OpenStack之Nova模块

Nova简介

nova和swift是openstack最早的两个组件，nova分为控制节点和计算节点，计算节点通过nova computer进行虚拟机创建，通过libvirt调用kvm创建虚拟机，nova之间通信通过rabbitMQ队列进行通信。

Nova体系结构

Nova重要组件介绍

1.nova API

nova-api组件实现了RESTful API功能，是外部访问Nova的唯一途径。接收外部的请求并通过Message Queue将请求发送给其他的服务组件，同时也兼容EC2 API，所以也可以用EC2的管理工具对nova进行日常管理。

2.nova scheduler

nova scheduler模块在openstack中的作用是决策虚拟机创建在哪个主机（计算节点）上。决策一个虚拟机应该调度到某物理节点，需要分为两个步骤：

过滤（filter），过滤出可以创建虚拟机的主机
计算权值（weight），根据权重大小进行分配，默认根据资源可用空间进行权重排序

NOTE：

除了nova-conductor可以访问数据库之外，因为nova-scheduler是只读数据库，而nova-api对数据库的操作有Policy保护，所以它们也都是可以访问数据库的。但是最好还是仅通过nova-conductor来访问数据库。

3.nova-api-metadata

从实例中接收元数据请求。nova-api-metadata服务通常在nova-network安装时使用的是多宿主模式运行。

4.nova-compute

负责虚拟机的生命周期管理，创建并终止虚拟机实例的工作后台程序hypervisor api。例如：

XenAPI for XenServer/XCP
libvirt for KVM or QEMU
VMwareAPI for VMware

基本上，守护进程接受来自队列并执行一系列系统命令，例如启动kvm实例并更新数据库中的状态。

5.nova-placement-api

跟踪每个计算提供者的仓库和使用情况。

6.nova-conductor模块

计算节点访问数据的中间件，nova-compute服务和数据库之间的中间件。它消除了对云数据库的直接访问。官方建议：不要将它部署到nova-compute服务运行。

7.nova-consoleauth守护进程

用于控制台的授权验证，授权控制台代理提供的用户令牌。此服务必须运行用于控制台代理工作。您可以运行任何类型的代理，而不是集群配置中的单nova-consoleauth服务。

8.nova-novncproxy守护进程

VNC代理，提供用于通过vnc连接访问运行实例的代理。支持基于浏览器的客户端客户端。

9.nova-spicehtml5proxy守护进程

提供一个代理，通过一个SPICE连接访问运行实例。支持基于浏览器的html 5客户端。

10.nova-xvpvncproxy守护进程

提供用于通过vnc连接访问运行实例的代理。支持一个特定于服务器的java客户机。

11.Queue

在守护进程之间传递消息的中心。通常使用RabbitMQ也可以用另一个基于AMQP的消息队列，例如ZeroMQ。

12.SQL database

存储大部分构建时间和运行时状态，用于云基础设施，包括：

可用实例类型
使用实例
可用网络
项目

理论上，OpenStack计算可以支持任何数据库。SQLite3数据库用于测试和开发工作，mysql，MariaDB和postgresql。

Nova创建虚拟机流程

虚机创建流程梳理

1.客户端使用自己的用户名密码请求认证。
2.keystone通过查询在keystone的数据库user表中保存了user的相关信息，包括password加密后的hash值，并返回一个token_id（令牌），和serviceCatalog(一些服务的endpoint地址，cinder、glance-api后面下载镜像和创建块存储时会用到)。
3.客户端带上keystone返回的token_id和创建虚机的相关参数，Post请求nova-api创建虚拟机
4.nova-api接收到请求后，首先使用请求携带的token_id来访问该api，以验证请求是否有效。
5.keystone验证通过后返回更新后的认证信息。
6.nova api检查创建虚拟机参数是否有效与合法。
检查虚拟机name是否符合命名规范，flavor_id是否在数据库中存在，image_uuid是否是正确的uuid格式
检查instance、vcpu、ram的数量是否超过配额。
7.当且仅当所有传参都有效合法时，更新nova数据库，新建一条instance记录，vm_states设为BUILDING，task_state设为SCHEDULING.
8.nova api 远程调用传递请求、参数给nova scheduler，把消息“请给我创建一台虚拟机”丢到消息队列，然后定期查询虚机的状态。
9.nova scheduler从queue中获取到这条消息
10.nova scheduler访问nova 数据库，通过调度算法，过滤出一些合适的计算节点，然后进行排序。
11.更新虚机节点信息，返回一个最优节点id给nova scheduler。
12.nova scheduler选定host之后，通过rpc调用nova-compute服务，把“创建虚机请求”消息丢给mq。
13.nova compute收到创建虚拟机请求的消息。
nova-compute有个定时任务，定期从数据库中查找到运行在该节点上的所有虚拟机信息，统计得到空闲内存大小和空闲磁盘大小。然后更新数据库compute_node信息，以保证调度的准确性。
14.nova compute通过rpc查询nova数据库中虚机的信息，例如主机模板和id。
15.nova conductor从消息队列中拿到请求查询数据库。
16.nova conductor查询nova数据库。
17.数据库返回虚机信息。
18.nova compute从消息队列中获取信息。
19.nova compute 请求glance 的rest api，下载所需要的镜像，一般是qcow2的。
20.glance api 也会去验证请求的token的有效性。
21.glance api 返回镜像信息给nova-compute。
22.同理，nova compute请求neutron api配置网络，例如获取虚机ip地址
23.验证token的有效性
24.neutron返回网络信息
25-27 同glance、neutron验证token返回块设备信息
28.根据上面配置的虚拟机信息，生成xml，写入libvirt,xml文件，然后调用libvirt driver去使用libvirt.xml文件启动虚拟机。

参考文章：
https://www.cnblogs.com/zhoumingang/p/5532409.html
https://blog.csdn.net/abcdocker/article/details/53378682
https://docs.openstack.org/nova/pike/install/get-started-compute.html