OpenStack云計算解決實施方案

./WORD格式整理目錄云,無處不在1OpenStacktoUnitedStack1系統(tǒng)架構(gòu)介紹2Compute<計算>3Compute邏輯架構(gòu)5Compute物理架構(gòu)5Network<網(wǎng)絡(luò)>7Quantum基本架構(gòu)7ObjectStorage<對象存儲>8概述8功能特性9Identity<身份認證>10Dashboard<儀表盤>11特點11BlockStorage<塊存儲>12特點13物理資源管理系統(tǒng)17簡介：17功能：17用例17Hawkeye<監(jiān)控>：18簡介：18特點：18用例18OpsCloud19帶來的挑戰(zhàn)19USTACK解決方案19云,無處不在軟件安裝在"云"端,數(shù)據(jù)存儲在"云"端,"云"中的資源在使用者看來是可以無限擴展的,并且可以隨時獲取,按需使用,隨時擴展。用戶通過瀏覽器來遠程計算、處理數(shù)據(jù),結(jié)果顯示在客戶端,這樣的計算模式就是云計算。云計算不僅僅是一個概念,而是要將虛擬網(wǎng)絡(luò)、虛擬計算以及虛擬存儲結(jié)合,形成無處不在的云。OpenStacktoUnitedStack第一次開始使用Openstack的時候,相信你已經(jīng)深深感受到它的強大。OpenStack的繼續(xù)遵循同樣的原則：支持盡可能廣泛的硬件和支持最廣泛的虛擬機管理程序,與同等質(zhì)量的。云時代來臨時,基于OpenStack才能孵化出最實用的產(chǎn)品。1.與OpenStack開源社區(qū)的無縫對接云計算已經(jīng)成為一種新的運營模式,它對于人們?nèi)绾蜗M、如何提供IT服務(wù)和從事IT行業(yè)是一個根本性的轉(zhuǎn)變。OpenStack讓原本模糊不清的云計算終于能夠腳踏實地,而UnitedStack做的就是緊緊圍繞OpenStack,讓OpenStack最大化其應(yīng)用價值。2.積極的客戶支持在項目開發(fā)方面,我們添加了對微軟Hyper-V虛擬化技術(shù)的支持。我們將一些我們自己的網(wǎng)絡(luò)堆棧協(xié)議集成到平臺之中,并在API兼容性方面做了許多工作。而對于客戶,我們對想采用OpenStack的客戶提供了最大的支持。例如：Swift是一個模仿了AmazonS3的存儲服務(wù)?，F(xiàn)在我們正圍繞此技術(shù)構(gòu)建管理框架,從而使得這些公司可以在OpenStack平臺上提供類似于S3的服務(wù)。3.支持一切應(yīng)用的統(tǒng)一平臺我們的最終目標(biāo)是要讓OpenStack成為一個可以支持一切應(yīng)用的最終平臺?？蛻舨幌Ｍ却?我們也沒有讓客戶等待的理由。對于我們的平臺,我們需要著重關(guān)心的是向后兼容。隨著代碼越來越成熟,它如何運作,API如何工作,以及作業(yè)如何調(diào)度成為需要被同等關(guān)注的問題。我們最終的目標(biāo)是,對開發(fā)人員而言,你只需要支持一個平臺；對企業(yè)而言,我們要讓他們知道UnitedStack<OpenStack>就是最終的平臺。系統(tǒng)架構(gòu)介紹UnitedStack云計算解決方案是一套用于構(gòu)建和管理整個云計算基礎(chǔ)設(shè)施的解決方案,具有高可靠、容易擴展、易部署、易管理、易維護等特點,而且還提供開發(fā)的API,以便進行二次開發(fā),能夠方便的與其他系統(tǒng)進行集成。UnitedStack云計算解決方案的總體架構(gòu)如下圖所示。如圖1所示,UnitedStack云計算解決方案通過統(tǒng)一的Web的控制面板對數(shù)據(jù)中心的三大核心資源：計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源進行管理；通過前端的負載均衡提高了開放API的并發(fā)處理能力和可用性；通過監(jiān)控服務(wù)對系統(tǒng)中所有的服務(wù)進行監(jiān)控,能夠及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)潛在的問題及性能瓶頸,在緊急的情況能夠發(fā)送報警及時通知管理員修復(fù)系統(tǒng)可能發(fā)生的故障；提高了服務(wù)的可用性,同時簡化了運維和管理的工作。通過記賬服務(wù)能夠?qū)?shù)據(jù)中心資源的消耗轉(zhuǎn)化為可衡量的費用,從而使得收入和成本估算有據(jù)可行,同時通過賬號余額的控制還能夠有效的控制用戶的資源消耗。Compute<計算>Nova是UnitedStack系統(tǒng)中最復(fù)雜的分布式組件,它通過大量的進程合作,將最終用戶的API請求發(fā)送到正在運行的虛擬機之上。以下是這些進程的列表及其功能的描述：Nova-API：接受和響應(yīng)最終用戶ComputeAPI的請求。它支持OpenStackComputeAPI,AmazonEC2API和一個特殊的AdminAPI。它還引發(fā)多數(shù)業(yè)務(wù)流程的活動<如運行一個實例>,并實施一些政策<主要是配額檢查>。

