《OpenStack高可用集群（上冊）：原理與架構》—2.4　Mirantis OpenStack高可用部署架構

2.4　Mirantis OpenStack高可用部署架構

Mirantis是OpenStack最為成功的創業公司之一，其在2013年10月開始發布自己的OpenStack版本Fuel，Fuel也是基于OpenStack社區的發行版本。也許在開源社區或者IT業界，Mirantis的影響力不及Redhat，但是在基于OpenStack的產品發布和社區影響力上，Mirantis絲毫不亞于Redhat。Mirantis的Fuel系列產品以其簡易可靠的特性在OpenStack用戶群中占有很大市場，而且從OpenStack的第十三個發行版本Mitaka的代碼貢獻來看，Mirantis已經領先于Redhat成為代碼貢獻量最大的公司，并且在OpenStack下一版本Newton的代碼貢獻中，Mirantis以24%的代碼貢獻率占據第一的位置（截至2016年4月），此外，Mirantis還是OpenStack社區的黃金會員，其與VMware、Citrix、Ericsson、Oracle、Dell等傳統IT巨頭和國內的UCloud等公有云初創公司都有良好的合作，并且Mirantis的產品支持在眾多操作系統上進行部署，可以說，Mirantis作為一家“純凈”地聚焦在OpenStack上的創業公司，其在OpenStack推廣部署方面做出了極大貢獻，同時其Fuel系列產品和技術實力也得到了廣大OpenStack用戶群的認可。在OpenStack社區的“大帳篷”模式下，以Mirantis貢獻代碼為主的項目包括Fuel、Murano、Sahara、Rally等。

2.4.1　Mirantis OpenStack高可用集群部署架構

使用Mirantis的Fuel部署工具，用戶可以將OpenStack部署為高可用模式或者非高可用模式，此外，用戶還可以在初期將OpenStack部署在非高可用環境中，隨后再添加另外的節點并實現OpenStack集群的高可用。這一部署模式非常適合很多OpenStack初級用戶在私有云上的遞進部署，因為很多用戶在初期更多的是功能測試與驗證，在各個所需功能得到驗證后，用戶通過Fuel工具可以快速轉入具備高可用的生產環境。在OpenStack的生產環境中，Mirantis強烈建議使用高可用部署架構，由于OpenStack服務眾多，每個服務的單點故障都有可能導致整個OpenStack集群無法正常工作。為了能夠提供冗余的服務器以防止單點故障，Mirantis推薦的高可用部署架構至少需要三臺控制器才能保證OpenStack服務的冗余。同時，為了減少部署環境對硬件的需求，在Mirantis的高可用架構中，用戶也可以將計算、存儲和網絡節點混合部署，盡管這樣會降低集群性能和高可用環境的穩健性，圖2-23為Mirantis提供的OpenStack高可用集群多節點部署拓撲。

OpenStack服務之間的交互主要基于兩種方式實現，即基于HTTP協議的REST API和基于RPC的消息隊列，所以在Mirantis的OpenStack高可用集群部署中，無狀態（Stateless）服務如OpenStack API服務，其高可用的實現主要借助Pacemaker管理的虛擬IP和負載均衡器HAProxy以實現客戶端服務請求的負載均衡。而對于有狀態的OpenStack服務組件，諸如數據庫和消息隊列服務，其高可用性則是通過這些組件自身的Active/Active或Active/Passive高可用模式來實現，例如消息隊列服務RabbitMQ使用其內置的集群機制實現消息隊列的鏡像高可用，而數據庫則使用MySQL/Galera復制機制來實現高可用，圖2-24為Mirantis提供的OpenStack高可用集群組件之間的交互與調用關系拓撲。

圖2-23　Mirantis OpenStack高可用集群多節點部署拓撲

圖2-24　Mirantis OpenStack高可用集群服務組件交互調用關系

Mirantis多節點高可用OpenStack環境涉及三種類型的節點，分別是控制節點、計算節點、存儲節點。業務系統高可用性設計的首要考慮便是物理設備的冗余，因此作為運行OpenStack服務最多的控制節點，必須實現服務器節點的冗余。由于MySql數據庫運行在控制節點上，并通過Galera來實現高可用，而Galera是一個基于Quorum的系統，因此作為高可用OpenStack集群的控制節點理論上至少需要3臺服務器組成，而Mirantis的部署文檔認為，除了集群服務可用性有所降低之外，兩個控制節點也是可行的，而且控制節點和服務都可以通過Scale-out的方式進行擴容，因此后期也可以將控制節點增加到5個或者7個（考慮Quorum機制，如果想要通過增加控制節點數目來負載均衡訪問請求，只需將控制節點數目增加到奇數個即可）。在OpenStack高可用集群中，每個控制節點上均運行HAProxy程序，HAProxy負責向外部客戶端提供單一高可用的服務訪問IP地址（VIP），并將客戶端對該IP地址的訪問以負載均衡的形式轉發到后端對應的OpenStack API、數據庫、消息隊列等服務上進行最終的處理，圖2-25為Mirantis OpenStack高可用架構下控制節點上的服務部署和高可用情況。

