兩年前OpenStack基于NASA的Nova項(xiàng)目和Rackspace的Swift項(xiàng)目合并得以建立，而今OpenStack已經(jīng)成為云計(jì)算領(lǐng)域的一顆新星，繼2012年四月發(fā)布Essex版本之后，在今年九月底OpenStack第6版Folsom正式發(fā)布，本文簡(jiǎn)要分析了OpenStack Folsom的架構(gòu)。

OpenStack最新的組件

OpenStack目前有7個(gè)核心組件：Compute(計(jì)算)， Object Storage(對(duì)象存儲(chǔ))，Identity(身份認(rèn)證)，Dashboard(儀表盤(pán))， Block Storage(塊存儲(chǔ))， Network(網(wǎng)絡(luò)) 和 Image Service(鏡像服務(wù)) 。下面將依次進(jìn)行解釋?zhuān)?

Object Storage (代號(hào)為“Swift”) 允許進(jìn)行存儲(chǔ)或者檢索文件。目前已經(jīng)有幾好家公司開(kāi)始提供基于Swift商業(yè)存儲(chǔ)服務(wù)，這些公司包括KT， Rackspace 公司（Swift項(xiàng)目的發(fā)源地）和Internap，而且很多大公司內(nèi)部也使用Swift來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

Image Service (代號(hào)為“Glance”) 是一個(gè)虛擬機(jī)鏡像的存儲(chǔ)、查詢(xún)和檢索系統(tǒng)，它提供了一個(gè)虛擬磁盤(pán)映像的目錄和存儲(chǔ)庫(kù)，這些磁盤(pán)映像常常廣泛應(yīng)用于OpenStack Compute之中，而且這種服務(wù)在技術(shù)上是屬于可選的，任何規(guī)模的云都適用于它。

Compute (代號(hào)為“Nova”) 根據(jù)需求提供虛擬服務(wù)。 Rackspace 公司和 HP 提供商業(yè)計(jì)算服務(wù)正是建立在Nova之上，Mercado Libre和NASA（Nova項(xiàng)目的起源地）內(nèi)部也是使用的Nova。

Dashboard (代號(hào)為“Horizon”) 為所有OpenStack的服務(wù)提供了一個(gè)模塊化的web-based用戶(hù)界面。使用這個(gè)Web GUI，可以在云上完成大多數(shù)的操作，如啟動(dòng)實(shí)例，分配IP地址，設(shè)置訪(fǎng)問(wèn)控制等。

Identity (代號(hào)為“Keystone”) 為所有的OpenStack服務(wù)提供身份驗(yàn)證和授權(quán)。它還提供了一個(gè)在特定OpenStack云服務(wù)上的服務(wù)目錄。

Network (代號(hào)為“Quantum”) 在接口設(shè)備之間提供“網(wǎng)絡(luò)連接作為一種服務(wù)”，而這些接口設(shè)備主要靠其他的OpenStack服務(wù)進(jìn)行管理(最有可能是Nova)。該服務(wù)允許用戶(hù)創(chuàng)建自己的網(wǎng)絡(luò)，然后連接接口。Quantum提供一個(gè)可插拔的體系架構(gòu)，它能支持很多流行的網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商和技術(shù)，Quantum是Folsom版本中的新項(xiàng)目。

Block Storage (代號(hào)為“Cinder”) 提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)服務(wù)。這個(gè)項(xiàng)目的很多代碼最初是來(lái)自于Nova之中（就是the nova-volume service）。但是請(qǐng)注意，這是塊存儲(chǔ)（或者volumes），而不是類(lèi)似于NFS或者CIFS文件系統(tǒng)，Cinder在Folsom中也是一個(gè)全新的項(xiàng)目。除了這些核心項(xiàng)目之外，也有一些“孵化”項(xiàng)目，未來(lái)可能會(huì)考慮列入到OpenStack的核心項(xiàng)目之中。

對(duì)比AWS的服務(wù)

雖然所有的OpenStack服務(wù)都具有自己的特色，但是很多人還是希望能看到它與AWS相似的部分，而且Amazon一直也是OpenStack的重要對(duì)手。

• Nova在概念上類(lèi)似于AWS中的EC2服務(wù)，不過(guò)事實(shí)上，它擁有很多種方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)EC2 API的兼容性。
• Swift在概念上類(lèi)似于S3服務(wù)，不過(guò)swift具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性、冗余和持久性。
• Glance提供了很多與Amazon AMI catalog相似的功能。
• Cinder提供類(lèi)似于EBS塊存儲(chǔ)服務(wù)。?