Nova-Compute：主要是一個人工守護進程,它可以通過虛擬機管理程序的API〔XenAPIforXenServer/XCP,libvirtforKVMorQEMU,VMwareAPIforVMware等來創(chuàng)建和終止虛擬機實例。雖然通過該進程做的事情是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜,但是它的基礎(chǔ)原理卻是非常的簡單：接收隊列中的動作,然后執(zhí)行一系列的系統(tǒng)命令<如啟動KVM實例>,同時更新數(shù)據(jù)庫中的狀態(tài)。

Nova-Volume：給虛擬機分配額外持久化的存儲,管理持久卷到計算實例的創(chuàng)建,連接和分離。一個新的OpenStack項目,Cinder,將最終替代Nova-volume功能。在發(fā)布的Folsom版本中,Nova-Volume和BlockStorageService<塊存儲服務(wù)>有類似的功能。

Nova-Network：該人工守護進程與Nova-Compute和Nova-Volume非常相似。它接受隊列中的網(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。不過該項功能被移植到Quantum之中,已經(jīng)成為一個獨立的UnitedStack組件。

Nova-Schedule：從概念上說是UnitedStackCompute中最簡單的一段代碼：從隊列上得到一個虛擬機實例請求并且決定它應(yīng)該在哪里運行<特別是它應(yīng)該運行在哪臺計算服務(wù)器主機之上>

Queue：提供了一個守護進程之間傳遞消息的中央樞紐。當(dāng)前由RabbitMQ實現(xiàn),理論上可以是Python的Ampqlib支持的任何AMPQ消息隊列。新的UnitedStack支持ZeroMQ。SQLDatabase：存儲云基礎(chǔ)設(shè)施的編譯時和運行時的狀態(tài)。這包括可用的實例類型,在使用中的實例,可用的網(wǎng)絡(luò)和項目。從理論上講,UnitedStackCompute可以支持任何SQL-Alchemy支持的數(shù)據(jù)庫,但是目前被UnitedStack使用的數(shù)據(jù)庫為MySQL。

VirtualConsole：讓最終用戶通過代理服務(wù)器訪問他們的虛擬實例的控制臺。這涉及到多個守護進程<nova-console,nova-vncproxy和nova-consoleauth>。

Compute邏輯架構(gòu)UnitedStack通過大量的進程合作,將最終用戶的API請求發(fā)送到正在運行的虛擬機之上。UnitedStackCompute邏輯架構(gòu)中,組件中的絕大多數(shù)可分為兩種自定義編寫的Python守護進程<customwrittenpythondaemons>。Compute物理架構(gòu)UnitedStackCompute采用無共享、基于消息的架構(gòu),非常靈活,我們能安裝每個NovaService在單獨的服務(wù)器上,這意味著安裝UnitedStackCompute有多種可能的方法。幾種部署架構(gòu)如下：

