OpenStack Compute 提供給一個組織云的工具，其中的功能包括運行虛擬機實例, 管理網(wǎng)絡以及通過用戶和項目來控制對云的訪問。OpenStack最基礎的開源項目名字稱為Nova，它提供的軟件可以控制基礎設施即服務(IaaS)云計算平臺，和Amazon EC2和Rackspace云服務器有一定程度相似。OpenStack Compute 沒有包含任何的虛擬化軟件，相反它定義和運行在主機操作系統(tǒng)上的虛擬化機制交互的驅(qū)動程序，并通過基于Web的程序應用接口(API)來提供功能的使用。

功能分析Compute的組件和及其作用

OpenStack Compute是由幾個主要的組件所組成的。

云控制器（cloud controller）包含了很多組件，API服務器(nova-api)，計算服務器(nova-Compute)，網(wǎng)絡控制器(nova-network)，調(diào)度器(nova-schedule)，卷控制器(nova-volume)，消息隊列(queue)，DashBoard。

API 服務器為云控制器扮演著web服務前端的角色。這個云框架的核心是API服務器。API服務器命令和控制hypervisor，存儲還有網(wǎng)絡，讓用戶可以實現(xiàn)云計算。API端點是一個基礎的HTTP網(wǎng)頁服務，通過使用多種API接口（Amazon，Rackspace和相關的模型)來提供認證，授權和基礎命令和控制功能，增強了API和多種其他供應商已經(jīng)存在的資源池的兼容性。

計算控制器（Compute controller）提供了計算服務器資源，其中包含計算服務。Compute控制器控制運行在宿主機上的計算實例?？梢酝ㄟ^使用API的方式把命令分發(fā)到Compute控制器，進行以下的操作：

• 運行實例
• 結束實例
• 重啟實例
• 接觸卷
• 斷開卷
• 獲得控制臺輸出
• 對象存儲（Object Store）組件選擇性提供存儲服務。
• 授權管理器（auth manager）提供認證和授權服務。
• 卷控制器（volume controller)為Compute服務器提供了快速持久的塊級別存儲。卷工作處理器和iSCSI存儲進行交互，管理基于LVM的實例卷，其中可以進行的操作包括：
• 創(chuàng)建卷
• 刪除卷
• 創(chuàng)建計算卷

卷可以在實例間傳送，但是一次只能連接到一個實例。

網(wǎng)絡控制器（network controller）提供了虛擬網(wǎng)絡，使得Compute服務器和其他的Compute服務器以及外網(wǎng)進行交互。

網(wǎng)絡控制器管理在宿主機上的網(wǎng)絡資源。API服務器通過消息隊列分發(fā)命令。這些命令之后會被網(wǎng)絡控制器處理，特定的操作有：

•        分配固定IP地址

•        為項目配置VLAN

•        為計算節(jié)點配置網(wǎng)絡

目前為止，Nova只支持Linux網(wǎng)橋網(wǎng)絡使得虛擬接口可以通過物理接口鏈接到外部網(wǎng)絡。網(wǎng)絡控制器提供了虛擬網(wǎng)絡來使得計算服務器之間互相交互以及和公共網(wǎng)絡交互。

Nova支持3種類型的網(wǎng)絡，實現(xiàn)成3種相對應的“網(wǎng)絡管理”類型：

•        Flat網(wǎng)絡管理模式

•        Flat DHCP網(wǎng)絡管理模式

•        VLAN網(wǎng)絡管理模式

這3種類型的網(wǎng)絡管理模式可以在一個云系統(tǒng)里面共存。然而，如果沒有為一個給定的項目選擇它的網(wǎng)絡管理類型，就不能在一個給定的Compute安裝中配置多于一種類型的網(wǎng)絡模式。

Nova有固定IP和浮動IP的概念。固定IP被分發(fā)到創(chuàng)建的實例，然后實例持有固定IP直到實例被顯式地停機。浮動IP是一些可以和實例動態(tài)相連的IP地址。這些地址在任何時刻可以斷開連接或者連接到另外的實例。用戶可以為他們的項目保留一個浮動的IP地址。

•Flat模式

網(wǎng)絡管理員指定一個子網(wǎng)。為虛擬機實例分配的IP地址都是從這個子網(wǎng)內(nèi)面獲取，然后在虛擬機啟動時候注入虛擬機鏡像。每個實例從有效地址池接收到一個固定的IP地址。網(wǎng)絡管理員必須要配置好Linux網(wǎng)橋（名為br100），包括擁有網(wǎng)絡的網(wǎng)絡控制器還有擁有實例的云控制器。所有的系統(tǒng)實例都是和同一個網(wǎng)橋所相關的，網(wǎng)絡管理員需要手動配置相連關系。注意：目前為止配置注入只能夠Linux類型的操作系統(tǒng)正常工作，網(wǎng)絡配置保存在/etc/network/interfaces路徑。

•Flat DHCP模式

啟動一個DHCP服務器，把從一個指定的子網(wǎng)中獲得的IP地址傳遞到虛擬機實例，此外網(wǎng)絡管理員還需手動配置網(wǎng)橋。為虛擬機實例所分配的IP地址都是從網(wǎng)絡管理員指定的子網(wǎng)中所獲得的。就像Flat模式一樣，所有的實例都在計算節(jié)點中和一個網(wǎng)橋相關。除此以外需要一個DHCP服務器運行來配置實例。在這個模式里面，Compute做了更多一些的配置，嘗試和以太網(wǎng)設備(默認為eth0)建立網(wǎng)橋。Compute也會運行dusmasq作為DHCP服務器監(jiān)聽這個網(wǎng)橋。之后實例做一次dhcpdiscover操作來接收他們的固定IP。

