Heat 如何来实现和支持编排

编排

编排，顾名思义，就是按照一定的目的依次排列。在 IT 的世界里头，一个完整的编排一般包括设置服务器上机器、安装 CPU、内存、硬盘、通电、插入网络接口、安装操作系统、配置操作系统、安装中间件、配置中间件、安装应用程序、配置应用发布程序。对于复杂的需要部署在多台服务器上的应用，需要重复这个过程，而且需要协调各个应用模块的配置，比如配置前面的应用服务器连上后面的数据库服务器。下图显示了一个典型应用需要编排的项目。

Heat 是一个基于模板来编排复合云应用的服务。它目前支持亚马逊的 CloudFormation 模板格式，也支持 Heat 自有的 Hot 模板格式。模板的使用简化了复杂基础设施，服务和应用的定义和部署。模板支持丰富的资源类型，不仅覆盖了常用的基础架构，包括计算、网络、存储、镜像，还覆盖了像 Ceilometer 的警报、Sahara 的集群、Trove 的实例等高级资源。

图 1. Heat 和其它模块的关系

Heat Architecture

Heat 服务包含以下重要的组件：

Heat-api 组件实现 OpenStack 天然支持的 REST API。该组件通过把 API 请求经由 AMQP 传送给 Heat engine 来处理 API 请求。
Heat-api-cfn 组件提供兼容 AWS CloudFormation 的 API，同时也会把 API 请求通过 AMQP 转发给 heat engine。
Heat-engine 组件提供 Heat 最主要的协作功能。

用户在 Horizon 中或者命令行中提交包含模板和参数输入的请求，Horizon 或者命令行工具会把请求转化为 REST 格式的 API 调用，然后调用 Heat-api 或者是 Heat-api-cfn。Heat-api 和 Heat-api-cfn 会验证模板的正确性，然后通过 AMQP 异步传递给 Heat Engine 来处理请求。

图 2. Heat 架构

当 Heat Engine 拿到请求后，会把请求解析为各种类型的资源，每种资源都对应 OpenStack 其它的服务客户端，然后通过发送 REST 的请求给其它服务。通过如此的解析和协作，最终完成请求的处理。

Heat Engine 在这里的作用分为三层：第一层处理 Heat 层面的请求，就是根据模板和输入参数来创建 Stack，这里的 Stack 是由各种资源组合而成。第二层解析 Stack 里各种资源的依赖关系，Stack 和嵌套 Stack 的关系。第三层就是根据解析出来的关系，依次调用各种服务客户段来创建各种资源。

图 3. Heat Engine 结构

图 4. 编排

在云计算的世界里，机器这层就变为了虚拟的 VM 或者是容器。管理 VM 所需要的各个资源要素和操作系统本身就成了 IaaS 这层编排的重点。操作系统本身安装完后的配置也是 IaaS 编排所覆盖的范围。除此之外，提供能够接入 PaaS 和 SaaS 编排的框架也是 IaaS 编排的范围。

OpenStack 从最开始就提供了命令行和 Horizon 来供用户管理资源。然而靠敲一行行的命令和在浏览器中的点击相当费时费力。即使把命令行保存为脚本，在输入输出，相互依赖之间要写额外的脚本来进行维护，而且不易于扩展。用户或者直接通过 REST API 编写程序，这里会引入额外的复杂性，同样不易于维护和扩展。这都不利于用户使用 Openstack 来进行大批量的管理，更不利于使用 OpenStack 来编排各种资源以支撑 IT 应用。

Heat 在这种情况下应运而生。Heat 采用了业界流行使用的模板方式来设计或者定义编排。用户只需要打开文本编辑器，编写一段基于 Key-Value 的模板，就能够方便地得到想要的编排。为了方便用户的使用，Heat 提供了大量的模板例子，大多数时候用户只需要选择想要的编排，通过拷贝-粘贴的方式来完成模板的编写。

Heat 从四个方面来支持编排。首先是 OpenStack 自己提供的基础架构资源，包括计算，网络和存储等资源。通过编排这些资源，用户就可以得到最基本的 VM。值得提及的是，在编排 VM 的过程中，用户可以提供一些简单的脚本，以便对 VM 做一些简单的配置。然后用户可以通过 Heat 提供的 Software Configuration 和 Software Deployment 等对 VM 进行复杂的配置，比如安装软件、配置软件。接着如果用户有一些高级的功能需求，比如需要一组能够根据负荷自动伸缩的 VM 组，或者需要一组负载均衡的 VM，Heat 提供了 AutoScaling 和 Load Balance 等进行支持。如果要用户自己单独编程来完成这些功能，所花费的时间和编写的代码都是不菲的。现在通过 Heat，只需要一段长度的 Template，就可以实现这些复杂的应用。Heat 对诸如 AutoScaling 和 Load Blance 等复杂应用的支持已经非常成熟，有各种各样的模板供参考。最后如果用户的应用足够复杂，或者说用户的应用已经有了一些基于流行配置管理工具的部署，比如说已经基于 Chef 有了 Cookbook，那么可以通过集成 Chef 来复用这些 Cookbook，这样就能够节省大量的开发时间或者是迁移时间。

图 5. Heat 编排