單結(jié)點：一臺服務(wù)器運行所有的NovaServices,同時也驅(qū)動虛擬實例。這種配置只為嘗試UnitedStackCompute,或者為了開發(fā)目的;

雙結(jié)點：一個CloudController結(jié)點運行除Nova-Compute外的所有Nova-Services,Compute結(jié)點運行Nova-Compute。一臺客戶計算機很可能需要打包鏡像,以及和服務(wù)器進行交互,但是并不是必要的。這種配置主要用于概念和開發(fā)環(huán)境的證明。

多結(jié)點：通過簡單部署Nova-Compute在一臺額外的服務(wù)器以及克隆配置文件到新增的結(jié)點,你能在兩結(jié)點的基礎(chǔ)上,添加更多的Compute結(jié)點,形成多結(jié)點部署。在較為復(fù)雜的多結(jié)點部署中,還能增加一個VolumeController和一個NetworkController作為額外的結(jié)點。對于運行多個需要大量處理能力的虛擬機實例,至少是5個結(jié)點是最好的。

一個可能的UnitedtackCompute多服務(wù)器部署<集群中聯(lián)網(wǎng)的虛擬服務(wù)器可能會改變>如下3-3所示：

下圖3-4是另外一種多結(jié)點的部署架構(gòu)。Network<網(wǎng)絡(luò)>Network<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UnitedStack服務(wù)進行管理<最有可能是Nova>。該服務(wù)允許用戶創(chuàng)建自己的網(wǎng)絡(luò),然后連接接口。Quantum提供一個可插拔的體系架構(gòu),它能支持很多流行的網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商和技術(shù),Quantum是OpenStackFolsom版本中的新項目。Quantum基本架構(gòu)這是網(wǎng)絡(luò)管理的組件,也是重頭戲,OpenStack的未來,基本都要靠Quantum。上面介紹Nova的時候,說過網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的內(nèi)容,都會交給Quantum。Quantum規(guī)劃實現(xiàn)功能在社區(qū)眾人的努力下已經(jīng)漸漸完善,UnitedStack緊緊結(jié)合社區(qū),提供Quantum完整的用戶體驗。

Quantum后端可以是商業(yè)產(chǎn)品或者開源。開源產(chǎn)品支持Openvswitch,和LinuxBridge。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商都在積極參與,讓他們的產(chǎn)品支持Quantum,目前思科,銳捷已經(jīng)實現(xiàn)支持。

ObjectStorage<對象存儲>概述UnitedStack對象存儲是一個具有高持久性和高可用性的低成本存儲方案。基于一致性哈希算法實現(xiàn)的UnitedStack對象存儲擁有極高的橫向擴展能力,能輕松應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)急速增長所帶來的存儲需求。每個存儲的對象都會有三個副本分別存儲在物理隔離的三個分區(qū)中,任意一個副本的損壞和不可用都不會影響服務(wù)整體的可用性,損壞的副本會在定期的一致性檢查中被修復(fù)。相對于傳統(tǒng)的NAS,SAN方案,UnitedStack對象存儲使用普通的x86硬件和HTTP協(xié)議,能夠進一步為企業(yè)降低存儲的成本。

UnitedStack對象存儲的主要應(yīng)用場景如下：

1. 歸檔存儲：需要長期存儲的冷數(shù)據(jù)；

2. 數(shù)據(jù)備份：活躍數(shù)據(jù)的備份存儲；

3. Web文件存儲：可結(jié)合CDN使用,作為圖片、視頻、靜態(tài)文檔的存儲后端,為Web服務(wù)提供高可用的后臺存儲服務(wù)；

4. 虛擬機鏡像存儲：可作為OpenStackGlance服務(wù)的存儲后端；

功能特性高持久

通過將對象的三個副本分別存放在物理隔離的三個分區(qū)中,UnitedStack對象存儲能提供比傳統(tǒng)RAID方案更高的持久性和經(jīng)濟性。UnitedStack對象存儲內(nèi)建的數(shù)據(jù)檢查和恢復(fù)機制確保了能長期的完整的存儲。

