学习OpenStack-Nova计算服务

一、Nova计算服务的概念

·计算服务是OpenStack最核心的服务之一，负责维护和管理云环境的计算资源，它在OpenStack项目中代号是Nova

·Nova自身并没有提供任何虚拟化能力，它提供计算服务，使用不同的虚拟化驱动来与底层支持的Hypervisor（虚拟机管理器）进行交互。所有的计算实例（虚拟服务器）由Nova进行实例生命周期（从创建到销毁/释放）的调度管理（启动、挂起、停止、删除等）

·Nova需要Keystone、glance、neutron、cinder和swift等其他服务的支持，能与这些服务集成，实现如加密磁盘、裸金属计算实例等

Nova服务和其他服务的区别，例如Glance镜像服务

Glance服务：对自己服务范围提供管理，提供自己的服务

Nova服务：本身不能提供服务，需要和其他核心服务集成，进行调用，最终实现需求

二、Nova系统架构

DB：用于数据存储的sql数据库

API：用于接收HTTP请求、转换命令、通过消息队列或HTTP与其他组件通信的nova组件

Scheduler：用于决定哪台计算节点承载计算实例的nova调度器

Network：管理IP转发、网桥或虚拟局域网的nova网络组件

Compute：管理虚拟机管理器(KVM)与虚拟机之间通信的nova计算组件

Conductor：处理需要协调（构建虚拟机或调整虚拟机大小）的请求，或者处理对象转换，避免越权

·只要跟虚拟机生命周期相关的操作，nova-api都可以相应

·Nova-api对接收到的HTTP API请求做以下处理：

1）检查客户端传入的参数是否合法有效

2）调用nova其他服务来处理客户端HTTP请求

3）格式化nova其他子服务返回结果并返回给客户端

·Nova-api是外部访问并使用nova提供的各种服务的唯一途径，也是客户端和nova之间的中间层

三、Nova组件-API

·API是客户访问nova的http接口，它由nova-api服务实现，nova-api服务接收和响应来自最终用户的计算api请求。作为openstack对外服务的最主要接口，nova-api提供了一个集中的可以查询所有api 的端点。

·所有对nova的请求都首先由nova-api处理。API提供REST标准调用服务，便于与第三方系统集成。

·最终用户不会直接改送RESTful API请求，而是通过openstack命令行、dashboard和其他需要跟nova交换的组件来使用这些API。

·只要跟虚拟机生命周期相关的操作，nova-api都可以相应

·Nova-api对接收到的HTTP API请求做以下处理：

1) 检查客户端传入的参数是否合法有效

2) 调用nova其他服务来处理客户端HTTP请求

3) 格式化nova其他子服务返回结果并返回给客户端

·Nova-api是外部访问并使用nova提供的各种服务的唯一途径，也是客户端和nova之间的中间层

四、Nova组件-Scheduler

·Scheduler可译为调度器，由nova-scheduler服务实现，主要解决的是如何选择在哪个计算节点上启动实例的问题。它可以应用多种规则，如果考虑内存使用率、CPU负载率、CPU构架（intel/amd）等多种因素，根据一定的算法，确定虚拟机实例能够运行在哪一台计算服务器上。Nova-scheduler服务会从队列中接收一个虚拟机实例的请求，通过读取数据库的内容，从可用资源池中选择最合适的计算节点来创建新的虚拟机实例。

·创建虚拟机实例时，用户会提出资源需求，如CPU、内存、磁盘各需要多少。OpenStack将这些需求定义在实例类型中，用户只需指定使用哪个实例类型

调度器的类型：

·随机调度器：从所有正常运行nova-compute服务的节点中随机选择

·缓存调度器：是随机调度器的一种特殊类型，在随机调度器的基础上，将主机资源信息缓存在本地内存中，然后通过后台的定时任务，定时从数据库中获取最新的主机资源信息，周期性同步而不是实时获取主机资源信息。

