模块4 OpenStack计算服务（Nova）v1.0

OpenStack计算服务（Nova）知识目标学习OpenStack计算服务，需要掌握以下相关知识。Nova架构、组件和工作流程。常见的虚拟机操作。OpenStack虚拟机管理能够用命令创建和管理虚拟机能够用WebUI方式创建和管理虚拟机技能目标目录01Nova的架构和组件02Nova的工作流程03常见的虚拟机操作04OpenStack虚拟机管理情景引入部署Keystone和Glance后，优速网络云平台初具规模，但缺少计算资源管理，无法满足增长的工作负载。因此，需在OpenStack上部署Nova以管理计算资源。Nova通过集中管理虚拟机，支持动态资源调整和多种虚拟化技术，满足复杂业务需求。通过Nova，优速网络成功迁移应用至OpenStack，降低成本，提高资源效率，为业务调整提供技术支撑，适应市场需求。01Nova的架构和组件Nova的架构Nova是一个由多个组件构成的复杂系统，每个组件都有特定的功能，其核心组件包括接口模块（API）、调度模块(Scheduer)、指挥模块（Conductor）和计算模块（Compute）等，这些组件相互协作，共同完成Nova的主要任务。Nova组件—APIAPI组件是用户与Nova项目对接的HTTP接口，作为用户与Nova项目之间的桥梁，负责把用户请求发送给Nova，并将Nova处理完的结果返回给用户。Nova组件—SchedulerScheduler组件负责为虚拟机筛选并确定其所在的宿主机。从OpenStack的Ocata版本开始，为了更好地满足不同项目的资源跟踪管理需求，提出了将Scheduler组件独立成OpenStack通用项目Placement的设想，从而优化资源分配的效率和精度，并为不同的项目提供了统一的资源跟踪服务。Nova组件-ConductorConductor组件的出现有效地消除了Compute服务对数据库的直接访问，从而实现了Compute服务与数据库的解耦。这一改变不仅增强了系统的安全性，而且提高了部署的方便性和灵活性。就算在某个计算节点被攻陷的情况，也不会影响到数据库的安全性；此外，它还允许在不升级Compute的情况下进行数据库的升级。ConductorDatabaseCompute数据库操作数据库请求Nova组件-Compute负责虚拟机的生命周期管理，包括虚拟机的创建、删除和迁移等，这些操作都是通过底层Hypervisor的接口来实现的。Hypervisor的接口有支持KVM/LXC/QEMU虚拟化引擎的LibvirtAPI、适用于XenServer/XCP虚拟化引擎的XenAPI、有支持VMware虚拟化引擎的VMwareAPI，以及适用于WindowsServer虚拟化引擎的Hyper-VAPI。02Nova的工作流程Nova的工作流程（1/4）用户通过WebUI或命令行发起创建虚拟机的申请，并通过RESTAPI向Keystone提交授权请求。Keystone对用户进行身份认证，认证通过后生成Token并返回给认证请求方。WebUI或命令行调用RESTAPI，并附带授权令牌向Nova-API发送虚拟机新建请求。在接收到请求后，Nova-API会向Keystone发送认证请求，以验证Token的有效性。Keystone根据验证结果返回有效的认证和授权结果。通过认证后Nova-API和数据库通讯。初始化新建虚拟机的数据库记录并返回消息给Nova-API。Nova-API发送请求到消息队列（MQ），用于查询当前是否有可用的主机资源。Nova的工作流程（2/4）Nova-Scheduler通过MQ获取Nova-API的请求。Nova-Scheduler会查询数据库，以获取计算资源的相关信息。接着采用过滤算法，对计算资源进行筛选，以确定哪些主机能够满足虚拟机创建的需求。Nova-Scheduler负责更新数据库中虚拟机对应的物理主机信息，确保数据的准确性和一致性。Nova-Scheduler通过MQ向Nova-Compute发送创建虚拟机的请求消息。Nova-Compute从消息队列中获取虚拟机创建请求消息。Nova-Compute通过MQ向Nova-Conductor请求以获取有关虚拟机的消息。Nova-Conductor从消息队列中获取Nova-Compute请求消息。Nova的工作流程（3/4）Nova-Conductor根据消息查询数据库中对应虚拟机的信息。Nova-Conductor从数据库中获得虚拟机信息。