高可用UnitedStack對象存儲使用分區(qū)的概念對副本之間的可用性進行隔離。分區(qū)的級別可以是磁盤、主機、機柜或路由器。通過在部署時設(shè)置相應(yīng)的可用性分區(qū),用戶可以獲得相應(yīng)級別的分區(qū)可用性?？捎眯苑謪^(qū)的隔離能最大程度降低故障帶來的影響。

低成本UnitedStack對象存儲是軟件解決方案,使用普通的x86硬件,沒有供應(yīng)商鎖定的風(fēng)險。部署和管理均可通過UnitedStack云管理平臺自動實現(xiàn),降低企業(yè)的IT硬件成本和運維成本。

橫向擴展

UnitedStack對象存儲基于一致性哈希算法,使得元數(shù)據(jù)的查詢不依賴中心的元數(shù)據(jù)服務(wù),避免了單點的存在,確保了UnitedStack對象存儲擁有極強的橫向擴展能力,存儲容量能達到PB級。

狀態(tài)可視化

基于UnitedStack監(jiān)控服務(wù)和云管理平臺,存儲管理員能隊存儲集群的運行狀態(tài)一目了然。集群存儲的使用情況、各個接口和主機的負載數(shù)據(jù)都實時地展現(xiàn)在存儲管理員的面板上。報警功能支持郵件、短信等多種接口,能夠及時的向管理員發(fā)送報警信息。

多租戶

通過命名空間對租戶之間的存儲進行隔離,同時也提供租戶可定制的訪問控制,實現(xiàn)對象的共享。

存儲配額

基于等級的存儲配額策略能滿足不同類型的用戶的存儲需求,存儲配額策略可以靈活的按需定制。兼容標(biāo)準API

UnitedStack對象存儲完全兼容OpenStackSwiftAPI,并兼容主要的AmazoneS3接口。由于接口的兼容,UnitedStack對象存儲能使用周邊豐富的工具鏈,如Cyberduck客戶端、FTP代理、WebDav代理、FUSE代理等。

Identity<身份認證>這是提供身份認證和授權(quán)的組件。任何系統(tǒng),身份認證和授權(quán),其實都比較復(fù)雜。再龐大的項目,每個組件都需要使用身份的統(tǒng)一認證和授權(quán)。UnitedStack的用戶體系基于OpenStack的核心項目Keystone,擁有完善的用戶分級體系和權(quán)限管理功能。可以對接企業(yè)通訊錄管理常用的LDAP協(xié)議。支持基于角色和分組的權(quán)限訪問控制,可以給公司員工按部門分組,然后按組授予權(quán)限,在部門內(nèi)部再按職位授予更細分的權(quán)限,以此做到嚴格的管理權(quán)限控制。

當(dāng)然你如果希望實現(xiàn)使用動態(tài)令牌認證,多因素認證,LDAP集成,這都是未來版本需要實現(xiàn)的功能,這些功能都已經(jīng)在計劃中。

Dashboard<儀表盤>Dashboard<代號為"Kangaroo">為所有OpenStack的服務(wù)提供了一個模塊化的web-based用戶界面。使用這個WebGUI,可以在云上完成大多數(shù)的操作,如啟動實例,分配IP地址,設(shè)置訪問控制等。特點安全——多重身份驗證,徹底任何杜絕攻擊。

系統(tǒng)登錄即需要Keystone認證管理。所有異步請求同時需要WebServer身份認證和Keystone認證。所有輸入數(shù)據(jù)均需通過輸入類型檢測,完全杜絕跨站等攻擊。用戶操作及具體系統(tǒng)請求記錄到日志,全面實現(xiàn)可追蹤,可還原。

強大——融入業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的管理與流程控制經(jīng)驗的管理面板,全方位掌控系統(tǒng)。

管理面板使用經(jīng)典B/S架構(gòu),跨平臺,隨時隨地可登錄控制。囊括"云主機部署、用戶管理、計費系統(tǒng)、資產(chǎn)管理"四大核心功能。終端付費用戶可通過內(nèi)置鏡像或者快照,加硬件配置套裝直接生成虛擬機。同時一鍵配置常用安全組或自定義設(shè)置,保障虛擬機安全運行。列表查看虛擬機,信息一目了然。鏡像、快照負載均衡配置簡單,面對突發(fā)大流量毫無壓力。監(jiān)控精準全面。CPU使用率、磁盤吞吐、網(wǎng)絡(luò)進出流量關(guān)鍵指標(biāo)全部動態(tài)圖形化,鼠標(biāo)滾動即可縮放查看詳細或者全貌,系統(tǒng)瓶頸輕松找到。

