一、Nova介绍

Nova是Openstack最核心的服务，负责维护和管理云环境的计算资源。OpenStack作为Iaas的云操作系统，虚拟机生命周期管理就是通过Nova来实现的。

用途与功能：

• 实例生命周期管理：虚拟机从创建的动作开始，直到被删除，真个过程都是Nova负责调度的。
• 管理计算资源:   cpu、内存等。
• 网络和认证管理
• REST风格的API
• 异步的一致性通信
• Hypervisor透明:   支持Xen、XenServer/XCP,  kvm等

架构：

Nova的架构比较复杂，包含很多组件。这些组件以子服务（后台deamon进程）的形式运行，可以分为以下几类：

nova-api

是整个Nova组件的门户，接收和响应客户的API调用。所有对Nova的请求都首先由nova-api处理。nova-api向外界暴露若干HTTP REST API接口。在keyston e中我们可以查询nova-api的endpoints。

客户端就可以将请求发送到endpoints指定的地址，向nova-api请求操作。当然，作为最终用户的我们不会直接发送Rest API请求。Openstack CLI，Dashboard和其他需要跟Nova交换的组件会使用这些API。

Nova-api对接收到的HTTP API请求会做如下处理：

1. 检查客户端传入的参数是否合法有效。
2.  格式化Nova其他子服务返回的结果并返回给客户端。 

Nova-api 接收哪些请求？

        简单的说，只要是跟虚拟机生命周期相关的操作，nova-api都可以响应。大部分操作都可以在Dashboard上找到。打开Instance管理界面能看到，先登陆到openstack的管理后台，点击“实例”，能看到当前管理的kvm实例，在动作下拉列表能看到一组操作，这些操作都能通过调用nova-api来实现。

 Nova-scheduler

虚机调度服务，负责决定在哪个计算节点上运行虚机。创建Instance时，用户会提出资源需求，例如CPU、内存、磁盘各需要多少。OpenStack将这些需求定义在flavor中，用户只需要指定用哪个flavor就可以了。

openstack是一个大的集群架构，  它下面管理很多kvm虚拟化节点，这些节点叫做“计算节点”。

我们在openstack后台可以配置实例类型（flavor），也就是一个什么样的配置是一条记录，也就是要配置一组“实例的模板”，当用户需要一个具体配置的虚机时，可以从这个实例类型列表中匹配。

下面介绍nova-scheduler是如何实现调度的。在/etc/nova/nova.conf中，nova通过driver=filter_scheduler这个参数来配置nova-scheduler。

driver=filter_scheduler

Filter scheduler

Filter scheduler是nova-scheduler默认的调度器，调度过程分为两步：

1. 通过过滤器（filter）选择满足条件的计算节点（运行nova-computer）
2. 通过权重计算（weighting）选择在最优（权重值最大）的计算节点上创建Instance。

nova允许使用第三方scheduler，配置scheduler_driver即可。这又一次体现了Openstack的开放性。Scheduler可以使用多个filter依次进行过滤，过滤之后的节点再通过计算权重选出最合适的节点。

集群中有6个计算节点，根据用户选择的实例模板配置，筛选支持的计算节点，比如筛选出了4个。怎么获取最优的那一个节点呢？获取资源剩余做多的计算节点，用于启动虚拟机。

当Filter scheduler需要执行调度操作时，会让filter对计算节点进行判断，filter返回True或False。经过前面一堆filter的过滤，nova-scheduler选出了能够部署instance的计算节点。

如果有多个计算节点通过了过滤，那么最终选择哪个节点呢？

Scheduler会对每个计算节点打分，得分最高的获胜。打分的过程就是weight，翻译过来就是计算权重值，那么scheduler是根据什么来计算权重值呢？

目前nova-scheduler的默认实现是根据计算节点空闲的内存量计算权重值：空闲内存越多，权重越大，instance将被部署到当前空闲内存最多的计算节点上。

Nova-compute

nova-compute是管理虚拟机的核心服务，在计算节点上运行。通过调用Hypervisor API实现节点上的instance的生命周期管理。OpenStack对instance的操作，最后都是交给nova-compute来实现的。nova-compute与Hypervisor一起实现Openstack对instance生命周期的管理。