·过滤器调度器：根据指定的过滤条件以及权重选择最佳的计算节点，又称为筛选器。

过滤器调度器调度过程：

·通过指定的过滤器选择满足条件的计算节点，比如内存使用率，可以使用多个过滤器依次进行过滤。

·对过滤之后的主机列表进行权重计算并排序，选择最优的计算节点来创建虚拟机实例。

调度器与DB的交互过程：

·scheduler组件决定的是虚拟机实例部署在哪台计算节点上并调度，在调度之前，会先向数据库获取宿主机资源信息作为依据；

·之后可通过过滤器和权重选择最合适的节点调度，或者指定节点直接调度；

·计算节点的 libvirt 工具负责收集宿主机的虚拟化资源，根据已创建的实例再次统计资源，将资源信息更新到数据库中，整个更新资源信息的过程是周期性执行的，而不是实时的；

·所以存在一个问题，当刚创建完一个实例，随即又需要创建时，数据库还未来得及更新宿主机的最新状态，那么调度器依据的信息就不正确，有可能所选的节点资源并不够用，而导致调度失败。

·这同时也是缓存调度器的缺陷，无法实时获取租主机资源信息。我们可在调度完成时，直接将资源信息返回给数据库，更新数据库状态，解决这个问题。

过滤器

·当过滤调度器需要执行调度操作时，会让过滤器对计算节点进行判断，返回ture或false，按照主机列表中的顺序依次过滤。

·scheduler_available_filters 选项用于配置可用过滤器，默认是所有nova自带的过滤器都可以使用。

·scheduler_default_filters 选项用于指定nova-schedule 服务真正使用的过滤器。

过滤器类型：

·RetryFilter（再审过滤器）
主要作用是过滤掉之前已经调度过的节点（类比污点）。如A、B、C都通过了过滤，A权重最大被选中执行操作，由于某种原因，操作在A上失败了。Nova-filter 将重新执行过滤操作，再审过滤器直接过滤掉A，以免再次失败。

·AvailabilityZoneFilter（可用区域过滤器）
主要作用是提供容灾性，并提供隔离服务，可以将计算节点划分到不同的可用区域中。Openstack默认有一个命名为nova的可用区域，所有计算节点一开始都在其中。用户可以根据需要创建自己的一个可用区域。创建实例时，需要指定将实例部署在那个可用区域中。通过可用区过滤器，将不属于指定可用区的计算节点过滤掉。

·RamFilter（内存过滤器）
根据可用内存来调度虚拟机创建，将不能满足实例类型内存需求的计算节点过滤掉，但为了提高系统资源利用率, Openstack在计算节点的可用内存允许超过实际内存大小，可临时突破上限，超过的程度是通过nova.conf配置文件中ram_ allocation_ ratio参数来控制的， 默认值是1.5。（但这只是临时的）
Vi /etc/nova/nova . conf
Ram_ allocation_ ratio=1 .5

·DiskFilter（硬盘过滤器）
根据磁盘空间来调度虚拟机创建，将不能满足类型磁盘需求的计算节点过滤掉。磁盘同样允许超量，超量值可修改nova.conf中disk_ allocation_ ratio参数控制，默认值是1.0，（也是临时的）
Vi /etc/nova/nova.conf
disk_ allocation_ ratio=1.0

·CoreFilter（核心过滤器）
根据可用CPU核心来调度虚拟机创建，将不能满足实例类型vCPU需求的计算节点过滤掉。vCPU也允许超量，超量值是通过修改nova.conf中cpu_ allocation_ratio参数控制，默认值是16。
Vi /etc/nova/nova. conf
cpu_allocation_ ratio=16.0

·ComputeFilter（计算过滤器）
保证只有nova-compute服务正常工作的计算节点才能被nova-scheduler调度，它是必选的过滤器。

·ComputeCapabilitiesFilter（计算能力过滤器）
根据计算节点的特性来过了，如不同的架构。

·ImagePropertiesFilter（镜像属性过滤器）
根据所选镜像的属性来筛选匹配的计算节点，通过元数据来指定其属性。如希望镜像只运行在KVM的Hypervisor上，可以通过Hypervisor Type属性来指定。

·服务器组反亲和性过滤器
要求尽量将实例分散部署到不同的节点上，设置一个服务器组，组内的实例会通过此过滤器部署到不同的计算节点。适用于需要分开部署的实例。

·服务器组亲和性过滤器
此服务器组内的实例，会通过此过滤器，被部署在同一计算节点上，适用于需要位于相同节点的实例服务