FusionSphere OpenStack技術架構概述

1、FusionSphere OpenStack技術架構概述技術創(chuàng)新，變革未來美國財富百強企業(yè)中，一半企業(yè)都選擇了OpenStack，其行業(yè)涵蓋金融服務、制造業(yè)、媒體、政府/高校研究、零售、技術與電信等。學完本課程后，您將能夠:描述OpenStack是什么熟悉OpenStack的架構與組件熟悉OpenStack的消息隊列機制描述FusionSphere OpenStack是什么OpenStack項目概述OpenStack與傳統(tǒng)虛擬化OpenStack架構與組件FusionSphere OpenStack何為OpenStack？OpenStack項目是一項全球開發(fā)者與云計算技術專家合作開發(fā)的開放標準

2、云計算平臺，可用于公有云及私有云。數(shù)以百計的全球大型品牌都依托OpenStack開展日常業(yè)務、節(jié)省成本并提升運行速度。OpenStack項目于2010年啟動，是全球發(fā)展最快的開源社區(qū)之一，活躍的開發(fā)者社區(qū)與諸多知名公司都是它的堅強后盾。迄今為止，共有7.3萬人貢獻了2,000多萬行代碼，有185個國家的近650個公司支持該項目。OpenStack做什么OpenStack軟件是一個云操作系統(tǒng)，用于控制整個數(shù)據中心的海量計算、存儲和網絡資源，借助統(tǒng)一視圖或OpenStack API進行管理。OpenStack是一個可編程的架構，在計算、網絡、存儲之上構建了一系列API。OpenStack的由來及歷

3、史OpenStack社區(qū)每隔6個月便可發(fā)布重大更新版本。在每一版本的規(guī)劃階段，社區(qū)會舉辦設計峰會，召集活躍開發(fā)者參加工作會議，商討確定路線圖。2017年8月發(fā)布PIKE版本，2018年2月發(fā)布QUEENS版本。OpenStack的設計與開發(fā)基本設計思想開放開源，并盡最大可能重用已有開源項目不要“重復發(fā)明輪子”，而要“站在巨人肩膀上”靈活不使用任何不可替代的私有/商業(yè)組件大量使用插件化方式進行架構設計與實現(xiàn)可擴展由多個相互獨立的項目組成每個項目包含多個獨立服務組件無中心架構無狀態(tài)架構OpenStack的設計與開發(fā)每年兩個大版本，分別在4月和10月中旬發(fā)布。約70%的代碼（核心邏輯）使用Pytho

4、n開發(fā)。Apache 2.0 License，商業(yè)友好。OpenStack典型商業(yè)模式及廠商舉例整體解決方案提供商代表：HP、華為、Mirantis、IBM、Oracle公有云運營商代表：Rackspace、華為發(fā)行版廠商代表：Red Hat、Canonical、SUSE系統(tǒng)軟件廠商代表：VMware硬件設備廠商代表：Dell/EMC、Cisco應用及管理組件廠商代表：Tesora、Parallels華為是中國內地目前唯一的OpenStack基金會金牌會員，積極參與開發(fā)并回饋社區(qū)/foundation/companies/Platinum Members(8)Gold Members(18)C

5、orporate SponsorsOpenStack的生態(tài)系統(tǒng)華為已經成為社區(qū)的主要貢獻者NovaCinderGlanceNeutronIronicManilaHeatMistralCongressCeilometerRallyMagnumHorizonOpenStack CascadingIaaS+ servicesInfrastructure enhancementClassical IaaS servicesPortalO&MTesting華為社區(qū)貢獻分布于各個技術領域OpenStack項目概述OpenStack與傳統(tǒng)虛擬化OpenStack架構與組件FusionSphere OpenS

6、tackOpenStack不是虛擬化OpenStack的架構定位與技術范疇：OpenStack只是系統(tǒng)的控制面OpenStack不包括系統(tǒng)的數(shù)據面組件，如hypervisor、存儲和網絡設備等云和虛擬化有著關鍵的區(qū)別：虛擬化是實現(xiàn)云計算的技術支撐手段之一，但并非云計算的核心關注點。OpenStack不是云OpenStack只是構建云的關鍵組件：內核、骨干、框架、總線為了構建一個云，我們還需要很多東西。OpenStack與AWSAWS 公有云標桿OpenStack 公有云與私有云AWSOpenStack功能EC2Nova計算管理組件VPCNeutron網絡管理組件S3Swift對象存儲組件IAM