管理員對終端用戶管理便捷。列表可多重排序、可關(guān)鍵字查找。出現(xiàn)問題迅速定位,及時防范惡意用戶,將問題波及范圍化到極

小。計費系統(tǒng)方便快捷,內(nèi)置聯(lián)通第三方支付平臺,終端用戶可隨時充值。增強抵用卷功能,支持多種付費方式。

資產(chǎn)管理全面流程化,購買、審批到上架一條線管理。流程進度在線即可輕松查看。虛擬機、服務(wù)器可按地域、項目、類型多維度切換管理。關(guān)鍵指標(biāo)輸入即有智能提示。IP、狀態(tài)、用途、負責(zé)人等指標(biāo)任意組合即可搜索。巨額資產(chǎn)管理大道至簡。

易用——頂級數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)與獨創(chuàng)控制方式,實現(xiàn)運維工作效率上的革命。

頁面設(shè)計層次清晰,布局合理。UI控件功能強大。列表支持多重排序、查找、自定義字段。長下拉框支持同時輸入快速選擇。圖標(biāo)支持數(shù)據(jù)對比,縮放。復(fù)雜數(shù)據(jù)全部可視化處理。獨創(chuàng)全系統(tǒng)智能提醒,異步通信完全掌握,多步操作智能引導(dǎo),重要操作明確提醒?？勺粉櫿埱筮M度,完全杜絕用戶因網(wǎng)絡(luò)問題造成的無意義等待。獨創(chuàng)全界面元素可自定義,主動記錄并保持用戶設(shè)置,再次登錄時無需重新設(shè)置。視圖同時提供高級模式與經(jīng)典模式,極大地兼顧各類終端用戶的操作體驗。獨創(chuàng)界面命令行,使用類SQL及類Linux命令。支持高級用戶快速操作,減少冗余鼠標(biāo)點擊,結(jié)合代碼與圖形化界面的優(yōu)勢,迅速提升工作效率。支持常用系統(tǒng)快捷鍵,真正實現(xiàn)桌面系統(tǒng)級的易用。

多元化——自定義皮膚設(shè)置

定制自己的CSS,無論是什么機構(gòu)：學(xué)校、政府機關(guān),無論是什么樣的應(yīng)用：醫(yī)療、教育,無論針對什么樣的人群：學(xué)生,白領(lǐng),你想呈現(xiàn)的隨心所變,上傳自己的CSS文件至服務(wù)器,自定義應(yīng)用程序的皮膚

BlockStorage<塊存儲>BlockStorage<Cinder>提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)塊存儲服務(wù)。這個項目的很多代碼最初是來自于Nova之中〔就是thenova-volumeservice。但是請注意,這是塊存儲〔或者volumes,而不是類似于NFS或者CIFS文件系統(tǒng),Cinder在OpenStackFolsom中也是一個全新的項目。除了這些核心項目之外,也有一些"孵化"項目,未來可能會考慮列入到OpenStack的核心項目之中。塊設(shè)備存儲管理系統(tǒng)現(xiàn)在可以管理各種異構(gòu)的后端存儲,統(tǒng)一進行資源調(diào)度。分層架構(gòu)作為統(tǒng)一的存儲管理系統(tǒng),具有良好的組件式架構(gòu),分為API、Scheduler、Driver組件,各層之間耦合性很低,方便增加新的Driver,擴展API,增加新的調(diào)度策略。

