Nova计算服务

1.Nova服务简介

Nova是OpenStack中提供计算资源服务的项目，OpenStack计算的弹性控制器。

Nova提供大规模、可扩展、按需自助服务的计算资源。

Nova支持管理裸机，虚拟机和容器。不负责承载虚拟机的物理主机自身的管理、全面的系统状态监控。

计算服务首次出现在OpenStack的“Austin” 版本中。OpenStack大部分集成项目和Nova之间都存在配合关系

OpenStack最初几个版本中，计算、存储、网络都由Nova实现，后面逐步拆分出存储和网络。

目前Nova专注提供计算服务，依赖Keystone的认证服务，Neutron的网络服务，Glance的镜像服务

OpenStack Compute这个名称指的是一个特定的项目，该项目也被称为Nova，OpenStack的其他组件依托Nova，与Nova协同工作，组成了整个OpenStack云平台。

Nova是什么?

OpenStack中提供计算资源服务的项目

Nova负责什么?

虚拟机生命周期管理
其他计算资源生命周期管理

Nova不负责什么?

承载虚拟机的物理主机自身的管理
全面的系统状态监控

Nova是OpenStack事实上最核心的项目

历史最长: QpenStack 首批两个项目之一
功能最复杂，代码量最大
大部分集成项目和Nova之间都存在配合关系
贡献者在社区中的影响力最大

2.Nova架构

Nova架构图

oslo.messaging库就是把rabbitmq的Python库做了封装，在openstack中调用RPC通信就要调用oslo.messaging库，为RPC和事件通知提供一套统一的接口。

Nova内部服务使用REST调用，Nova和其他OpenStack服务交互时，使用消息队列。

Nova-api 接受rest消息。

Nova-scheduler 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

Nova集合了多个服务进程，每个进程扮演着不同的角色。用户通过REST API进行访问，Nova的内部服务通过RPC消息进行服务通信。API服务产生数据读写的REST请求，然后产生REST应答。内部服务通信通过oslo.messaging库的PPC消息实现消息的通信。大部分服务进程共用一个中心数据库，也可以吧中心数据放到对象层，实现不同OpenStack发布版本的兼容性。

Nova运行架构

Nova服务各组件可分布式部署，且可通过virtualDriver对接不同的虚拟化平台。

Nova资源池管理架构

Region > Availability Zone > Host Aggregate

3、Nova组件

（1）Nova-API对象功能：

对外提供REST接口，接收和处理请求。

对传入参数进行合法性校验和约束限制。

对请求的资源进行配额的校验和预留。

资源的创建，更新，删除查询等。

虚拟机生命周期管理的入口。

wsgi 是一个 web 组件的接口规范，wsgi将 web 组件分为三类： web服务器,web中间件,web应用程序。
WSG全称Web Server Geteway Interface
1）WSGI Server/gateway

wsgi server可以理解为一个符合wsgi规范的web server，接收request请求，封装一系列环境变量，按照wsgi规范调用注册的wsgi app，最后将response返回给客户端。

wsgi server 基本工作流程：

a)服务器创建socket，监听端口，等待客户端连接。

b)当有请求来时，服务器解析客户端信息放到环境变量environ中，并调用绑定的handler来处理请求。

c)handler解析这个http请求，将请求信息例如method，path等放到environ中。

d)wsgi handler再将一些服务器端信息也放到environ中，最后服务器信息，客户端信息，本次请求信息全部都保存到了环境变量environ中。

e)wsgi handler 调用注册的wsgi app，并将environ和回调函数传给wsgi app

f)wsgi app 将reponse header/status/body 回传给wsgi handler

g)最终handler还是通过socket将response信息塞回给客户端。

2）WSGI Application

wsgi application就是一个普通的callable对象，当有请求到来时，wsgi server会调用这个wsgi app。这个对象接收两个参数，通常为environ,start_response。environ就像前面介绍的，可以理解为环境变量，跟一次请求相关的所有信息都保存在了这个环境变量中，包括服务器信息，客户端信息，请求信息。start_response是一个callback函数，wsgi application通过调用start_response，将response headers/status 返回给wsgi server。

3）WSGI MiddleWare

middleware 包装，可以给wsgi app添加功能，然后还可以在这个app外面再加上其它的middleware来包装它，例如加一个权限认证的middleware。只要这些Middleware符合wsgi规范，甚至还可以在各个框架之间组合重用。

（2）Nova组件 – Conductor

1）Nova-Conductor功能：是OpenStack中的一个RPC服务，主要提供对数据库的查询和权限分配操作。

数据库操作，解耦其他组件(Nova-Compute)数据库访问。

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。

其他组件的依赖，如nova-compute需要nova-conductor启动成功后才能启动。

其他组件的心跳定时写入。

2）引入nova-conductor的好处：

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。

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。

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。

（3）Nova组件 – Scheduler

Nova-scheduler：确定将虚拟机分配到哪一台物理机，分配过程主要分为两步，过滤和权重；用户创建虚拟机时会提出资源需求，例如CPU、内存、磁盘各需要多少，OpenStack将这些需求定义在flavor中，用户只需要指定flavor就可以了。

1）Nova-Scheduler功能

筛选和确定将虚拟机实例分配到哪一台物理机。
分配过程主要分为两步，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。

（4）Nova组件 – Compute

1）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。

2）Nova-Compute框架

Manager
Driver

3）对接不同的虚拟化平台

KVM
VMware
Xen
LXC
QEMU

4.Nova典型操作

Nova主要操作对象

虚拟机状态介绍