7、Keystone身份認證和授權組件EBSCinder存儲管理組件OpenStack項目概述OpenStack與傳統(tǒng)虛擬化OpenStack架構與組件FusionSphere OpenStack服務項目名稱描述DashboardHorizon提供了一個基于web的自服務門戶，與OpenStack底層服務交互，諸如啟動一個實例，分配IP地址以及配置訪問控制。ComputeNova在OpenStack環(huán)境中計算實例的生命周期管理。按需響應包括生成、調度、回收虛擬機等操作。NetworkingNeutron確保為其它OpenStack服務提供網絡連接即服務，比如OpenStack計算。為用戶提供API

8、定義網絡。基于插件的架構使其支持眾多的網絡提供商和技術。Object StorageSwift通過一個 RESTful,基于HTTP的應用程序接口存儲和任意檢索的非結構化數(shù)據對象。它擁有高容錯機制，基于數(shù)據復制和可擴展架構。它的實現(xiàn)方式是一個文件服務器的掛載目錄。在此種方式下，它寫入對象和文件到多個硬盤中，以確保數(shù)據是在集群內跨服務器的多份復制。OpenStack服務簡介 (1/2)服務項目名稱描述Block StorageCinder為運行實例而提供的持久性塊存儲。它的可插拔驅動架構的功能有助于創(chuàng)建和管理塊存儲設備。Identity ServiceKeystone為其他OpenStack服務

9、提供認證和授權服務，為所有的OpenStack服務提供一個端點目錄。Image ServiceGlance存儲和檢索虛擬機磁盤鏡像，OpenStack計算會在實例部署時使用此服務。Telemetry ServiceCeilometer為OpenStack云的計費、基準、擴展性以及統(tǒng)計等目的提供監(jiān)測和計量。Orchestration ServiceHeat既可以使用本地模板格式，亦可使用AWS CloudFormation模板格式，來編排多個綜合的云應用，通過OpenStack本地REST API或者是CloudFormation相兼容的隊列API。OpenStack服務簡介 (2/2)Nova

10、CinderNeutronGlanceKeystoneHorizonHeatSwiftCeilometerSaharaTroveDatabaseMessage Queue基礎公共組件IaaS服務系統(tǒng)管理及自動化IaaS+服務圖形化人機界面IronicOpenStack的項目分層截至目前，OpenStack項目涵蓋了IaaS層常用的服務類型、部分系統(tǒng)管理及自動化相關服務，和一些重要的IaaS+服務。OpenStack各主要項目間相互關系Cinder（塊存儲管理）Quantum/Neutron（虛擬網絡管理）Horizon（管理界面）Swift（對象存儲）Glance（鏡像管理）Nova（計算管理

11、）Keystone（鑒權）Nova綜述Nova是什么？OpenStack中提供計算資源服務的項目Nova負責什么？虛擬機生命周期管理其他計算資源生命周期管理Nova不負責什么？承載虛擬機的物理主機自身的管理全面的系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控Nova是OpenStack事實上最核心的項目歷史最長：OpenStack首批兩個項目之一功能最復雜，代碼量最大大部分集成項目和Nova之間都存在配合關系貢獻者在社區(qū)中的影響力最大Nova管理下的資源類型主要資源：虛擬機KVMXenHyper-VvCenter/vSphere其他資源物理機：通過Ironic容器：LXC、DockerNova邏輯架構 - KVM場景 無中心結

12、構。 各組件無本地持久化狀態(tài)。 可水平擴展。 通常將nova-api、nova-scheduler、nova-conductor組件合并部署在控制節(jié)點上。 通過部署多個控制節(jié)點實現(xiàn)HA和負載均衡。 通過增加控制節(jié)點和計算節(jié)點實現(xiàn)簡單方便的系統(tǒng)擴容。Nova部署示例Cinder綜述OpenStack的一個組件，從Folsom版本從Nova-Volume中分離出來。為云平臺提供統(tǒng)一接口，按需分配的，持久化的塊存儲服務（類似于Amazon EBS服務）。通過驅動的方式接入不同種類的后端存儲（本地存儲，網絡存儲，F(xiàn)CSAN，IPSAN）。Cinder支持的存儲后端Cinder邏輯架構Cinder Cl

