openstack+kvm架構

發布時間： 2022-05-18 10:16:14

openstack+kvm架構，云計算中的核心技術是虛擬化，可以說虛擬化是云計算區別于傳統計算模式的重要特點。正是由于虛擬化技術的成熟和廣泛應用，云計算中的計算、存儲、應用和服務都變成了資源，這些資源可以被動態擴展和配置，云計算最終才能在邏輯上以單一整體的形式呈現。

KVM是一個集成到Linux內核的Hypervisor，很明顯，宿主操作系統必須是Linux，支持的客戶機操作系統包括Linux、Windows、Solaris和BSD，運行在支持虛擬化擴展的x86和x86_64硬件架構上，這意味著KVM不能運行在老式CPU上，新CPU如果不支持虛擬化擴展也不能運行(如英特爾的Atom處理器)。

在大多數情況下，對于數據中心來說，這些限制都不是問題，因為每隔幾年硬件都會升級換代。KVM作為一個輕量級的虛擬化管理程序模塊，利用Linux做大量Hypervisor能做的事情，如任務調度、內存管理與硬件設備交互等。

KVM具有高性能、高擴展與高安全性特點，適合運行Linux或Windows的環境，在異構環境也能很好地進行管理，而在虛擬化桌面方面，可以提供可靠的可擴展的鏡像服務器。

KVM有以下特點。

(1)KVM和Linux內核高度集成，可以在內核內部進行部署，這樣可以容易控制虛擬化進程。

(2)KVM更加靈活：由操作系統直接和整合到Linux內核中的虛擬化管理程序交互，所以在任何情況下虛擬機都是直接與底層的硬件進行交互，不用修改虛擬機的系統，這是KVM在虛擬機運行方面的優勢。

(3)KVM逐漸得到更廣泛的支持：如之前支持Xen的廠商也在改變風向，業內知名Linux廠商紅帽在Red Hat Enterprise Linux 5(RHEL 5)時還采用的是XenHypervisor，在RHEL 6中就移除了所有Xen相關組件，只用KVM，并且提供Xen到KVM虛擬機遷移工具。另一家Linux廠商Ubuntu則明確表示選擇KVM作為其Hypervisor。

由于以上特點，使用KVM作為虛擬化軟件，并且結合OpenStack部署，不需要特別配置，可以降低云平臺部署的難度。

由圖1可知，該私有云平臺的構建可以分為三層，分別為基礎設施層、云中間件層和云門戶層。其中云門戶層分為用戶訪問界面和用戶訪問接口，用戶訪問界面以Web界面的形式展示給用戶，讓普通用戶可以方便進行私有云平臺的使用，用戶訪問接口則是調用 API 來完成相關操作，一般用于功能擴展或高級用戶操作。

云中間件層包括資源監測、資源預測、虛擬資源自適應、安全管理、用戶管理和云存儲這幾個模塊，通過云中間件的開發，用戶可以使用 OpenStack 云平臺未提供的功能，滿足當前業務需求。最底層是基礎設施層，主要包括物理資源和虛擬資源，通過KVM和OpenStack在物理資源上的部署，為上層提供虛擬化的服務器、網絡等虛擬資源。

圖1 OpenStack+KVM云平臺架構圖

使用KVM作為虛擬化軟件，構建基于OpenStack的云平臺，云平臺的體系結構如圖2所示。

其中，最底層是資源層，主要包括服務器、存儲、網絡等物理資源。虛擬化層主要包括KVM 虛擬化技術和OpenStack 云平臺，KVM 虛擬化技術將資源層的物理資源進行虛擬化，并利用 OpenStack 構建出云平臺，通過將下層的物理資源虛擬化并整合，向上層提供虛擬機服務。

管理層主要包括虛擬機監控、虛擬資源自適應、身份認證和鏡像管理，通過對虛擬化層提供的虛擬機進行監控，并結合虛擬資源自適應模型進行調度，為上層用戶提供可以進行自適應伸縮的虛擬群集，開層部署等服務。

服務層主要包括部署服務、計算服務、存儲服務和認證服務，用戶在使用中用到的服務不止這些，此處僅列舉出常用的幾個服務。

最上層是用戶層，用戶層分Dashboard用戶和OpenStack APIs用戶，Dashboard用戶是指通過Dashboard提供的Web-based用戶界面進行啟動實例、分配IP地址等操作，OpenStack APIs用戶則是通過OpenStack的API直接對云平臺進行相關的操作。

圖2 云平臺體系結構圖

OpenStack可以有多種部署方式，根據節點數的不同，有以下幾種部署架構。

單節點：網絡控制器(運行nova-network)與計算(運行nova-compute，或者更確切地說，運行虛擬機實例)部署在一個主機。這樣就不需要控制節點與計算節點之間的通信，也就少了很多網絡概念，這也是入門者常用的方式。

雙節點：一個cloud controller節點運行除nova-compute外的所有nova-service,compute節點運行nova-compute。這種配置主要用于概念和開發環境的證明。

多節點：在兩節點的基礎上，添加更多的compute節點，也可以將cloudcontroller節點中的network controller和volume controller分離出來，分別增加一個volume controller和一個network controller作為額外的節點。對于運行多個需要大量處理能力的虛擬機實例，至少是4個節點是最好的。

由于網絡控制器與計算節點分別在不同主機，普通部署方式下(不是multi_host)，只有 nova-network控制網絡，而它僅僅在控制節點運行。因此，所有計算節點的實例都需要通過控制節點來與外網通信。

根據網卡數的不同，可以分為單網卡和雙網卡，雙網卡時，一個網卡作為 public網絡的接口使用，另一個作為flat網絡的接口使用。單網卡時，這一個網卡需要作為public網絡的接口使用，同時也需要作為flat網絡的接口，因此需要處于混雜模式。不過建立的網絡與雙網卡類似，都分為flat網絡和public網絡。

使用單網卡，需要在nova.conf中使public_interface和flat_interface都為eth0。使用單塊網卡，不只是可以降低成本，而且還可以減少系統的復雜性，布線等。比如Facebook機房的機器，都是單塊網卡，這是比較值得思考和借鑒的地方。

實驗案例可以采用單網卡多節點的方式部署，控制節點安裝部署除nova-compute以外的所有OpenStack組件，所有計算節點都安裝nova-compute組件。當需要添加新的計算節點到云平臺時，將之前安裝好計算節點上的 nova.conf 文件拷貝到新增的節點上即可。OpenStack+KVM云平臺的部署架構設計如圖3所示。