兩年前OpenStack基于NASA的Nova項目和Rackspace的Swift項目合并得以建立，而今OpenStack已經(jīng)成為云計算領域的一顆新星，繼2012年四月發(fā)布Essex版本之后，在今年九月底OpenStack第6版Folsom正式發(fā)布，本文簡要分析了OpenStack Folsom的架構。

OpenStack***的組件

OpenStack目前有7個核心組件：Compute(計算), Object Storage(對象存儲), Identity(身份認證), Dashboard(儀表盤), Block Storage(塊存儲), Network(網(wǎng)絡) and Image Service(鏡像服務) 。下面將依次進行解釋：

Object Storage(代號為“Swift”) 允許進行存儲或者檢索文件。目前已經(jīng)有幾好家公司開始提供基于Swift商業(yè)存儲服務，這些公司包括KT，Rackspace公司(Swift項目的發(fā)源地)和Internap，而且很多大公司內部也使用Swift來存儲數(shù)據(jù)。

Image Service(代號為“Glance”) 是一個虛擬機鏡像的存儲、查詢和檢索系統(tǒng)，它提供了一個虛擬磁盤映像的目錄和存儲庫，這些磁盤映像常常廣泛應用于OpenStack Compute之中，而且這種服務在技術上是屬于可選的，任何規(guī)模的云都適用于它。

Compute(代號為“Nova”) 根據(jù)需求提供虛擬服務。Rackspace公司和HP提供商業(yè)計算服務正是建立在Nova之上，Mercado Libre和NASA(Nova項目的起源地)內部也是使用的Nova。

Dashboard(代號為“Horizon”) 為所有OpenStack的服務提供了一個模塊化的web-based用戶界面。使用這個Web GUI，可以在云上完成大多數(shù)的操作，如啟動實例，分配IP地址，設置訪問控制等。

Identity(代號為“Keystone”) 為所有的OpenStack服務提供身份驗證和授權。它還提供了一個在特定OpenStack云服務上的服務目錄。

Network(代號為“Quantum”) 在接口設備之間提供“網(wǎng)絡連接作為一種服務”，而這些接口設備主要靠其他的OpenStack服務進行管理(最有可能是Nova)。該服務允許用戶創(chuàng)建自己的網(wǎng)絡，然后連接接口。Quantum提供一個可插拔的體系架構，它能支持很多流行的網(wǎng)絡供應商和技術，Quantum是Folsom版本中的新項目。

Block Storage(代號為“Cinder”) 提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)塊存儲服務。這個項目的很多代碼最初是來自于Nova之中(就是the nova-volume service)。但是請注意，這是塊存儲(或者volumes)，而不是類似于NFS或者CIFS文件系統(tǒng)，Cinder在Folsom中也是一個全新的項目。除了這些核心項目之外，也有一些“孵化”項目，未來可能會考慮列入到OpenStack的核心項目之中。#p#

對比AWS的服務

雖然所有的OpenStack服務都具有自己的特色，但是很多人還是希望能看到它與AWS相似的部分，而且Amazon一直也是OpenStack的重要對手。

Nova在概念上類似于AWS中的EC2服務，不過事實上，它擁有很多種方法可以實現(xiàn)對EC2 API的兼容性。

Swift在概念上類似于S3服務，不過swift具有很強的擴展性、冗余和持久性。

Glance提供了很多與Amazon AMI catalog相似的功能。

Cinder提供類似于EBS塊存儲服務。

概念架構

OpenStack項目成立的目的是“提供一個大規(guī)模的可擴展的云操作系統(tǒng)”。要做到這一點，每一個組成服務的設計都要精心考慮，這樣才能打造一個完整的IaaS平臺。從概念上，我們可以描繪出各種服務之間的關系：

Dashboard("Horizon") 提供了一個Web前端到OpenStack其他的服務的界面

Compute("Nova") 存儲和檢索虛擬磁盤(images)和Image上相關的元數(shù)據(jù)(Glance)

Network("Quantum") 提供虛擬網(wǎng)絡

Block Storage("Cinder") 提供存儲。

Image("Glance") 在對象存儲(Swift)上能夠完成虛擬磁盤文件的存儲

所有的服務進行身份驗證(Keystone)

這是一個程式化的簡化版的體系結構視圖，而且假定構建者使用所有的OpenStack服務進行最常見的配置操作，不過它也僅僅是顯示“操作員”看到的云——并沒有顯示出云用戶具體的使用過程，比如說用戶如何進行直接的對象存儲。#p# 