13、ient封裝Cinder提供的rest接口，以CLI形式供用戶使用。Cinder API對外提供rest API，對操作需求進行解析，對API進行路由尋找相應的處理方法。包含卷的增刪改查（包括從源卷、鏡像、快照創(chuàng)建）、快照增刪改查、備份、volume type管理、掛載/卸載（Nova調用）等。Cinder scheduler負責收集backend上報的容量、能力信息，根設定的算法完成卷到指定cinder-volume的調度。Cinder volume多節(jié)點部署，使用不同的配置文件、接入不同的backend設備，由各存儲廠商插入driver代碼與設備交互完成設備容量和能力信息收集、卷操作。Ci

14、nder backup實現(xiàn)將卷的數(shù)據備份到其他存儲介質（目前SWIFT/Ceph/TSM提供了驅動）。SQL DB提供存儲卷、快照、備份、service等數(shù)據，支持Mysql、PG、MSSQL等SQL數(shù)據庫。Cinder部署示例：以傳統(tǒng)存儲為例Cinder-API，Cinder-Scheduler，Cinder-Volume可以選擇部署到一個節(jié)點上，也可以分別部署。API采用AA模式，Haproxy作為LB，分發(fā)請求到多個Cinder API。Scheduler也采用AA模式，有rabbitmq以負載均衡模式向3個節(jié)點分發(fā)任務，并同時從rabbitqmq收取Cinder volume上報的能力

15、信息，調度時，scheduler通過在DB中預留資源從而保證數(shù)據一致性。Cinder-Volume也采用AA模式，同時上報同一個backend容量和能力信息，并同時接受請求進行處理。Rabbitmq，支持主備或集群。Mysql，支持主備或集群。Cinder-APICinder-SchedulerRabbitMQMysqlCinder-VolumeCinder-APICinder-APICinder-SchedulerCinder-SchedulerCinder-VolumeCinder-VolumeRabbitMQHAproxySANMysqlNeutron綜述OpenStack子項目，為VM

16、提供”Network as a Service” 服務。始于Essex版，在Folsom版本成為核心項目。OpenStack “三駕馬車”之一（計算：Nova，塊存儲：Cinder，網絡：Neutron）Neutron的價值與優(yōu)勢OpenStack里“一切皆服務”，“網絡即服務”空缺。Neutron帶來更多可能性：網絡類型更豐富（Flat、VLAN、GRE、VxLAN）支持復雜拓撲、租戶靈活組網服務與后端技術解耦，方便引入SDN等新技術可擴展框架告警網絡服務（Router，LB，VPN，F(xiàn)W等）持續(xù)快速發(fā)展，廠商熱情參與Neutron邏輯架構：主要組件Neutron-ServerCore Pl

17、ugin各種Advanced Service PluginL3 Service PluginLB Service PluginFirewallVPN各種AgentL2(ovs-agent)L3 AgentDHCP AgentNeutron邏輯架構：邏輯層次Neutron部署示例OpenstackNova-apiMQNova-computeNova-conductorNeutron-serverNeutron-agentCinder-apiCinder-volumeOpenstack中的MQ服務內組件之間的消息全部通過MQ來進行轉發(fā)，包括控制、查詢、監(jiān)控指標等。RabbitMQ的工作流程Cons

18、umerQueuepushProducer消息生產者，就是投遞消息的程序。消息交換機，它指定消息按什么規(guī)則，路由到哪個隊列。消息隊列載體，每個消息都會被投入到一個或多個隊列。消息消費者，就是接受消息的程序。RabbitMQExchangeExchange類型Exchange的類型：Fanout:廣播到所有該exchange bind的queue。Topic：表達式匹配（# 表示0或多個word，*表示一個word。例如：kern.*能夠匹配，#能匹配任意隊列）。Direct：route key完全匹配。RabbitMQ的消息收發(fā)舉例 - call消息1，api發(fā)送消息2，mq-server收到