Nova-Conductor把虚拟机信息发送到MQ中。Nova-Compute从消息队列中获得虚拟机信息。Nova-Compute经过Keystone认证，成功获取Token，并据此请求Glance以获取创建虚拟机所需的镜像。Glance向Keystone认证Token是否有效，并返回验证结果。Token验证通过，Nova-Compute获得虚拟机镜像信息。Nova-Compute通过Keystone认证服务获取令牌，并向Neutron服务请求相关的网络配置信息，以创建虚拟机。Nova的工作流程（4/4）Neutron向Keystone认证token是否有效，并返回验证结果。token验证通过，Nova-Compute获得虚拟机网络信息。Nova-Compute通过Keystone认证获取Token，并向Cinder发起请求，以获取创建虚拟机所需的持久化存储信息。Cinder向Keystone认证Token是否有效，并返回验证结果。Token验证通过，Nova-Compute获得虚拟机持久化存储信息。Nova-Compute将根据实例信息调用虚拟化驱动程序以创建虚拟机。虚拟机的状态虚拟机状态类型有四种，分别是Status、Task_State、Power_State和vm_state。Status（状态）：表示虚拟机对外呈现的整体状态。Task_State（任务状态）：表示虚拟机当前的任务执行状态。Power_State（电源状态）：表示从Hypervisor中获取的虚拟机的真实状态。vm_state（虚拟机状态）：表示虚拟机当前的状态。03常见的虚拟机操作常见的虚拟机操作

冷迁移（ColdMigration）是指在虚拟机处于关机或不可用状态下，将其从一台物理服务器迁移至另一台物理服务器的操作。由于需要在虚拟机关机及启动过程中等待，因此冷迁移通常需要较长的迁移时间。热迁移（LiveMigration）是指在虚拟机仍保持运行状态时，将其从一台物理服务器迁移至另一台物理服务器的操作。为了确保业务运行的连续性，热迁移过程通常需要在共享存储的环境中进行。调整大小（Resize）是指按需调整虚拟机资源的行为，在进行Resize操作时，必须确保新的flavor配置大于旧的flavor配置，OpenStack支持跨设备Resize操作，同时也可以进行本地Resize操作。虚拟机的挂起和恢复在OpenStack中，虚拟机的挂起和恢复操作均有两种方式。挂起方式包括挂起（Suspend）和暂停（Pause），对应的恢复方式分别为恢复（Resume）和取消暂停（Unpause）。Suspend是将虚拟机的当前状态保存到磁盘，并且将虚拟机的内存和CPU资源释放出来；与Suspend不同的是，Pause虚拟机时虚拟机的状态和资源并不会保存到磁盘，但其内存和CPU资源会被保留。04OpenStack虚拟机管理OpenStack命令行CLI使用命令行CLI方式管理镜像时，需要在控制节点上执行相应命令以实现虚拟机管理的操作，虚拟机的创建需与其他组件协同，并在命令行中输入相应的参数。命令作用命令作用openstackservercreate创建虚拟机openstackserverresume恢复虚拟机openstackserverdelete删除虚拟机openstackserverpause暂停虚拟机openstackserverlist查看虚拟机列表openstackserverunpause取消虚拟机暂停openstackservershow查看虚拟机详情openstackserverset设置虚拟机openstackservermigrate迁移虚拟机openstackserverstart启动虚拟机openstackserverresize调整虚拟机资源openstackserverstop停止虚拟机openstackserversuspend挂起虚拟机openstackserverreboot重启虚拟机OpenStackWebUI在控制节点的浏览器中输入URL地址http://controller/dashboard/project/instances，按“Enter”键进入创建虚拟机页面，左侧带*的选项是虚拟机创建时的必配参数信息。虚拟机控制台进入方式实验：OpenStack虚拟机管理OpenStack基础管理实验的拓扑包括2个子网和2台云主机，其中2台云主机分别安装了OpenStack的控制节点Controller和计算节点Compute，2台云主机的eth0端