【OpenStack】G版中关于Nova的Cell

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1 目标

1. 为了增加横向扩展以及分布式，大规模(地理位置级别)部署能力，但又不增加数据库和消息中间件的复杂度
2. 将cell调度和主机调度隔离

2 简介

我们都熟悉Amazon EC2，他有一些基本概念：
》一个地理区域(Region)包含多个可用区域(Availability Zone)
》Availability Zone相互之间物理隔离，一个Availability Zone的故障不会影响其他的使用
》客户端连接Region
》创建VM时，如果没有指定Availability Zone，调度算法会从Region中选择一个
》相反，如果指定了Availability Zone，则在其上创建VM

OpenStack从B版就基于Amazon的这种概念实现了Availability Zone。然后，又出现了Zone的概念：
》一个Zone就是一套独立的Nova部署环境
》Zone之间无共享，相互隔离
在D版，当出现Keystone之后，Zone的概念就被废弃掉了

而在G版，重新提出了”Cell”的概念，Cell之间的通信的可信的，基于AMQP协议。概括如下：
》每一个Cell中拥有独立的DB和AMQP broker
》引入新的nova-cell服务
-消息路由
-调度(与主机调度不同，子Cell通过定时刷新将自己能力和资源上报给父Cell)
》cell之间通信通过RPC
》cells之间是树状结构
-顶层是API cell，不感知底层物理主机以及虚拟化
-子cell无nova-api服务
-子cell无quota概念(NoopQuota)

3 服务部署

在API cell节点要部署nova-api对外提供统一服务，nova-cell负责与子cell之间通信；子cell节点统一要部署nova-cell，如果子cell直接接入虚拟化层，则还要部署nova-scheduler，nova-compute。消息通信如下：

上图是三个cell级联的情况，其中API Cell收到请求后，通过nova-cell提供的调度算法，通过消息队列将消息转发到Child Cell节点，在Child Cell节点做与API Cell同样的工作，选择一个Grandchild Cell并继续转发，在Grandchild节点上做真正的主机调度工作，选择主机创建虚拟机。

上面的情况下，Grandchild Cell需要将自己连接的资源信息定时上报给Child Cell以提供调度功能使用，同样Child Cell也要自己知道的资源信息上报给API Cell使用，这样，每层调度时只需拿自己掌握的资源信息即可，实现每层解耦。

4 配置

从目前的实现来看，在nova.conf中要提供几个配置项：
enable：是否启用cell功能
name：当前节点的cell名称
capabilities：自定义的键值对信息(目前尚未使用)
此外，要配置每个cell节点的compute_api_class和quota_driver，例如在API Cell节点需要配置：
compute_api_class=nova.compute.cells_api.ComputeCellsAPI
[cells]
name=api
enable=true
而在child cell节点，需要配置(compute_api_class默认配置为nova.compute.api.API)：
quota_driver=nova.quota.NoopQuotaDriver
[cells]
enable=true
name=cell1

在使用前，还需要配置一些信息以便让cell之间相互识别并规定各自的角色，谁是谁的parent，谁是谁的child。因为cell之间通过AMQP协议通信，因此只需配置相互的AMQP信息即可。假如我们有三个cell，其中一个为parent cell(名称为api)，其他两个为child cell(名称分别为cell1和cell2)。则在parent cell节点上执行：
> nova-manage cell create --name=cell1 --cell_type=child --username=cell1_user --password=cell1_passwd --hostname=10.0.1.10 --port=5673 --virtual_host=cell1_vhost --woffset=1.0 --wscale=1.0
> nova-manage cell create --name=cell2 --cell_type=child --username=cell2_user --password=cell2_passwd --hostname=10.0.2.10 --port=5673 --virtual_host=cell2_vhost --woffset=1.0 --wscale=1.0
而在两个child cell节点上，分别执行：
> nova-manage cell create --name=api --cell_type=parent --username=api1_user --password=api1_passwd --hostname=10.0.0.10 --port=5672 --virtual_host=api_vhost --woffset=1.0 --wscale=1.0