在兩個Flat模式里面，網(wǎng)絡節(jié)點沒有扮演默認網(wǎng)關的角色。實例都被分配了公共的IP地址。Compute節(jié)點持有每個項目和實例都會創(chuàng)建的iptables/ebtalbes實體，來抵抗IP/MAC地址欺騙或者是ARP欺騙。

•VLAN網(wǎng)絡模式

OpenStack Compute的默認模式。在這個模式里面，Compute為每個項目創(chuàng)建了VLAN和網(wǎng)橋。為了實現(xiàn)多臺機器的安裝，VLAN網(wǎng)絡模式需要一個支持VLAN標簽(IEEE 802.1Q)的路由器。每個項目獲得一些只能從VLAN內(nèi)部訪問的私有IP地址。為了實現(xiàn)用戶獲得項目的實例，需要創(chuàng)建一個特殊的VPN實例（代碼名為cloudpipe）。Compute為用戶生成了證明書和key，使得用戶可以訪問VPN，同時Compute自動啟動VPN。它為每個項目的所有實例提供一個私有網(wǎng)絡段，這個私有網(wǎng)絡段都是可以通過因特網(wǎng)的VPN訪問的。在這個模式里面，每個項目獲得它自己的VLAN，Linux網(wǎng)橋還有子網(wǎng)。被網(wǎng)絡管理員所指定的子網(wǎng)都會在需要的時候動態(tài)地分配給一個項目。DHCP服務器為所有的VLAN所啟動，從被分配到項目的子網(wǎng)中獲取IP地址并傳輸?shù)教摂M機實例。所有屬于某個項目的實例都會連接到同一個VLAN。OpenStack Compute在必要的時候會創(chuàng)建Linux網(wǎng)橋和VLAN。

調(diào)度器（scheduler）選擇最合適的Compute控制器來放置一個實例,實現(xiàn)負載均衡。

消息機制 OpenStack Compute 是建立在無共享(shared-nothing)的，基于消息（messaging-based）架構上的。在多服務器上運行所有的主要組件包括Compute 控制器，卷控制器，網(wǎng)絡控制器以及對象存儲。云控制器通過HTTP協(xié)議和內(nèi)部對象存儲通信。但是云控制器和調(diào)度器，網(wǎng)絡控制器以及卷控制器是通過AMQP協(xié)議（Advanced Message Queue protocol)，即高級消息隊列協(xié)議來通信。為了避免在等待響應的時候造成每個組件阻塞，OpenStack Compute使用了異步調(diào)用，當響應被接收時候會觸發(fā)回調(diào)。為了取得同樣組件的多份拷貝的無共享屬性，OpenStack Compute 在分布式數(shù)據(jù)存儲上保存了整個云系統(tǒng)的狀態(tài)。對系統(tǒng)的更新會被寫入到存儲里面，必要時會使用原子性的事務來進行這個操作。對狀態(tài)的請求會從存儲里面讀出。在有限的例子，讀取的結果在很短的時間之內(nèi)緩存到控制器里面。

一個典型的消息傳遞事件從API服務器接受來自用戶的請求開始。這個API服務器授權這個用戶，保證用戶是被允許發(fā)起相關的命令。在請求中所涉及到的對象的有效性被評估，如果評估有效，為了相關的工作處理器，這請求會被路由到消息引擎。工作處理器在它們各自角色或者主機名的基礎上監(jiān)聽這個隊列。當監(jiān)聽產(chǎn)生了工作請求，工作處理器接收這個任務并開始執(zhí)行。完成之后，響應會分發(fā)到隊列里面。隊列會被API服務器接收和轉(zhuǎn)述到發(fā)起請求的用戶。在整個過程中數(shù)據(jù)庫實體會根據(jù)需求被查詢，增加或者消除。

基于網(wǎng)頁的控制臺DashBoard

在OpenStack Compute安裝時搭配OpenStack DashBoard and Django-Nova 項目提供的基于網(wǎng)頁的控制臺，可以使用DashBoard接口。Django提供了和OpenStack Compute云控制器基于網(wǎng)頁的交互。為了創(chuàng)建一個更有魯棒性的和為產(chǎn)出準備的安裝，需要用Apache網(wǎng)頁服務器和MySQL/Postgres數(shù)據(jù)庫進行配置。

支持虛擬機熱遷移

支持集群安裝（使用Puppet）

使用Puppet進行集群自動安裝的方法在下面的配置下經(jīng)過測試：

•        多服務器上安裝nova-Compute組件

•        操作系統(tǒng)：ubuntu10.04或者ubuntu10.10

•        多網(wǎng)絡模式（Vlan模式，F(xiàn)lat模式）

支持EC2 API 

EC2 API 提供了客戶遷移，允許用戶繼續(xù)使用熟悉的EC2 API來管理他們的解決方案直到他們學會利用本地的具有高性能的OpenStack API。

via openstack.org.cn