概念架構(gòu)

OpenStack項(xiàng)目成立的目的是“提供一個(gè)大規(guī)模的可擴(kuò)展的云操作系統(tǒng)”。要做到這一點(diǎn)，每一個(gè)組成服務(wù)的設(shè)計(jì)都要精心考慮，這樣才能打造一個(gè)完整的IaaS平臺(tái)。從概念上，我們可以描繪出各種服務(wù)之間的關(guān)系：

• Dashboard("Horizon") 提供了一個(gè)Web前端到OpenStack其他的服務(wù)的界面
• Compute("Nova") 存儲(chǔ)和檢索虛擬磁盤(pán)(images)和Image上相關(guān)的元數(shù)據(jù)(Glance)
• Network("Quantum") 提供虛擬網(wǎng)絡(luò)
• Block Storage("Cinder") 提供存儲(chǔ)。
• Image("Glance") 在對(duì)象存儲(chǔ)(Swift)上能夠完成虛擬磁盤(pán)文件的存儲(chǔ)
• 所有的服務(wù)進(jìn)行身份驗(yàn)證(Keystone)

這是一個(gè)程式化的簡(jiǎn)化版的體系結(jié)構(gòu)視圖，而且假定構(gòu)建者使用所有的OpenStack服務(wù)進(jìn)行最常見(jiàn)的配置操作，不過(guò)它也僅僅是顯示“操作員”看到的云——并沒(méi)有顯示出云用戶(hù)具體的使用過(guò)程，比如說(shuō)用戶(hù)如何進(jìn)行直接的對(duì)象存儲(chǔ)。

邏輯架構(gòu)

正如你能想象到的那樣，邏輯結(jié)構(gòu)要比概念架構(gòu)復(fù)雜得多的多(如圖所示)。正如任何面向服務(wù)的架構(gòu)圖一樣，如果想說(shuō)明所有可能的服務(wù)通信組合，圖就會(huì)迅速“亂成一團(tuán)”。下面的圖，僅僅顯示了一個(gè)最常見(jiàn)的基于OpenStack的云架構(gòu)。當(dāng)然，隨著OpenStack支持技術(shù)種類(lèi)的多樣化，它并不能代表唯一的架構(gòu)圖。

該圖與上述的概念架構(gòu)圖是一致的：

• 最終用戶(hù)可以通過(guò)一個(gè)公共的Web界面(Horizon)進(jìn)行交互或者通過(guò)其API直接訪(fǎng)問(wèn)每一項(xiàng)服務(wù)
• 所有的服務(wù)進(jìn)行身份驗(yàn)證都是通過(guò)一個(gè)共同的來(lái)源(通過(guò)Keystone)
• 個(gè)人服務(wù)通過(guò)他們公共的API進(jìn)行交互(除了那些擁有特別權(quán)限的地方才需要管理員的命令)

下面的章節(jié)中，將會(huì)深入到每個(gè)服務(wù)的架構(gòu)之中進(jìn)行說(shuō)明。

Dashboard

Horizon是一個(gè)模塊化的 Django Web 應(yīng)用程序，它為終端用戶(hù)和系統(tǒng)管理員提供界面來(lái)管理OpenStack服務(wù)。

和大多數(shù)Web應(yīng)用程序一樣，該體系架構(gòu)是也是非常簡(jiǎn)單：

• Horizon通常使用Apache上的mod_wsgi進(jìn)行部署。代碼本身被分離成可復(fù)用的python模塊，通過(guò)邏輯（使用不同的OpenStack API進(jìn)行交互）和presentation（對(duì)不同的站點(diǎn)很容易實(shí)現(xiàn)定制）實(shí)現(xiàn)。

• 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，不過(guò)因?yàn)樗饕蕾?lài)于其他的數(shù)據(jù)服務(wù)，所以本身存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)非常少。

