OpenStack各组件详解和通信流程

时间:2021-02-02 22:02:21

一、openstack由来

  openstack最早由美国国家航空航天局NASA研发的Nova和Rackspace研发的swift组成。后来以apache许可证授权,旨在为公共及私有云平台建设。openstack主要用来为企业内部实现类似于Amazon EC2和S3的云基础架构服务(Iaas).每6个月更新一次,基本与ubuntu同步,命名是以A-Z作为首字母来的。

二、openstack项目与组件(服务名是项目名的别名)

1、核心项目3个

(1)控制台

    服务名:Dashboard

    项目名:Horizon

    功能:web方式管理云平台,建云主机,分配网络,配安全组,加云盘。

(2)计算

    服务名:计算

    项目名:Nova(可以支持各种各样的虚拟化技术,vmware\kvm等)

    功能:负责响应虚拟机创建请求、调度、销毁云主机。

(3)网络

    服务名:网络

    项目名:Neutron(实现网络虚拟化)

    功能:实现SDN(软件定义网络),提供一整套API,用户可以基于该API实现自己定义专属网络,不同厂商可以基于此API提供自己的产品实现。

2、共享服务项目3个

(1)认证服务

    服务名:认证服务

    项目名:Keystone

    功能:为访问openstack各组件提供认证和授权功能,认证通过后,提供一个服务列表(存放你有权访问的服务),可以通过该列表访问各个组件。

(2)镜像服务

    服务名:镜像服务

    项目名:Glance

    功能:为云主机安装操作系统提供不同的镜像选择

(3)计费服务

    服务名:计费服务

    项目名:Ceilometer(监控)

    功能:收集云平台资源使用数据,用来计费或者性能监控

3、存储项目2个(附加项目)

  现在主流的存储主要是三种:文件存储、块存储、对象存储。

  文件存储相当于一个大的文件夹,典型是FTP\NFS服务器,以文件作为传输协议。Ext3、Ext4、NTFS是本地文件存储,NFS、CIFS是网络文件存储(NAS存储);最明显的特征是支持POSIX的文件访问接口:open、read、write、seek、close等;优点:便于扩展&共享;缺点:读写速度慢。

  块存储在物理级别的最小读写单位是扇区。块存储可以认为是裸盘,最多包一层逻辑卷(LVM);常见的DAS、FC-SAN、IP-SAN都是块存储,块存储最明显的特征就是不能被操作系统直接读写,需要格式化为指定的文件系统(Ext3、Ext4、NTFS)后才可以访问。优点:读写快(带宽&IOPS);缺点:因为太底层了,不利于扩展。

  对象存储将元数据独立了出来,控制节点元数据服务器(服务器+对象存储管理软件),里面主要负责存储对象的属性(主要是对象的数据被打散存放到了那几台分布式服务器中的信息),而其他负责存储数据的分布式服务器叫做OSD主要负责存储文件的数据部分。当用户访问对象,会先访问元数据服务器,元数据服务器只负责反馈对象存储在哪些OSD,假设反馈文件A存储在B、C、D三台OSD,那么用户就会再次直接访问3台OSD服务器去读取数据。

  基于rest api的方式访问,说穿了就是url地址。对象存储和分布式文件系统的表面区别:对象存储支持的访问接口基本都是restful接口、而分布式文件系统提供的POSIX兼容的文件操作接口;

(1)对象存储

    服务名:对象存储

    项目名:Swift

    功能:REST风格的接口和扁平的数据组织结构。RESTFUL HTTP API来保存和访问任意非结构化数据,ring环的方式实现数据自动复制和高度可以扩展架构,保证数据的高度容错和可靠性

(2)块存储

    服务名:块存储

    项目名:Cinder

    功能:提供持久化块存储,即为云主机提供附加云盘。

4、高层服务项目1个

(1)编排服务

    服务名:编排服务

    项目名:Heat

    功能:自动化部署应用,自动化管理应用的整个生命周期.主要用于Paas 

三、openstack各组件详解及运行流程

1、各组件逻辑关系图

  OpenStack各组件详解和通信流程

2、openstack新建云主机流程图

OpenStack各组件详解和通信流程

3、虚拟机启动过程

  1. 界面或命令行通过RESTful API向keystone获取认证信息。

  2. keystone通过用户请求认证信息,并生成auth-token返回给对应的认证请求。

  3. 界面或命令行通过RESTful API向nova-api发送一个boot instance的请求(携带auth-token)。

  4. nova-api接受请求后向keystone发送认证请求,查看token是否为有效用户和token。

  5. keystone验证token是否有效,如有效则返回有效的认证和对应的角色(注:有些操作需要有角色权限才能操作)。

  6. 通过认证后nova-api和数据库通讯。

  7. 初始化新建虚拟机的数据库记录。

  8. nova-api通过rpc.call向nova-scheduler请求是否有创建虚拟机的资源(Host ID)。

  9. nova-scheduler进程侦听消息队列,获取nova-api的请求。

  10. nova-scheduler通过查询nova数据库中计算资源的情况,并通过调度算法计算符合虚拟机创建需要的主机。

  11. 对于有符合虚拟机创建的主机,nova-scheduler更新数据库中虚拟机对应的物理主机信息。

  12. nova-scheduler通过rpc.cast向nova-compute发送对应的创建虚拟机请求的消息。

  13. nova-compute会从对应的消息队列中获取创建虚拟机请求的消息。

  14. nova-compute通过rpc.call向nova-conductor请求获取虚拟机消息。(Flavor)

  15. nova-conductor从消息队队列中拿到nova-compute请求消息。

  16. nova-conductor根据消息查询虚拟机对应的信息。

  17. nova-conductor从数据库中获得虚拟机对应信息。

  18. nova-conductor把虚拟机信息通过消息的方式发送到消息队列中。

  19. nova-compute从对应的消息队列中获取虚拟机信息消息。

  20. nova-compute通过keystone的RESTfull API拿到认证的token,并通过HTTP请求glance-api获取创建虚拟机所需要镜像。

  21. glance-api向keystone认证token是否有效,并返回验证结果。

  22. token验证通过,nova-compute获得虚拟机镜像信息(URL)。

  23. nova-compute通过keystone的RESTfull API拿到认证k的token,并通过HTTP请求neutron-server获取创建虚拟机所需要的网络信息。

  24. neutron-server向keystone认证token是否有效,并返回验证结果。

  25. token验证通过,nova-compute获得虚拟机网络信息。

  26. nova-compute通过keystone的RESTfull API拿到认证的token,并通过HTTP请求cinder-api获取创建虚拟机所需要的持久化存储信息。

  27. cinder-api向keystone认证token是否有效,并返回验证结果。

  28. token验证通过,nova-compute获得虚拟机持久化存储信息。

  29. nova-compute根据instance的信息调用配置的虚拟化驱动来创建虚拟机。