OpenStack Nova启动实例流程
1、概述
启动一个新的实例,会涉及到OpenStack Nova中的多个组件:
API服务器,接收用户端的请求,并且将其传递给云控制器。
云控制器,处理计算节点、网络控制器、API服务器和调度器之前的通信。
调度器,选择一个执行命令的主机。
计算节点,管理计算实例:启动/终止实例,添加/删除卷…
网络控制器,管理网络资源:分配固定IP地址,配置VLAN
启动一个实例的流程如下:API服务器收到用户的run_instance命令,API服务器将消息传递给云控制器(1);对用户进行身份验证;云控制器将消息转发到调度器(2);调度器将消息扔给一个随机的一个主机,并通知它启动一个新实例(3);主机上的计算服务接收该消息;计算服务启动实例需要一个固定的IP,所以发送消息给网络控制器(5,6,7,8);之后,计算服务生产出一个新的实例。
2、API
可以使用OpenStack API或者EC2 API来启动新的实例。下面以EC2 API为例。添加一个新的key pair,并使用它启动一个新的m1.tiny类型的实例:
cd /tmp/ euca-add-keypair test > test.pem euca-run-instances -k test -t m1.tiny ami-tiny
调用文件api/ec2/cloud.py中的run_instances()函数,在该函数中会调用文件compute/API.py中的compute API的create函数:
def run_instances(self, context, **kwargs): ... instances = self.compute_api.create(context, instance_type=instance_types.get_by_type( kwargs.get('instance_type', None)), image_id=kwargs['image_id'], ...
compute API create函数流程如下:
检查此种类型的实例数是否已经达到最大值;
如果不存在安全组,则创建一个;
为新的实例创建MAC地址和主机名;
发送消息给调度器以运行实例。
3、消息投递
发送消息给调度器,在OpenStack中,这种类型的消息传递定义为RPC投递,使用RabbitMQ进行传递。消息生产者(API)发送消息到一个topic exchange(scheduler topic)。消费者(调度器)从队列中接收消息。因为是消息投递,所以无需响应消息。
下面是消息投递的代码:
LOG.debug(_("Casting to scheduler for %(pid)s/%(uid)s's" " instance %(instance_id)s") % locals()) rpc.cast(context, FLAGS.scheduler_topic, {"method": "run_instance", "args": {"topic": FLAGS.compute_topic, "instance_id": instance_id, "availability_zone": availability_zone}})
可见在消息投递时使用了scheduler topic,并且希望调度器在发送消息时,使用compute topic。
4、调度器
调度器接收消息,并且发”run_instance”消息给随机的主机。这里使用的是chance 调度器。还有其他类型的调度器,比如zone调度器(在一个特定的可用区域内随机选择主机)、简单调度器(选择最小负载的主机)。现在主机已经选择好了,接下来就是发送消息给该主机的计算服务了。
rpc.cast(context, db.queue_get_for(context, topic, host), {"method": method, "args": kwargs}) LOG.debug(_("Casting to %(topic)s %(host)s for %(method)s") % locals())
5、计算节点
计算节点接收消息,然后调用compute/manager.py中的run_instance方法:
def run_instance(self, context, instance_id, **_kwargs): """Launch a new instance with specified options.""" ...
run_instance()的流程如下:
检查实例是否已经运行;
分配固定的ip低值;
设置一个VLAN或者桥;
使用virtualization driver产生一个实例。
6、调用网络控制器
在分配固定IP时,会用到RPC调用。RPC调用不同于RPC投递,它使用topic.hostexchange,表明它的目的地为特定主机,而且RPC调用需要响应。
7、产生实例
下面就是由virtualization driver执行产生实例的过程。以libvirt为例,代码在virt/libvirt_conn.py中。
启动实例的第一件事就是创建libvirt xml。方法to_xml用来生成xml的内容。下面是我们实例的XML文件:
<domain type='qemu'> <name>instance-00000001</name> <memory>524288</memory> <os> <type>hvm</type> <kernel>/opt/novascript/trunk/nova/..//instances/instance-00000001/kernel</kernel> <cmdline>root=/dev/vda console=ttyS0</cmdline> <initrd>/opt/novascript/trunk/nova/..//instances/instance-00000001/ramdisk</initrd> </os> <features> <acpi/> </features> <vcpu>1</vcpu> <devices> <disk type='file'> <driver type='qcow2'/> <source file='/opt/novascript/trunk/nova/..//instances/instance-00000001/disk'/> <target dev='vda' bus='virtio'/> </disk> <interface type='bridge'> <source bridge='br100'/> <mac address='02:16:3e:17:35:39'/> <!-- <model type='virtio'/> CANT RUN virtio network right now --> <filterref filter="nova-instance-instance-00000001"> <parameter name="IP" value="10.0.0.3" /> <parameter name="DHCPSERVER" value="10.0.0.1" /> <parameter name="RASERVER" value="fe80::1031:39ff:fe04:58f5/64" /> <parameter name="PROJNET" value="10.0.0.0" /> <parameter name="PROJMASK" value="255.255.255.224" /> <parameter name="PROJNETV6" value="fd00::" /> <parameter name="PROJMASKV6" value="64" /> </filterref> </interface> <!