Desmitificando OpenStack. Filipe Fernandes S B de Matos

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1 Desmitificando OpenStack Filipe Fernandes S B de Matos

2 Objetivo Apresentar a arquitetura da ferramenta OpenStack e descrever de forma geral seus principais componentes. Apresentar uma breve descrição sobre a API Python de interação com o OpenStack e mostrar alguns exemplos. Eleger o módulo que mais interessa o público para posteriormente apresentá-lo de forma mais detalhada.

3 Prazer em conhecer, Filipe Fernandes S B de Matos Professor da Universidade Aberta do Brasil (UECE) Gerente de Projetos (Athomustec) Mestre em Ciência da Computação (UECE) Tecnólogo em Telemática (IFCE)

4 Sumário Parte 01 Parte 02 Parte 03 Parte 04 Parte 05 Introdução OpenStack - Uma Visão Geral OpenStack - A Arquitetura OpenStack - Os Componentes E o Python?

5 Introdução

6 Computação em Nuvens Computação em Nuvens ou, simplesmente, a Nuvem é a entrega de recursos computacionais sob demanda, tudo desde aplicações à datacenters, usando a Internet e com pagamento baseado no uso (pay-for-use). IBM Cloud

7 Computação em Nuvens...entrega de recursos computacionais sob demanda... Capacidade computacional de acordo com a demanda...usando a Internet... Tudo acessível via a grande rede de computadores...modelo pay-for-use Pagamento proporcional ao nível de utilização, quanto maior o uso, maior o valor a ser pago.

8 Computação em Nuvens Service Level Agreement (SLA): Direitos e deveres para consumidores e provedores Penalidades em caso de transgressão as regras Computação é tratada como um serviço: Software como um Serviço (SaaS) Plataforma como um Serviço (PaaS) Infraestrutura como um Serviço (IaaS)

9 Principais tipos de serviços Fonte:

10 Infraestrutura como um Serviço Infraestrutura como um Serviço oferece às empresas recursos computacionais como servidores, redes, armazenamento e espaço dentro do datacenter com pagamento com base no uso (pay-per-use). IBM Cloud

11 Infraestrutura como um Serviço Equipamentos de hardware oferecidos como serviço: Servidores, roteadores, armazenamento... Tudo oferecido através de máquinas virtuais (VMs): Instância com processador, memória e interface de rede Uma instância lógica do equipamento físico (Host) Modelos de implantação de IaaS: Modelo Público, Privado ou Híbrido

12 Modelo de implantação Fonte:

13 Infraestrutura como um Serviço Nuvens Públicas: Desenvolvidas para serem utilizadas por terceiros Exemplos: Amazon EC2, IBM Cloud, Microsoft Azure... Nuvens Privadas: Desenvolvidas por empresas para utilização própria Exemplos: XEN, VMWare, OpenStack... Nuvens Híbridas: Parte da nuvem é Pública, parte é Privada

14 OpenStack - Uma Visão Geral

15 OpenStack OpenStack é um sistema operacional em Nuvem que controla grandes pools de computação, armazenamento e recursos de rede ao longo de um datacenter, tudo gerenciado através de uma interface web ou de uma API. Openstack.org

16 Introdução Ferramenta open source para gerenciamento de nuvens Concebido inicialmente pela Rackspace Hosting e pela NASA Foca na escalabilidade do IaaS sem aumentar a complexidade Possui uma arquitetura altamente modularizada: Cada componente gerencia um tipo de recurso da Nuvem Componentes instalados em múltiplas máquinas físicas

17 Introdução Suporte a múltiplos hypervisors e APIs de terceiros: Hypervisors: Xen, KVM, VMWare, Hyper-V APIs: Amazon EC2 e Rackspace Um dos projetos open source que mais cresce no mundo: Maior nível de contribuição do que o Linux Colaboração de desenvolvedores e empresas privadas

18 Introdução Fonte:

19 Introdução Fonte:

20 Links Interessantes Página Oficial: https://www.openstack.org/ Fóruns para discussão: Wiki: Documentação oficial: Canais no IRC: #openstack e #openstack-dev

