冲突与碰撞：OpenStack中的虚拟机和裸机

作者：祝祥翻译 2020-03-18 13:22:33

云计算

虚拟化

OpenStack 如果您追求性能，那么就没有争议——裸机仍然胜过虚拟机;特别是对于I/O密集型应用程序。但是，除非您可以保证充分利用它，否则是有代价的。

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要虚拟化还是非虚拟化?

如果您追求性能，那么就没有争议——裸机仍然胜过虚拟机;特别是对于I/O密集型应用程序。但是，除非您可以保证充分利用它，否则是有代价的。在本文中，我们描述了如何使用Nova来以统一的方式提供对虚拟机管理程序和裸机计算节点的访问。

scheduling

当Nova首次引入通过Ironic支持裸机计算时，它不能轻松地与传统的基于hypervisor的工作负载共存。当时的解决方法通常涉及使用宿主aggregates和flavor特性。

我们在定制的裸机博客文章中详细介绍了裸机调度(请参阅概述：Nova中的调度)。

自引入Placement服务以来，裸机的scheduling已发生了显着变化。对于每个Ironic节点，将标准vCPU，内存和磁盘资源替换为自定义资源类的单个单元。这有两个关键的副作用：

裸机节点已完全分配或根本未分配
虚拟机和裸机使用的资源类是不相交的，因此我们最终无法将VM Flavor调度到裸机节点

“tiny” VM的flavor可能如下所示：

openstack flavor show vm-tiny -f json -c name -c vcpus -c ram -c disk -c properties 
{ 
 "name": "vm-tiny", 
 "vcpus": 1, 
 "ram": 1024, 
 "disk": 1, 
 "properties": "" 
}

“gold”节点的裸机flavor可能如下所示：

openstack flavor show bare-metal-gold -f json -c name -c vcpus -c ram -c disk -c properties 
{ 
 "name": "bare-metal-gold", 
 "vcpus": 64, 
 "ram": 131072, 
 "disk": 371, 
 "properties": "resources:CUSTOM_GOLD='1', 
                resources:DISK_GB='0', 
                resources:MEMORY_MB='0', 
                resources:VCPU='0'" 
}

请注意，vCPU/RAM/Disk资源仅供参考，并通过属性归零以进行调度。我们稍后将进一步讨论这个问题。

那网络呢?

在我们的混合环境中，我们可能希望vm和裸机实例能够相互通信，或者希望它们彼此隔离。这两种模型都是可能的，并且工作方式与典型的neutron网络一样——neutron网络彼此隔离，直到通过neutron路由器连接。

裸机计算节点通常使用VLAN或扁平网络。当然，通过网络硬件和Neutron插件的正确组合，其他模型也是可以的。对于VLAN网络，假设虚拟机管理程序与裸机计算节点连接到同一物理网络，然后将VM与裸机计算实例连接到同一VLAN，这将在它们之间提供L2连接。或者，应该可以使用Neutron路由器将VLAN上的裸机实例与另一个网络(例如VXLAN)上的VM相连，二这将在他们之间提供L3连接。

实际上这是什么样的?我们需要同时支持VM和裸机网络的Neutron plugins/drivers程序的组合。要将裸机服务器连接到租户网络，Neutron必须配置物理网络设备。我们通常使用networking-generic-switch ML2机制驱动程序，尽管networking-ansible驱动程序正在成为一种供应商中立的替代方案。这些驱动程序支持裸机端口，即neutron端口与VNIC_TYPE的baremetal。特定于供应商的驱动程序也可用，并且可能同时支持VM和裸机。

有何问题?

更成熟的云可能遇到的一个问题是从基于标准资源类(vCPU、RAM、disk)的调度过渡到基于自定义资源类的调度。如果存在在Rocky发行版或更早版本中创建的旧裸机实例，则除了自定义资源类之外，它们在Placement中还可能具有标准资源类清单。例如，以下是报告给Placement的此类节点的清单：

$ openstack resource provider inventory list <node UUID> 
+---------------+-----------------+----------+----------+-----------+----------+--------+ 
| resource_class | allocation_ratio | max_unit | reserved | step_size | min_unit | total | 
+---------------+-----------------+----------+----------+-----------+----------+--------+ 
| VCPU         |             1.0 |       64 |        0 |         1 |        1 |     64 | 
| MEMORY_MB     |             1.0 |   131072 |        0 |         1 |        1 | 131072 | 
| DISK_GB       |             1.0 |      371 |        0 |         1 |        1 |    371 | 
| CUSTOM_GOLD   |             1.0 |        1 |        0 |         1 |        1 |      1 | 
+---------------+-----------------+----------+----------+-----------+----------+--------+

如果将此节点分配给一个flavor请求(或未显式清空)标准资源类的实例，我们将有如下用法：

$ openstack resource provider usage show <node UUID> 
+----------------+--------+ 
| resource_class | usage | 
+----------------+--------+ 
| VCPU           |     64 | 
| MEMORY_MB     | 131072 | 
| DISK_GB       |    371 | 
| CUSTOM_GOLD   |      1 | 
+----------------+--------+

如果删除此实例，则标准资源类清单将变为可用，并且可由VM的调度程序选择。这不可能很好地结束。我们必须做的是确保不将这些资源报告给Placement。默认情况下，这是在Stein版本的Nova中完成的，并且可以通过在nova.conf中设置以下内容来配置Rocky以执行相同的操作：

[workarounds] 
report_ironic_standard_resource_class_inventory = False

但是，如果我们这样做，Nova将尝试从我们的实例已经消耗的Placement资源提供程序中移除库存，并将收到一个HTTP 409冲突。这将很快使我们的日志充满无用的告警。

Flavor迁移

值得庆幸的是，有一个解决方案。我们可以修改现有实例中的使用的flavor以删除标准资源类清单，这将导致从Placement中删除这些资源的分配。这将使Nova可以从资源提供者处删除库存。Matt Riedemann启动了一个Nova Patch，它将删除我们的标准资源类清单。该补丁需要推到生产线上，但效果很好，足以被 Rocky版本生产使用。

迁移可以离线或在线完成。我们选择离线进行此操作，以避免部署此修补程序。对于每个要迁移的节点：

nova-manage db ironic_flavor_migration --resource_class <node resource class> --host <host> --node <node UUID>

或者，如果所有节点都具有相同的资源类：

nova-manage db ironic_flavor_migration --resource_class <node resource class> --all

您可以通过数据库检查实例包含的flavor是否已正确更新：

sql> use nova 
sql> select flavor from instance_extra;

现在(仅适用于Rocky)，可以禁用标准资源类清单报告。在nova计算服务运行了一段时间之后，展示位置将被更新：

$ openstack resource provider inventory list <node UUID> 
+---------------+------------------+----------+----------+-----------+----------+-------+ 
| resource_class| allocation_ratio | max_unit | reserved | step_size | min_unit | total | 
+---------------+------------------+----------+----------+-----------+----------+-------+ 
| CUSTOM_GOLD   |              1.0 |        1 |        0 |         1 |        1 |     1 | 
+---------------+------------------+----------+----------+-----------+----------+-------+ 
 
$ openstack resource provider usage show <node UUID> 
+----------------+--------+ 
| resource_class | usage | 
+----------------+--------+ 
| CUSTOM_GOLD   |      1 | 
+----------------+--------+