通过Driver架构支持多种Hypervisor。Hypervisor是计算节点上跑的虚拟化管理程序，虚机管理最底层的程序。不同虚拟化技术提供自己的Hypervisor。常用的Hypervisor有KVM， Xen，VMWare等。nova-compute为这些Hypervisor定义了统一的接口，Hypervisor只需要实现这些接口，就可以Driver的形式即插即用到OpenStack系统中。下面是Nova Driver的架构示意图。

 

上图中的yunwei4机器是一个计算节点，上面部署了nova-compute服务，kvm虚拟机。我们可以创建虚拟机，但是我们不是通过在上面直接执行kvm的命令，而是通过nova-computer。它会调用kvm提供的api去管理instance。

nova-conductor

nova-compute经常需要更新数据库，比如更新和获取虚机的状态。出于安全性和伸缩性的考虑，nova-compute并不会直接访问数据库，而是讲这个任务委托给nova-conductor。

 

nova-console： 用户可以通过多种方式访问虚机的控制台；

nova-novncproxy： 基于Web浏览器的VNC访问；

nova-spicehtml5proxy： 基于HTML5浏览器的SPICE访问；

nova-xvpnvncproxy：基于java客户端的VNC访问；

nova-consoleauth： 负责对访问虚机控制请求提供Token认证；

nova-cert： 提供x509证书支持；

Database

Nova会有一些数据需要存放到数据库中，一般使用Mysql。数据库安装在控制节点上。Nova使用命令为“nova”的数据库。

Message Queue

在前面我们了解到Nova包含众多的子服务，这些子服务之间需要相互协调和通信。为解耦各个子服务，Nova通过Message Queue作为子服务的信息中转站。所以在架构图上我们看到了子服务之间没有直接的连线，是通过Message Queue联系的。

 

 OpenStack默认是用RabbitMQ作为Message Queue。MQ是OpenStack的核心基础组件，我们后面也会详细介绍。

 

二、Nova组件如何协同工作

1. 客户（可以是OpenStack最终客户，也可以是其他程序）向API（nova-api）发送请求：“帮我创建一个虚机”。
2. API对请求做一些必要处理后，向Messaging（RabbitMQ）发送了一条消息：“让Scheduler创建一个虚机”。
3. Schedule（nova-schedule）从Messaging获取到API发给它的消息，然后执行调度算法，从若干计算节点中选出节点A。
4. Schedule向Messaging发送了一条消息: "在计算节点A上创建这个虚机"。
5. 计算节点A的Compute（nova-compute）从Messaging中获取到Scheduler发给它的消息，然后在本节点的Hypervisor上启动虚机。
6. 在虚机创建的过程中，Compute如果需要查询或更新数据库信息，会通过Messaging向Conductor（nova-conductor）发送消息，Conductor负责数据库访问。

以上是创建虚机最核心的步骤，这几个步骤向我们展示了nova~* 子服务之间的协作的方式，也体现了OpenStack整个系统的分布式设计思想，掌握了这种思想对我们深入理解Openstack会非常有帮助。

 

三、nova安装配置

创建mysql数据库，一共三个， nova-api、nova、nova-cell0.

创建三个mysql用户并分配权限，能访问上面三个库。

openstack创建一个用户叫nova。给nova用户添加service项目中的角色admin

创建一个nova服务。

 创建nova服务端点endpoint，端口8778，要三个，分别是public、internal、admin

openstack创建一个用户叫placement。给用户添加service项目中的角色admin 。

创建服务叫placement。

给placement服务创建服务端点，端口8778，要三个，分别是public、internal、admin

当nova和placement配置好了以后，可以安装nova了。

修改配置文件 /etc/nova  ，具体看官方文档说明。

启动nova相关的五个服务。

我们分为控制节点和计算节点。一个节点可以即是控制节点又是计算节点，公用nov.conf。

计算节点要配置vnc控制台地址，要确保机器上有kvm等虚拟化。