21 OpenStack - A Arquitetura

22 A Arquitetura Designada para ser horizontalmente escalável: Voltada para adição/remoção de servidores sob demanda Implementação simples e grande variedade de soluções Componentes modularizados e passíveis de clusterização: Recuperação rápida de falhas e sem ponto único de falha 3 tipos de serviços base: computação, rede e armazenamento

23 A Arquitetura A forma de organizar os serviços é bastante dinâmica: Tudo em uma máquina só? Distribuído entre N máquinas? Vai depender daquilo que você espera para sua nuvem Componentes segmentados em três grupos: Controle (Control) Rede (Network) Computação (Compute)

24 Tipos de Componentes Controle (Control) Interface Web, APIs, Banco de Dados e messaging Rede (Network) Agentes responsáveis pela criação e isolamento das redes Computação (Compute) Hypervisor responsável pela virtualização das máquinas

25 Exemplo Suponha que tenhamos 6 máquinas de bobeira : Host1: 2 CPUs, 8Gb RAM, 100Gb Storage, 1 NIC Host2: 2 CPUs, 2Gb RAM, 50Gb Storage, 3 NIC Host3: 4 CPUs, 16Gb RAM, 500Gb Storage, 2 NIC Host4: 1 CPUs, 2Gb RAM, 500Gb Storage, 1 NIC Host5: 1 CPUs, 2Gb RAM, 500Gb Storage, 1 NIC Host6: 1 CPUs, 2Gb RAM, 500Gb Storage, 1 NIC O que podemos fazer com elas? Vamos brincar de LEGO?

26 Exemplo Fonte: (Editada)

27 Exemplo Identity service, Image service, Banco de Dados, Messaging, APIs, Console e Dashboard Fonte: (Editada)

28 Exemplo Redes virtuais aos clientes, roteamento, serviços de NAT, DHCP, conectividade com a rede real externa Fonte: (Editada)

29 Exemplo Executa o hypervisor KVM e hospedará VMs dos clientes/usuários Telemetry service Fonte: (Editada)

30 Exemplo Block Storage service, Object Storage Fonte: (Editada)

31 Atenção! Perceba que a forma como foi organizada nossa nuvem é apenas uma sugestão, devido sua natureza modular o OpenStack permite a instalação de múltiplos módulos em uma única máquina. Dessa forma, seria possível fazer do nó de controle um nó de storage ou colocar todos os serviços dentro do nó de computação. Basta que a máquina tenha recursos para prover os serviços!

32 OpenStack - Os Componentes

33 Os Componentes Horizon (Dashboard) Neutron (Network) Keystone (Identity) Cinder (Block storage) Glance (Image) Swift (Object Storage) Nova (Compute) Ceilometer (Telemetry) Heat (Orchestration)

34 Os Componentes Fonte: https://www.redhat.com/pt-br/technologies/linux-platforms/openstack-platform (Editada)

35 Horizon (Dashboard) Interface gráfica web com o usuário/administrador Executa as mesmas ações via API, porém graficamente Inclui todos os serviços OpenStack e alguns não oficiais Aplicação web stateless e data-less Muitos provedores de nuvem possuem uma implementação própria do dashboard do OpenStack

36 Keystone (Indentity) Componente de gerenciamento de identidade: Autenticação do usuário e autorização de uso do serviço Armazena catálogo de serviços e políticas de registro Autenticação baseada em nome de usuário e senha: Usuário recebe um token com prazo de validade Analogia com a autenticação de um jogo online Possibilidade de integração com LDAP e PAM

37 Glance (Image) Componente de gerenciamento de imagens: Imagem de disco especial para inicializar uma VM Especial? SO instalado e algumas configurações limpas A imagem especial é copiada no nó de computação: Novas VMs utilizarão a mesma cópia para inicializar Possível criar scripts e executá-los antes do boot da VM: Instalação de aplicações pontuais para o seu propósito

38 Nova (Compute) Componente de gerenciamento de instancia: Reserva recursos computacionais junto ao hypervisor Finaliza as máquinas virtuais junto ao hypervisor Interage diretamente com as APIs dos hypervisors: Hypervisors? XenServer, KVM, VMware, dentre outros. Gerenciamento de key pairs para conexão SSH Já teve gerenciamento de endereços IP e segurança de rede