19、消息3，compute收到消息4，執(zhí)行函數(shù)Run_method5，返回執(zhí)行結果6，api收到compute的執(zhí)行結果RabbitMQ的消息收發(fā)舉例 - cast消息1，api發(fā)送消息2，mq-server收到消息3，compute收到消息4，執(zhí)行函數(shù)Run_methodOpenStack項目概述OpenStack與傳統(tǒng)虛擬化OpenStack架構與組件FusionSphere OpenStack基于OpenStack的華為FusionSphereVM網絡虛擬化物理資源虛擬資源基礎設施服務網絡VM存儲X86服務器存儲虛擬化物理設備應用CRMERP辦公系統(tǒng)非虛擬化資源數(shù)據中心管理平臺(Manage

20、One/ 3rd）基礎設施云平臺 FusionSphereOpenStackFusionStorageUVP FusionNetwork加載、部署與軟件管理CinderNeutronNovaKeystoneGlanceSwiftHeatCeilometerNova-ComputeDriverCinder-VolumeDriverNeutronPlug-inVMFusionComputeIronic云啟動服務（CBS）云發(fā)放服務（CPS）軟件管理(升級、補丁)分析計量統(tǒng)一告警性能監(jiān)控用戶管理云管理自服務PortalOpenStack OMEnergyFusionSphere南向兼容：多平臺北向兼

21、容：被集成OpenStack原生北向服務接口存儲和網絡接口擴展和硬件卸載，實現(xiàn)更優(yōu)化的性能SMI-S存儲卸載接口物理網絡管理更多的服務接口和SDKCloudStackeSDKSNMPOpenStack原生南向插件虛擬機管理虛擬快照管理VPC管理虛擬存儲管理虛擬網絡管理虛擬防火墻管理開放的API虛擬機管理虛擬存儲管理 虛擬網絡管理業(yè)務編排平臺能力插件集成工作流云管理SDKFusionSphere 完全兼容OpenStack原生API(北向&南向)兼容性和開放接口商用加固易部署易運維高可靠安全加固自動化擴展性FusionSphere OpenStackOpenStack Extension（Plu

22、gin/Driver Extension ）Common ServiceInstall, upgrade, monitor, Alarm, Log, HAHuawei OpenStack DistributionFusionSphereOpenStack OM華為OpenStack企業(yè)版基于OpenStack社區(qū)版本進行商用加固開源華為虛擬化平臺 UVP 云啟動服務（CBS）云發(fā)放服務（CPS）基礎OS安裝、管理節(jié)點發(fā)放計算虛擬化分布式存儲引擎存儲卸載存儲虛擬化存儲高級特性-瘦分/快照/災備.虛擬交換機（EVS）SDN 控制器網絡虛擬化虛擬服務網關-vFW/vLBCinderNeutronNo

23、vaNova-ComputeDriverCinder-VolumeDriverNeutronPlug-inKeystoneGlanceSwiftHeatCeilometerIronicOpenStack 異構硬件適配應用監(jiān)控與 告警(AM & FM)安全(IAM)管理Web PortalOpenStack OMHypervisor：支持FusionCompute虛擬平臺接入。高性能、高可靠和易維護。高可用性商用部署框架。一鍵式無損升級。硬件即插即用。故障自動恢復。用戶管理FusionComputeFusionStorageFusionNetwork集群調度高級擴展特性-HA/熱遷移高性能存儲加

24、速I/O。高性能分布式存儲?？蓴U展性：超大存儲池。FusionSphere OpenStack商用加固 (1/2)開源華為虛擬化平臺 UVP 云啟動服務（CBS）云發(fā)放服務（CPS）基礎OS安裝、管理節(jié)點發(fā)放計算虛擬化分布式存儲引擎存儲卸載存儲虛擬化虛擬交換機（EVS）SDN 控制器網絡虛擬化虛擬服務網關-vFW/vLBCinderNeutronNovaNova-ComputeDriverCinder-VolumeDriverNeutronPlug-inKeystoneGlanceSwiftHeatCeilometerIronicOpenStack 異構硬件適配應用監(jiān)控與 告警(AM & FM)安全(IAM)管理Web PortalOpenStac