libvirt]
virt_type=qemu#不做计算节点可以不写

[matchmaker_redis]

[metrics]

[mks]

[neutron]#这个配置段是网络组件用到的内容，这里可以选择注释
url = http://node1:9696
auth_url = http://node1:35357
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://node1:35357/v3
project_name = service
project_domain_name = Default
username = placement
password = placement#openstack中placement用户的密码
user_domain_name = Default

[quota]

[rdp]

[remote_debug]

[scheduler]

[serial_console]

[service_user]

[spice]

[ssl]

[trusted_computing]

[upgrade_levels]

[vendordata_dynamic_auth]

[vmware]

[vnc]#启用并配置远程控制台访问
enabled=true
vncserver_listen=$my_ip
vncserver_proxyclient_address=$my_ip
novncproxy_base_url = http://192.168.83.171:6080/vnc_auto.html
#主机ip，最好写ip，以防其他主机解析不了主机名，如果不做计算节点，可以删除此行
[workarounds]

[wsgi]

[xenserver]

[xvp]

3、由于一些包的bug必须更改/etc/httpd/conf.d/00-nova-placement-api.conf文件来启用对Placement API的访问

加入以下内容：

<Directory /usr/bin>
<IfVersion >= 2.4>
Require all granted
</IfVersion>
<IfVersion < 2.4>
Order allow,deny
Allow from all
</IfVersion>
</Directory>

4、重启httpd服务

# systemctl restart httpd
5、导入api数据库数据（入数据的时候步骤许需按顺序执行，否则可能报错）
# su -s /bin/sh -c "nova-manage api_db sync" nova
6、导入证书（cell0）的数据库内容
# su -s /bin/sh -c "nova-manage cell_v2 map_cell0" nova
7、创建证书的池
# su -s /bin/sh -c "nova-manage cell_v2 create_cell --name=cell1 --verbose" nova
8、同步nova数据库
# su -s /bin/sh -c "nova-manage db sync" nova
9、验证nova cell0和cell1是否正确注册
# nova-manage cell_v2 list_cells
10、完成安装：启动Compute服务并将其配置为在系统引导时启动

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

四、计算节点

1、安装和配置组件　　

　　1）安装包

　　  # yum install openstack-nova-compute

　　如果需要解决依赖关系请下载，解压后安装

　　# wget http://download2.yunwei.edu/shell/openstack_app.tar.gz

　　2）编辑/etc/nova/nova.conf文件并完成以下操作

[DEFAULT]

my_ip=192.168.83.171#主机ip

use_neutron = True
firewall_driver = nova.virt.firewall.NoopFirewallDriver
enabled_apis=osapi_compute,metadata
transport_url = rabbit://openstack:admin@node1

[api]
auth_strategy = keystone#keystone认证

[api_database]
connection = mysql+pymysql://nova:NOVA_DBPASS@node1/nova_api#数据库用户，密码，主机名，库名

[barbican]

[cache]

[cells]

[cinder]
os_region_name = RegionOne

[cloudpipe]

[conductor]

[console]

[consoleauth]

[cors]

[cors.subdomain]

[crypto]

[database]
connection = mysql+pymysql://nova:NOVA_DBPASS@node1/nova

[ephemeral_storage_encryption]

[filter_scheduler]

[glance]
api_servers = http://node1:9292

[guestfs]

[healthcheck]

[hyperv]

[image_file_url]

[ironic]

[key_manager]

[keystone_authtoken]
auth_uri = http://node1:5000
auth_url = http://node1:35357
memcached_servers = node1:
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]#这个配置段是网络组件用到的内容，这里可以选择注释
url = http://node1:9696
auth_url = http://node1:35357
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://node1:35357/v3
project_name = service
project_domain_name = Default
username = placement
password = placement#openstack中placement用户的密码
user_domain_name = Default

[quota]

[rdp]

[remote_debug]

[scheduler]

[serial_console]

[service_user]

[spice]

[ssl]

[trusted_computing]

[upgrade_levels]

[vendordata_dynamic_auth]

[vmware]

[vnc]#启用并配置远程控制台访问
enabled=true
vncserver_listen=$my_ip
vncserver_proxyclient_address=$my_ip
novncproxy_base_url = http://192.168.83.171:6080/vnc_auto.html
#控制主机ip，最好写ip，以防其他主机解析不了主机名
[workarounds]

[wsgi]

[xenserver]

[xvp]

2、完成安装

　　1）确定您的计算节点是否支持虚拟机
　　# egrep -c '（vmx | svm）' / proc / cpuinfo

　　2）启动Compute服务及其依赖项，并将它们配置为在系统引导时自动启动：

# systemctl enable libvirtd.service openstack-nova-compute.service
# systemctl start libvirtd.service openstack-nova-compute.service

2、将计算节点添加到单元数据库（控制节点操作）
　　1）获取管理员凭据以启用仅管理员CLI命令，然后确认数据库中是否存在计算主机
　　# openstack hypervisor list
　　2）将计算节点加入
　　# su -s /bin/sh -c "nova-manage cell_v2 discover_hosts --verbose" nova

五、验证操作

1、列出服务组件以验证每个进程的成功启动和注册

# openstack compute service list

2、列出Identity服务中的API端点以验证与Identity服务的连接

# openstack catalog list

3、检查单元格和放置API是否成功运行

# nova-status upgrade check

+---------------------------+
| Upgrade Check Results     |
+---------------------------+
| Check: Cells v2           |
| Result: Success           |
| Details: None             |
+---------------------------+
| Check: Placement API      |
| Result: Success           |
| Details: None             |
+---------------------------+
| Check: Resource Providers |
| Result: Success           |
| Details: None             |
+---------------------------+