從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的角度來(lái)看，這項(xiàng)服務(wù)需要客戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)而且要能夠跟每項(xiàng)服務(wù)公共的API進(jìn)行交互。如果您希望使用的管理員功能（即其他的服務(wù)），也需要連接到他們的Admin API端點(diǎn)（這不是客戶(hù)能隨意訪(fǎng)問(wèn)的）。

Compute

Nova是OpenStack中最復(fù)雜的分布式組件，它通過(guò)大量的進(jìn)程合作，將最終用戶(hù)的API請(qǐng)求發(fā)送到正在運(yùn)行的虛擬機(jī)之上。以下是這些進(jìn)程的列表及其功能的描述：

• nova-api：接受和響應(yīng)最終用戶(hù)Compute API的請(qǐng)求。它支持OpenStack Compute API，Amazon EC2 API和一個(gè)特殊的Admin API。它還引發(fā)多數(shù)業(yè)務(wù)流程的活動(dòng)(如運(yùn)行一個(gè)實(shí)例)，并實(shí)施一些政策(主要是配額檢查)。

• nova-compute：主要是一個(gè)人工守護(hù)進(jìn)程，它可以通過(guò)虛擬機(jī)管理程序的API（XenAPI for XenServer/XCP, libvirt for KVM or QEMU, VMwareAPI for VMware等）來(lái)創(chuàng)建和終止虛擬機(jī)實(shí)例。雖然通過(guò)該進(jìn)程做的事情是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，但是它的基礎(chǔ)原理卻是非常的簡(jiǎn)單：接收隊(duì)列中的動(dòng)作，然后執(zhí)行一系列的系統(tǒng)命令(如啟動(dòng)KVM實(shí)例)，同時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的狀態(tài)。

• nova-volume：給虛擬機(jī)分配額外持久化的存儲(chǔ)，管理持久卷到計(jì)算實(shí)例的創(chuàng)建，連接和分離。一個(gè)新的OpenStack項(xiàng)目，Cinder，將最終替代nova-volume功能。在發(fā)布的Folsom版本中，nova-volume和Block Storage service(塊存儲(chǔ)服務(wù))有類(lèi)似的功能。

• nova-network：該人工守護(hù)進(jìn)程與nova-compute和nova-volume非常相似。它接受隊(duì)列中的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)，然后執(zhí)行任務(wù)操縱網(wǎng)絡(luò)（如設(shè)立橋接接口或更改iptables規(guī)則）。不過(guò)該項(xiàng)功能被移植到Quantum之中，已經(jīng)成為一個(gè)獨(dú)立的OpenStack服務(wù)。

• nova-schedule：從概念上說(shuō)是OpenStack Nova中最簡(jiǎn)單的一段代碼：從隊(duì)列上得到一個(gè)虛擬機(jī)實(shí)例請(qǐng)求并且決定它應(yīng)該在哪里運(yùn)行(特別是它應(yīng)該運(yùn)行在哪臺(tái)計(jì)算服務(wù)器主機(jī)之上)

• queue：提供了一個(gè)守護(hù)進(jìn)程之間傳遞消息的中央樞紐。當(dāng)前由 RabbitMQ 實(shí)現(xiàn)，理論上可以是Python的ampqlib支持的任何AMPQ消息隊(duì)列。新的Folsom版本支持 Zero MQ 。

• SQL database：存儲(chǔ)云基礎(chǔ)設(shè)施的編譯時(shí)和運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。這包括可用的實(shí)例類(lèi)型，在使用中的實(shí)例，可用的網(wǎng)絡(luò)和項(xiàng)目。從理論上講，OpenStack Nova可以支持任何SQL-Alchemy支持的數(shù)據(jù)庫(kù)，但是目前被廣泛使用的數(shù)據(jù)庫(kù)僅僅有sqlite3（只適用于測(cè)試和開(kāi)發(fā)工作），MySQL和PostgreSQL。

• Nova還提供控制臺(tái)的服務(wù)，讓最終用戶(hù)通過(guò)代理服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)他們的虛擬實(shí)例的控制臺(tái)。這涉及到多個(gè)守護(hù)進(jìn)程(nova-console，nova-vncproxy和nova-consoleauth)。（編譯/ @CSDN王鵬 ，審校/包研）

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Object Store、 Image Store、 Identity、 Network、 Block Storage 、 Future Projects (敬請(qǐng)期待Part 2部分)

原文鏈接： OpenStack Folsom Architecture

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