邏輯架構

正如你能想象到的那樣，邏輯結構要比概念架構復雜得多的多(如圖所示)。正如任何面向服務的架構圖一樣，如果想說明所有可能的服務通信組合，圖就會迅速“亂成一團”。下面的圖，僅僅顯示了一個最常見的基于OpenStack的云架構。當然，隨著OpenStack支持技術種類的多樣化，它并不能代表唯一的架構圖。

該圖與上述的概念架構圖是一致的：

最終用戶可以通過一個公共的Web界面(Horizon)進行交互或者通過其API直接訪問每一項服務

所有的服務進行身份驗證都是通過一個共同的來源(通過Keystone)

個人服務通過他們公共的API進行交互(除了那些擁有特別權限的地方才需要管理員的命令)

下面的章節(jié)中，將會深入到每個服務的架構之中進行說明。

Dashboard

Horizon是一個模塊化的Django Web應用程序，它為終端用戶和系統(tǒng)管理員提供界面來管理OpenStack服務。

和大多數(shù)Web應用程序一樣，該體系架構是也是非常簡單：

Horizon通常使用Apache上的mod_wsgi進行部署。代碼本身被分離成可復用的python模塊，通過邏輯(使用不同的OpenStack API進行交互)和presentation(對不同的站點很容易實現(xiàn)定制)實現(xiàn)。

一個數(shù)據(jù)庫，不過因為它主要依賴于其他的數(shù)據(jù)服務，所以本身存儲的數(shù)據(jù)非常少。

從網(wǎng)絡架構的角度來看，這項服務需要客戶的訪問而且要能夠跟每項服務公共的API進行交互。如果您希望使用的管理員功能(即其他的服務)，也需要連接到他們的Admin API端點(這不是客戶能隨意訪問的)。

Compute

Nova是OpenStack中最復雜的分布式組件，它通過大量的進程合作，將最終用戶的API請求發(fā)送到正在運行的虛擬機之上。以下是這些進程的列表及其功能的描述：

nova-api：接受和響應最終用戶Compute API的請求。它支持OpenStack Compute API，Amazon EC2 API和一個特殊的Admin API。它還引發(fā)多數(shù)業(yè)務流程的活動(如運行一個實例)，并實施一些政策(主要是配額檢查)。

nova-compute：主要是一個人工守護進程，它可以通過虛擬機管理程序的API(XenAPI for XenServer/XCP, libvirt for KVM or QEMU, VMwareAPI for VMware等)來創(chuàng)建和終止虛擬機實例。雖然通過該進程做的事情是相當?shù)膹碗s，但是它的基礎原理卻是非常的簡單：接收隊列中的動作，然后執(zhí)行一系列的系統(tǒng)命令(如啟動KVM實例)，同時更新數(shù)據(jù)庫中的狀態(tài)。

nova-volume：給虛擬機分配額外持久化的存儲，管理持久卷到計算實例的創(chuàng)建，連接和分離。一個新的OpenStack項目，Cinder，將最終替代nova-volume功能。在發(fā)布的Folsom版本中，nova-volume和Block Storage service(塊存儲服務)有類似的功能。

nova-network：該人工守護進程與nova-compute和nova-volume非常相似。它接受隊列中的網(wǎng)絡任務，然后執(zhí)行任務操縱網(wǎng)絡(如設立橋接接口或更改iptables規(guī)則)。不過該項功能被移植到Quantum之中，已經(jīng)成為一個獨立的OpenStack服務。

nova-schedule：從概念上說是OpenStack Nova中最簡單的一段代碼：從隊列上得到一個虛擬機實例請求并且決定它應該在哪里運行(特別是它應該運行在哪臺計算服務器主機之上)

queue：提供了一個守護進程之間傳遞消息的中央樞紐。當前由RabbitMQ實現(xiàn)，理論上可以是Python的ampqlib支持的任何AMPQ消息隊列。新的Folsom版本支持Zero MQ。

SQL database：存儲云基礎設施的編譯時和運行時的狀態(tài)。這包括可用的實例類型，在使用中的實例，可用的網(wǎng)絡和項目。從理論上講，OpenStack Nova可以支持任何SQL-Alchemy支持的數(shù)據(jù)庫，但是目前被廣泛使用的數(shù)據(jù)庫僅僅有sqlite3(只適用于測試和開發(fā)工作)，MySQL和PostgreSQL。

Nova還提供控制臺的服務，讓最終用戶通過代理服務器訪問他們的虛擬實例的控制臺。這涉及到多個守護進程(nova-console，nova-vncproxy和nova-consoleauth)。