39 Neutron (Network) Componente de gerenciamento de rede Arquitetura baseada em Redes Definidas por Software (SDN): Cada usuário/instuição possui uma rede virtual isolada Estas redes podem ser conectadas via roteadores virtuais Um roteador virtual pode se conectar a um roteador real Usa o Open vswitch para orquestrar a rede virtualizada: Possibilita a criação dos switches virtuais das redes

40 Cinder (Block Storage) Componente de armazenamento em bloco (volume): Um disco, ou parte dele, é designado à máquina virtual Tal disco pode ser montado/removido junto à VM O usuário é o responsável por gerenciar seus arquivos: Usuário cria o sistema de arquivos e o trabalha com ele Utiliza-se do LVM (padrão) para gerenciamento de partições Organização, Fácil Recuperação e Compartilhamento

41 Swift (Object Storage) Componente de gerenciamento de objetos: Objetos? Fotos, zips, multimídia, texto, imagens... Usuário responsável por enviar o objeto a ser armazenado: O Swift cuida de todo o resto e faz a mágica acontecer Automaticamente faz réplicas dos objetos armazenados Objetos são indexados a partir de códigos hash Escalável, redundante, alta performace e disponibilidade

42 Cinder Vs. Swift Fonte: Omar Khedher, Mastering OpenStack (2015)

43 Ceilometer (Telemetry) Componente de monitoramento do sistema: Originalmente concebido para tarifação do usuário Coleta períodica de métricas dos recursos do sistema Tais coletas podem ser utilizadas para alarmes no sistema: Limiar atingido, alarme é engatilhado para o OpenStack Oferece suporte a Notificações e RPCs

44 Heat (Orchestration) Componente responsável pela orquestração de instâncias Um template define quem (e o que) será lançado: Definida a ordem de lançamento de cada instância Definidas todas as depêndencias por instância Definidos dados a serem trocadas entre as instâncias Semelhante ao papel de um maestro: Não toca nenhum instrumento, mas é o responsável por organizar os sons e ritmos de toda a orquestra

45 Existem outros módulos? Trove* (Database) Zaqar* (Messaging) Barbican* (Key Management) Designate* (DNS) Ironic (Provisioning) Sahara* (Elastic Map) * Projetos com nível de maturidade 1 de 5

46 E o Python?

47 Clientes OpenStack Projecto que inclui uma CLI e APIs de desenvolvimento Linguagens Suportadas: C/C++, JAVA,,NET, GO, Python... APIs desenvolvidas: Keystone, Glance, Nova, Neutron e Swift APIs em desenvolvimento: Cinder, Ceilometer, Heat APIs com suporte ao Python 2.6 e 2.7: Exceto a OpenStack (CLI) que suporta o Python 3.4 Executa as mesmas ações da interface web e da CLI

48 Script de Exemplo Keystone from keystoneclient.v2_0 import client kclient = client.client(username= user, password= pass, tenant_name= tenant,auth_url= ) kclient.users.create(name= Filipe, password= 123, = ) i_am = kclient.users.find(name= Filipe ) kclient.users.delete(i_am)

49 Script de Exemplo Nova from novaclient.v1_1 import client nvclient = client.client(username= my_user, api_key= my_pass, project_id= my_tenant,auth_url= ) my_image = nvclient.images.find(name= Ubuntu ) nvclient.images.delete(my_image) nvclient.flavors.list()

50 Script de Exemplo Neutron from neutronclient.v2_0 import client neclient = client.client(username= user, password= pass, tenant_name= tenant,auth_url= ) new_net = { network :{ name : MY_NET, admin_state_up : True}} neclient.create_network(body=new_net) neclient.list_networks()

51 Script de Exemplo Swift from swiftclient import client sclient = client.connection(user= user, key= pass, auth_version= 2.0 tenant_name= tenant,auth_url= ) objects = sclient.get_container( my_container )[1] content = sclient.get_object( my_container, my_object ) sclient.delete_object( my_container, my_object )

52 #ficaadica :D

53 Qual o próximo passo? Horizon (Dashboard) Neutron (Network) Keystone (Identity) Cinder (Block storage) Glance (Image) Swift (Object Storage) Nova (Compute) Ceilometer (Telemetry) Heat (Orchestration)

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