圖2-25　Mirantis OpenStack高可用集群控制節點服務部署

在多節點OpenStack高可用環境下，當終端用戶從Dashboard訪問OpenStack云服務或者以命令行形式向Openatck服務，如Nova-api、Glance-api、Keystone-api、Neutron-api、Nova-scheduler或者MySQL服務的REST API發出訪問請求時，客戶端請求將會進入HAProxy活動的控制節點，因為HAProxy對外提供的服務IP地址（VIP）只會在HAProxy活動的節點上出現，同時客戶端請求被HAProxy終止，即客戶端請求是不會直接抵達OpenStack服務的API的，當客戶端發起下一個訪問請求時，HAProxy仍然會將其終止并重新轉發給位于后端控制節點上的相應OpenStack服務，而這個控制節點可能與之前處理請求的控制節點相同，也可能是另外的控制節點，主要取決于用戶對HAProxy負載均衡策略的設置。

Mirantis提供的OpenStack高可用集群設計模式與Redhat差異并不大，其主要思想也是將無狀態服務通過HAProxy和Pacemaker實現Active/Active高可用模式，其他有狀態服務則利用Pacemaker通過控制服務的OCF腳本來實現高可用，具體的服務高可用模式如下：

OpenStack無狀態服務，如Nova-api、Glance-api、Keystone-api、Neutron-api、Nova-scheduler和Cinder-api 可以通過負載均衡的形式實現Active/Active高可用模式。

作為典型Web應用的Horizon，則通過在負載均衡中設置粘性會話（Stick Session）的形式實現Active/Active高可用模式。

RabbitMQ本身提供了Active/Active高可用集群，其高可用主要通過隊列鏡像（Mirrored Queue）的形式實現，RabbitMQ高可用集群通過Pacemaker調用客戶自定義的OCF腳本（Resource Agent）來實現。

MySQL/MariaDB的高可用通過Galera集群實現，具體實現過程則通過Pacemaker調用Galera的OCF腳本（Resource Agent）進行資源高可用性的管理。Mirantis還特別強調后端MySQL/MariaDB服務應該運行在Active/Passive模式下，因為Active/Active模式在生產環境中還不具有穩定性。

Neutron的多個Agent通過Pacemaker管理OCF腳本的形式運行在Active/Passive模式下。

Mirantis推薦使用的后端存儲服務是Ceph，Ceph有其自身的高可用集群機制，需要注意的是，Ceph要求運行其監控服務（Monitor）的節點必須保持時鐘同步，時鐘差異超過50ms則可能會影響到Ceph的Quorum機制甚至Crush算法。

在OpenStack云環境中，計算節點是整個IaaS服務的基礎，用戶的虛擬機（VM）和應用最終都運行在計算節點上，計算節點在運行過程中需要訪問控制節點的某些服務，例如RabbitMQ和MySql數據庫等，而控制節點上的這些服務都是通過HAProxy向來自Horizon或者REST API的客戶端請求提供冗余，即計算節點對控制節點服務的訪問也由HAProxy代理，計算節點總是通過訪問HAProxy對外提供的VIP來實現對控制節點服務的訪問，

圖2-26是Mirantis OpenStack高可用集群下計算節點與控制節點之間的服務訪問示意圖。

在Mirantis的高可用架構下，存儲節點可以有多種選擇，例如用戶可以在存儲節點上部署使用Cinder、Swift或者Ceph來作為OpenStack集群的存儲服務，從集群共享存儲和高可用角度考慮，Mirantis建議在存儲節點上部署Ceph服務，用戶需要注意的是保證足夠的控制節點數目（通常為三個）以確保運行在控制節點上的Ceph監控服務Monitor能夠實現Quorum機制，同時需要部署足夠的OSD節點以滿足Ceph數據的多份復制從而實現Ceph集群數據的冗余高可用，圖2-27為Mirantis推薦的基于Ceph集群的存儲節點拓撲圖。

圖2-27　Mirantis OpenStack高可用集群中的存儲節點拓撲圖

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