-- The order is significant here. File must be defined first --> <serial type="file"> <source path='/opt/novascript/trunk/nova/..//instances/instance-00000001/console.log'/> <target port='1'/> </serial> <console type='pty' tty='/dev/pts/2'> <source path='/dev/pts/2'/> <target port='0'/> </console> <serial type='pty'> <source path='/dev/pts/2'/> <target port='0'/> </serial> </devices> </domain>
使用的虚机管理程序为qemu,客户机的内存为524字节,客户端OS从存储于主机OS中的内核和initrd启动。
分配各客户机的虚拟CPU个数为1. 电源管理中使能了ACPI。还定义了多个设备:
磁盘镜像为主机OS上的一个文件,使用qcow2驱动器,qcow2是一种qemu磁盘镜像的写时复制格式;
网络接口是客户机可见的桥,定义了一系列网络过滤器参数,比如IP地址10.0.0.3意味着始终使用该地址作为源IP地址;
日志文件,所有发送给字符设备的数据全部写入console.log中;
伪终端,virsh控制台可用于连接本地串口。
接下来是网络过滤器的配置。默认使用的防火墙driver是iptables。规则由IptablesFirewallDriver类的apply_ruleset方法定义。下面是本实例的防火墙规则:
*filter ... :nova-ipv4-fallback - [0:0] :nova-local - [0:0] :nova-inst-1 - [0:0] :nova-sg-1 - [0:0] -A nova-ipv4-fallback -j DROP -A FORWARD -j nova-local -A nova-local -d 10.0.0.3 -j nova-inst-1 -A nova-inst-1 -m state --state INVALID -j DROP -A nova-inst-1 -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT -A nova-inst-1 -j nova-sg-1 -A nova-inst-1 -s 10.1.3.254 -p udp --sport 67 --dport 68 -A nova-inst-1 -j nova-ipv4-fallback -A nova-sg-1 -p tcp -s 10.0.0.0/27 -m multiport --dports 1:65535 -j ACCEPT -A nova-sg-1 -p udp -s 10.0.0.0/27 -m multiport --dports 1:65535 -j ACCEPT -A nova-sg-1 -p icmp -s 10.0.0.0/27 -m icmp --icmp-type 1/65535 -j ACCEPT COMMIT
定义了防火墙规则之后,就是创建镜像,由方法_create_image()处理:
def _create_image(self, inst, libvirt_xml, suffix='', disk_images=None): ...
在该方法中,会根据上面的XML创建libvirt.xml;复制虚拟机管理程序要使用的randisk、initrd和磁盘镜像;如果使用flat网络管理器,则会将一个网络配置植入到客户端的OS镜像中。本例中使用VLAN管理器。
实例的SSH key植入到镜像中,本过程是调用disk.inject_data方法:
disk.inject_data(basepath('disk'), key, net, partition=target_partition, nbd=FLAGS.use_cow_images)
basepath('disk')表示实例的磁盘镜像在主机OS中的位置,key是SSH key字符串,在我们的例子中不设置网络,因为不需要植入网络配置。因为使用的是内核镜像,所以没有分区,否则的话会使用分区的磁盘镜像。在inject_data内部:
第一件事就是链接镜像到一个设备,这发生在_link_device中:
device = _allocate_device() utils.execute('sudo qemu-nbd -c %s %s' % (device, image)) # NOTE(vish): this forks into another process, so give it a chance # to set up before continuuing for i in xrange(10): if os.path.exists("/sys/block/%s/pid" % os.path.basename(device)): return device time.sleep(1) raise exception.Error(_('nbd device %s did not show up') % device)
_allocate_device()返回下一个可用的ndb设备:/dev/ndbx,其中x在0到15之间。qemu-nbd是一个QEMU磁盘网络块设备服务器。一旦该过程返回,则得到了设备,比如/dev/ndb0.
对该设备禁用文件系统检查,这里的mapped_device是”/dev/ndb0”。
out, err = utils.execute('sudo tune2fs -c 0 -i 0 %s' % mapped_device)
将该文件系统挂载到临时目录,并将SSH KEY添加到authorized_keys文件中。
sshdir = os.path.join(fs, 'root', '.ssh') utils.execute('sudo mkdir -p %s' % sshdir) # existing dir doesn't matter utils.execute('sudo chown root %s' % sshdir) utils.execute('sudo chmod 700 %s' % sshdir) keyfile = os.path.join(sshdir, 'authorized_keys') utils.execute('sudo tee -a %s' % keyfile, '\n' + key.strip() + '\n')
上面的代码中,fs就是临时目录。
最后,unmount文件系统,删除设备。这就结束了镜像的创建和安装。
在虚拟机化驱动器中的spawn方法中的下一步就是使用驱动器的createXML()加载实例,然后就是应用防火墙规则。
原文:http://www.laurentluce.com/posts/openstack-nova-internals-of-instance-launching/