OpenStack学习 (4) - Nova

快来打我* 2022-05-29 02:55 223阅读 0赞

# **Nova整体架构** #

Nova控制着虚拟机的生老病死，管理他们的计算资源分配。

我们来看Nova的一个执行流程案例。  
![这里写图片描述][Image 1]

Step1：首先用户执行Nova Client提供的用于创建虚拟机的指令

Step2：nova-api service监听到来自于Nova Client的HTTP请求，并将这些请求转换为AMQP消息之后加入消息队列Queue

Step3：通过消息队列Queue调用nova-conductor service

Step4：nova-conductor service从Queue接收到虚拟机实例化请求消息后，进行一些准备工作(EG. 汇总HTTP请求中所需要实例化的虚拟机参数)

Step5：nova-conductor service通过Queue告诉nova-scheduler去选择一个合适的Compute Node来创建虚拟机，此时nova-scheduler会读取数据库的内容

Step6：nova-conductor从nova-scheduler得到了合适的Compute Node的信息后，在通过Queue来通知nova-compute service实现虚拟机的创建.

Nova主要有API、Compute、Conductor、Scheduler四个核心服务组成，这些服务之间通过AMQP消息队列来进行通信。

--------------------

# **Nova API** #

nova-api主要用于接受Http请求，作为客户端与Nova质检的中间层，nova-api起到了一个桥梁的作用，接受客户端的请求，讲Nova处理完的请求结果返回给用户。

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。比如用户需要创建一个VM或者销毁一个VM。

当nova-api收到client发送过来的Client时，会经历以下两个步骤。

> 1.Paste将请求路由到具体的WSGI Application  
> 2.WSGI Application到具体的执行函数

![这里写图片描述][Image 1]  
在Openstack中，每个资源都被封装成为一个nova.api.openstack.wsgi.Resource 对象，且对应着一个 WSGI Application ，这样就保证了资源的独立性。上面，我们已经确定了处理 HTTP请求的 Application，除此之外，我们还需要继续的去确定这个 HTTP 请求希望执行 Application中具体的哪一个操作函数。

比如“GET/v3/servers/detail”最终会定位到nova.api.openstack.compute.plugins.v3.ServersController.detail()函数。

--------------------

# **Conductor** #

nova-compute需要获取和更新数据库中虚拟机的信息。以前，nova-compute可以直接访问数据库，但是这样很不安全。nova-conductor加入之后就解耦了nova-compute和数据库之间的联系。

nova-compute所有访问数据库的操作都交给nova-conductor完成，处于安全性考虑，最好不好讲nova-compute和nova-conductor部署在同一台服务器上。

--------------------

# **Scheduler** #

nova-scheduler主要作用是裁决虚拟机的生存空间和资源分配，它通过考虑内存使用率与CPU负载等多种因素为虚拟机选择一个合适的主机。

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。  
Flavor 主要定义了 VCPU，RAM，DISK 和 Metadata 这四类。 nova-scheduler 会按照 Flavor去选择合适的计算节点。

**调度器**  
Nova中实现的调度器有

> ChanceScheduler(随机调度器)：从所有nova-compute服务正常运行的节点随机选择  
> FilterScheduler(过滤调度器)：根据指定条件过滤选择最佳节点

不同的调度器不能共存FilterScheduler是默认调度器。

**FilterScheduler**  
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。

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。  
![这里写图片描述][Image 1]  
如图，最终Host5得分最高，最终入选。

**Filters**  
在调用Filters之前，先要从数据库中同步数据获取各个主机的资源情况，包括内存容量等。获取之后就开始调用Filters进行筛选。

Nova中常用的Filters有

> AllHostsFilter：不进行任何过滤  
> RamFilter：根据内存情况过滤  
> ComputerFilter：挑选出处于活跃状态的主机  
> TrustedFilter：挑选出可信的主机  
> CoreFilter：将不能满足VCPU的过滤掉  
> DiskFilter：根据磁盘需求过滤

Filters一般组合使用，具体使用哪些Filter一般在配置文件中指定。

**Weight**  
经过 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，选择得分最高的一个。  
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。

--------------------

# **Compute** #

nova-compute一般管理虚拟机的生命周期。

但是我们要清楚，Nova并不提供虚拟化技术，只是借助主流虚拟化（比如：Xen KVM等）实现虚拟机的创建与管理，因此nova-compute需要和各种不同的hypervisor进行交互。目前Nova实现了Hyperv、Libvirt、VMware以及XenAPI四种。

![这里写图片描述][Image 1]  
如上图：nova-compute安装部署在安装了Linux+KVM的主机上，nova-compute调用Libvirt提供的API实现虚拟机管理。

可以选择指定的Virt Driver,默认为Libvirt Driver

compute_driver = libvirt.LibvirtDriver

[Image 1]: