玩转企业云计算平台系列（五）：Openstack 计算服务 Nova

民工哥

发布于 2023-12-29 18:47:13

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前面介绍了 Openstack 入门、基础环境部署、Keystone 、Glance等相关的知识点，今天我将详细的为大家介绍 Openstack 计算服务 Nova相关知识，希望大家能够从中收获多多！如有帮助，请点在看、转发分享朋友圈支持一波！！！

Nova简介

Nova 是 openstack 中最早出现的模块之一，主要是为openstack提供计算服务。在openstack中，Nova又分为计算节点和控制节点。我们把安装有nova-compute的节点称为计算节点，其他的节点称为控制节点。nova的计算节点只负责创建虚拟机，而nova的控制节点负责控制。

Nova 主要有以下服务

1、API 负责接收和响应外部请求，支持openstack api、EC2（亚马逊云） API等。
2、Cert 负责进行身份认证。
3、Scheduler 用于云主机调度。
4、Conductor 用于计算节点访问数据。
5、Consoleauth 用于控制台的授权验证。
6、Novncproxy VNC代理。

Nova 系统架构

Nova 由多个服务器进程构成，每个进程执行不同的功能，下面介绍各个组件的功能。

nova-api：接收 rest 消息，包括 HTTP 请求，服务间通信。
nova-scheule：选择合适的主机。
nova-conductor：数据库操作和复杂流程控制。
nova-compute：虚拟机生命周期管理和资源管理，负责处理虚机和 hypervisor 间的通信。
db:sql 数据库存储nova相关的业务数据。
更多关于云计算服务 Openstack 系列的学习文章，请参阅：企业云计算平台 Openstack ，本系列持续更新中。

Nova 组件详解

Nova-API

Nova API提供的功能：

1）对外提供REST接口，接收和处理请求。
2）对传入的参数进行合法性校验和约束限制。
3）对请求的资源进行配额的校验和预留。
4）资源的创建，更新，删除查询等。
5）虚拟机生命周期管理的入口。

Nova-Conductor

Nova-Conductor功能：

1）数据库操作，解耦其他组件（Nova-Compute）数据库访问。
2）Nova复杂流程控制，如创建，冷迁移，热迁移，虚拟机规格调整，虚拟机重建。
3）其他组件的依赖，如 nova-compute 需要 nova-conductor 启动成功后才能启动。
4）其他组件的心跳定时写入。

引入nova-conductor的好处

1）安全性上考虑。之前每个nova-compute都是直接访问数据库的。如果由于某种原因，某个计算节点被攻陷了，那攻击者就可以获取访问数据库的全部权限，肆意操作数据库。
2）方便升级。将数据库和nova-compute解耦，如果数据库的模式改变， nova compute就不用升级了。
3）性能上考虑。之前数据库的访问在nova-compute中直接访问且数据库访问是阻塞性的，由于nova-compute只有一个os线程，所以当一个绿色线程去访问数据库的时候会阻塞其他绿色线程，导致绿色线程无法并发。但是nova-conductor是通过rpc 调用，rpc调用是绿色线程友好的，一个rpc call的执行返回前不会阻塞其他绿色线程的执行。这样就会提高了操作的并发。

Nova-Scheduler

Scheduler 用于决定那台计算节点承载计算实例的 nova 调度器。Nova-Scheduler 功能：

1）筛选和确定将虚拟机实例分配到哪一台物理机。
2）分配过程主要分两步，过滤和权重；通过过滤器选择满足条件的计算节点，通过权重选择最优的节点。

调度器的类型

1）随机调度器：从所有正常运行 nova-compute 服务的节点中随机选择。
2）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。
3）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。

调度器的调度过程

Nova Scheduler 的调度过程如下图所示：

从上图可以看出，Nova Scheduler的调度过程分为两个步骤，即过滤和权值计算。所谓过滤就是根据虚拟机资源配置情况和各个主机的实际情况，过滤掉一些不符合条件的主机。在进行过滤后，Nova Scheduler会对剩余的主机进行权重计算，最终选择最优的物理机进行调度。

Nova-Compute

Nova-Compute 框架

Manager
Driver

Driver对接不同的虚拟化平台

1、KVM
2、VMware
3、Xen
4、LXC
5、QEMU
…

Nova-Compute功能

虚拟机各生命周期操作的真正执行者(会调用对应的hypervisor的driver）。
底层对接不同虚拟化的平台(KVM/VMware/XEN/Ironic等）
内置周期性任务，完成资源刷新，虚拟机状态同步等功能。
资源管理模块(resource_tracker)配合插件机制，完成资源的统计。

Nova 安装

Nova节点的安装是在Keystone节点成功安装的基础上进行的。Nova节点的安装可以以YUM的方式进行，直接执行命令：

yum install -y openstack-nova-api openstack-nova-conductor openstack-nova-console openstack-nova-novncproxy openstack-nova-scheduler

即可完成Nova的安装。更多关于云计算服务 Openstack 系列的学习文章，请参阅：企业云计算平台 Openstack ，本系列持续更新中。

Nova 配置

Nova 数据库配置

在Nova节点安装完成后，我们接下来要做的就是配置Nova节点的数据库。打开Nova的配置文件/etc/nova/nova.conf，找到database模块，在该模块下添加如下内容：

connection=mysql+pymysql://nova:nova@192.168.136.101/nova

配置完成后如下所示：

然后，找到api_database模块，在该模块下添加如下内容：

connection=mysql+pymysql://nova_api:nova_api@192.168.136.101/nova_api

配置完成后如下所示：

这样，我们的Nova数据库配置就完成了。

Nova数据库初始化

在完成Nova的数据库配置后，我们接下来就需要进行Nova的数据库同步。执行命令：

su -s /bin/sh -c "nova-manage api_db sync" nova
su -s /bin/sh -c "nova-manage db sync" nova

即可实现nova和nova_api两个数据库的同步，这两条命令执行情况如下所示：

注意，在上述命令执行时，可能会出现warning信息，只要是不Error信息，我们不用理会，如果不放心，还可以在命令执行结束后，执行echo $?查看命令执行的结果。

接下来，我们就来验证一下Nova的数据库初始化结果。执行命令：

mysql -h 192.168.136.101 -unova -pnova -e "use nova;show tables;"
mysql -h 192.168.136.101 -unova_api -pnova_api -e "use nova_api;show tables;"

即可查看数据库内是否有初始化后的表，这两条命令执行情况如下所示：

从以上可以看出，我们的nova和nova_api数据库已经有相关内容，这说明我们的数据库初始化成功！

Nova Keystone配置

在上文中，我们介绍了openstack中Nova节点的安装与数据库的初始化操作。今天，我们就来介绍一下Nova的其他配置。

我们打开Nova的配置文件/etc/nova/nova.conf，在该文件中的default模块，加入如下内容：

[DEFAULT]
auth_strategy=keystone

上述内容表示Nova使用keystone进行认证，完成后的配置文件如下所示：

之后，我们再keystone_authtoken模块下，添加如下内容：

[keystone_authtoken]
auth_uri=http://192.168.136.101:5000
auth_url=http://192.168.136.101:35357
memcached_servers=192.168.136.101:11211
auth_type=password
project_domain_name=default
user_domain_name=default
project_name=service
username=nova
password=nova

上述内容是keystone认证的相关配置，包括IP地址、认证类型、域名称、项目名称、用户名以及密码，完成后的配置文件如下所示：

Nova Rabbitmq 配置

之后，由于nova服务之间使用消息队列进行沟通，所以我们需要设置Rabbitmq。打开Nova的配置文件/etc/nova/nova.conf，在DEFAULT模块下添加如下配置：

rpc_backend=rabbit

如下所示：

之后，找到[oslo_messaging_rabbit]模块，在该模块下添加如下配置：

rabbit_host=192.168.136.101
rabbit_port=5672
rabbit_userid=openstack
rabbit_password=openstack

上述配置内容，分别指定了rabbitmq的IP地址、端口号、用户名和密码。完成后的配置文件如下所示：

这样，我们的Nova的rabbitmq设置就完成了。更多关于云计算服务 Openstack 系列的学习文章，请参阅：企业云计算平台 Openstack ，本系列持续更新中。

Nova自身配置

最后，我们还要设置一下Nova的一些自身功能。我们搜索Nova的以下参数，并将其修改为如下配置：

enabled_apis=osapi_compute,metadata
use_neutron=true
firewall_driver=nova.virt.firewall.NoopFirewallDriver
vncserver_listen=192.168.136.101
vncserver_proxyclient_address=192.168.136.101
api_servers=http://192.168.136.101:9292
lock_path=/var/lib/nova/tmp

上述配置内容，分别表示设置元数据启用的API，设置Neutron的网络服务支持，关闭防火墙，设置VNC代理，配置Glance镜像服务API，以及配置锁路径等等。完成后的配置文件如下所示：

这样，Nova自身的配置就完成了。

Nova配置概览

最后，我们执行命令：

grep "^[a-Z]" /etc/nova/nova.conf

可以查看当前Nova的配置文件中所有生效的命令，该命令执行结果如下所示：

Nova 服务启动

在上文中，我们完成了Nova整体的配置文件，接下来，我们就可以启动Nova服务了，Nova服务的启动，需要执行以下命令：

systemctl start openstack-nova-api
systemctl start openstack-nova-consoleauth
systemctl start openstack-nova-scheduler
systemctl start openstack-nova-conductor
systemctl start openstack-nova-novncproxy

这些命令，分别表示启动Nova各项服务的启动。

Nova服务创建

在Nova服务启动后，我们还要在Keystone上注册Nova服务。首先，执行命令：

source admin-openstack.sh

给我们接下来的操作赋予openstacl的token权限，之后，我们执行命令：

openstack service create --name nova --description "openstack nova" compute

来创建Nova的Service服务，该命令执行结果如下所示：

之后，我们需要创建Nova Compute服务的API端点，我们需要创建public、internal和admin的三种端点，分别执行命令：

openstack endpoint create --region RegionOne compute public http://192.168.136.101:8774/v2.1/%\(tenant_id\)s
openstack endpoint create --region RegionOne compute internal http://192.168.136.101:8774/v2.1/%\(tenant_id\)s
openstack endpoint create --region RegionOne compute admin http://192.168.136.101:8774/v2.1/%\(tenant_id\)s

这些命令执行结果分别如下所示：