特點功能強大

提供REST接口,基本功能有邏輯卷的創(chuàng)建、刪除、克隆、備份,快照的創(chuàng)建和刪除,邏輯卷的掛載和卸載。

擴展性強

由于BlockStorageManagement的各個組件是松耦合的,非常方便擴展到100～1000臺存儲設(shè)備,滿足企業(yè)擴大規(guī)模的需求。兼容各種廠商的存儲產(chǎn)品,比如IBM、NetAPP、EMC、HP、DELL、HUAWEI、Nexenta、SolidFire等。也支持開源存儲系統(tǒng),比如Ceph、Sheepdog、GlusterFS。

整合

BlockStorageManage可以同時管理多個異構(gòu)后端存儲系統(tǒng)<iSCSI、FC、NAS>,對存儲資源進行池化,統(tǒng)一為虛擬機提供存儲資源

高可用各個組件都可以實現(xiàn)高可用,排除單點故障和性能瓶頸。目前BlockStorageManagement管理的邏輯卷可以備份到Swift上,以后還能備份到其他存儲系統(tǒng)上。

智能調(diào)度

目前BlockStorageManagement的調(diào)度機制是先過濾各個后端存儲,然后計算各個后端存儲的權(quán)重,最后選出最適合的后端存儲。通過使用不同的過濾器和權(quán)重算法,可以產(chǎn)生不同的調(diào)度機制,以便滿足私有云和公有云的需求。

物理資源管理系統(tǒng)簡介：管理所有物理資源,包括物理服務(wù)器、交換機、存儲設(shè)備等。Mata能夠管理UnitedStack所觸及到的IT基礎(chǔ)設(shè)施,并反映它們的邏輯模型。在Mata中可以查看到所有IT設(shè)備的拓撲圖,查看每個IT設(shè)備的狀態(tài)和詳細信息,查看各個IT設(shè)備之間的關(guān)系。

我們還在Mata中集成了IntelNodeManager技術(shù),實現(xiàn)智能電源調(diào)度管理?？梢詫ξ锢矸?wù)器進行實時的電源、溫度監(jiān)控,可以設(shè)定服務(wù)器的最大功率,可以設(shè)定服務(wù)器的功率閾值報警。功能：<1>.獲取物理服務(wù)器、交換機、存儲設(shè)備的信息。<2>.控制物理服務(wù)器、交換機、存儲設(shè)備,可以給節(jié)點發(fā)送Action

和Cron。

<3>.智能電源調(diào)度,提供各種調(diào)度策略。

<4>.提供RESTAPI。

<5>.易擴展架構(gòu),方便添加新的Action和Cron。用例<1>.獲取物理服務(wù)器的配置信息,比如CPU型號、內(nèi)存大小等。

<2>.獲取物理服務(wù)器的當(dāng)前負載情況。

<3>.獲取物理服務(wù)器的電源功率、溫度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等信息。

<4>.控制物理服務(wù)器上電源功率、CPU頻率、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等。

<5>.實時對電源和溫度進行監(jiān)控,并可以設(shè)置服務(wù)器功率的最大值

,設(shè)置功率閾值報警。

<6>.智能電源調(diào)度中,可以基于負載情況和時間調(diào)整服務(wù)器的功率

大小。

<7>.結(jié)合智能電源調(diào)度,可以實現(xiàn)虛擬機的智能遷移,最大的節(jié)省

能源。

<8>.通過設(shè)置服務(wù)器的最大功率,可以提高機架的服務(wù)器密度。Hawkeye<監(jiān)控>：簡介：Hawkeye是數(shù)據(jù)中心監(jiān)控數(shù)據(jù)的存儲和處理中樞。通過與監(jiān)控客戶端配合使用,數(shù)據(jù)中心內(nèi)任何資源的使用情況,業(yè)務(wù)的健康情況將一覽無余,完備的監(jiān)控報警策略使得資源和服務(wù)的運行情況盡在管理員掌控之中。特點：<1>.兼容AWSCloudWatchAPI

<2>.采用高擴展和高可用的數(shù)據(jù)存儲架構(gòu),輕松應(yīng)對數(shù)據(jù)的海量增長；

<3>.完全基于監(jiān)控客戶端PUSH的數(shù)據(jù)采集方式并結(jié)合后端的分布

式架構(gòu),可靈活擴展；

<4>.用戶可自定義監(jiān)控項