Fuel部署OpenStack过程及原理介绍

1 Fuel及其架构

Fuel是一个开源的OpenStack部署和管理的工具，它允许用户通过Web UI进行OpenStack的部署和管理，并可以通过插件来扩展。
Fuel的目标：加快和简化不同配置的OpenStack环境的部署、测试和维护。
Fuel面向普通用户提供了多种不同需求的简化的OpenStack部署方式，主要特性有：

• 自动发现硬件环境；
• UI界面配置；
• 多OpenStack集群管理；
• 可选是否做HA；
• 部署前的配置及网络检查；
• 部署后的OpenStack环境测试；
• UI界面实时查看日志；
• 支持CentOS和Ubuntu，通过扩展也可支持其他版本。

Fuel的架构如下：

Fuel由许多独立的组件构成，有些组件来自第三方，比如Cobbler、Puppet、Mcollective等。

• UI基于bootstrap和backbone框架使用JavaScript开发。
• Nailgun是Fuel的核心组件，使用Python开发。它提供用于部署和管理的REST API；管理磁盘卷配置数据、网络配置数据以及其他环境相关的数据。它能够根据编排逻辑按照正确顺序生成部署命令。Nailgun使用SQL数据库保存数据，使用AMQP服务与workers进行交互。用户通过Web UI或 Fuel CLI与其进行交互。
• Astute是另一个比较重要的组件，在部署时执行Nailgun的指令，其实它是相当于“包工头”，手下有Cobbler、Puppet、shell 脚本等。它与Nailgun通过AMQP进行数据交换。
• Cobbler用于网卡启动环境准备，其中也实现了Ironic的功能。
• Puppet用户部署，可以通过MCollective agent去管理其他的配置管理框架，比如Chef，SaltStack等。
• Mcollective agents用于执行类似硬件驱动清理、网络连接探查等特别任务。
• OSTF（OpenStack Testing Framework/Health Check）是一个独立的组件，用于在部署后测试OpenStack环境。

2 Fuel执行原理

上述Fuel各组件在Fuel Master节点中。
首先来看一下Master节点中最终要的组件Nailgun。我们在Web界面上创建环境、修改设置、添加节点配置角色等都是通过它来完成的。通常Nailgun使用PostgreSQL数据库来保存数据，包括所发现节点的硬件配置、角色、环境设置、当前部署状态与进度等。

2.1 发现节点

待部署节点通过网卡启动后，被Fuel的PXE发现并灌入bootstrap镜像启动。bootstrap中有一个特别的脚本叫做nailgun-agent.rb，它能够收集该节点的硬件信息并通过REST API提交给Nailgun，Nailgun会保存到数据库。

2.2 部署节点

当用户在Web页面点击“部署”按钮时，Nailgun基于环境设置、各节点信息等生产一个JSON结构的数据放在RabbitMQ队列中。Astute workers始终在坚定RabbitMQ队列，因此会很快收到任务并展开部署工作，所有的操作都来自Astute库。

2.2.1 节点准备

开始进行各节点的准备。Astute使用XML-RPC将这些节点的配置传给Cobbler，然后重启各节点，用MCollective agent只会Cobbler给各节点安装基础操作系统。

具体来说，当开始安装操作系统时，Astute会RabbitMQ队列中增加一条消息，该消息包含在各节点需要执行的操作。在每个待部署的节点上都有一个MCollective server，它们会持续监听队列中的消息，当收到这条消息后，便会指挥相应的MCollective agent来执行操作，其实这些agent就是包含一系列动作的Ruby脚本。

2.2.2 环境部署

各节点的基础操作系统安装完成后，Astute便开始部署OpenStack的服务了。
1. 首先，Astute通过uploadfile agent将节点配置传至节点机器的/etc/astute.yaml文件，该文件包含所在节点的所有参数和配置信息；
2. 然后，Astute通过puppetsync agent同步Puppet的modules和manifests到各节点。这个agent其实就是运行rsync命令，而rsyncd服务就在Master节点。
3. 同步完成后，Astute通过puppet apply（Fuel没有使用puppet的master-agent的方式，而是直接在各节点apply的）命令执行Puppet manifest的site.pp。MCollective agent使用daemonize工具在后台执行puppet(不过在Fuel9.0部署后的节点上没有找到这个文件)：

daemonize puppet apply /etc/puppet/manifests/site.pp

同时，Astute定期通过agent检查部署过程是否已经完成，并将进度通过RabbitMQ报告给Nailgun，从而可以在UI前端看到安装进度和实时的日志。

部署过程启动后，Puppet读取astute.yaml文件作为fact，然后转化数据到$fuel_settings数据结构中，后者在部署过程中用来获取所有的配置信息。

1. Puppet部署过程结束后，Astute将执行结果报告给Nailgun，当然用户可以随时通过Web界面或CLI来监控进度。
   

Fuel会在各个节点安装puppet-pull脚本。开发人员可以根据需要手动触发puppet的执行。
根据不同的环境配置或需求，Astute还会进行额外的动作：
* 生成和上传SSH key（应该是用于Fuel到各节点的免密码登录）；
* 网络检查时运行net_verify.py脚本；
* 部署完成后上传CirrOS镜像到Glance（就是TestVM）；
* 当有新节点部署后，更新其他所有节点的/etc/hosts文件；
* 当Ceph节点部署后，更新RadosGW map。
* 在删除节点或整个环境的时候使用MCollective agents来擦除相关节点的boot sector并重启，从而该节点又可以从新通过网卡启动并灌入bootstrap镜像以便用于OpenStack的部署。