【openstack】openstack中的消息队列
openstack中的消息队列
更新记录：
2013.4.28 增加版本号
版本：Essex版
1 openstack中消息队列的使用
nova中的每个组件都会连接消息服务器，一个组件可能是一个消息发送者（如API、Scheduler），也可能是一个消息接收者（如compute、volume、network）。发送消息有两种方式：同步调用rpc.call和异步调用rpc.cast
openstack内部一些对象：
l Topic Publisher：该对象在进行rpc.call或rpc.cast时创建，每个对象都会连接同一个topic类型的交换器，消息发送完毕后对象被回收。
l Direct Publisher：该对象在进行rpc.call调用时创建，用于向消息发送者返回响应。该对象会根据接收到的消息属性连接一个direct类型的交换器。
l Direct Consumer：该对象在进行rpc.call调用时创建，用于接收响应消息。每一个对象都会通过一个的队列连接一个direct类型的交换器（队列和交换器以UUID命名）。
l Topic Consumer：该对象在内部服务初始化时创建，在服务过程中一直存在。用于从队列中接收消息，调用消息属性中指定的函数。该对象通过一个共享队列或一个私有队列连接一个topic类型的交换器。每一个内部服务都有两个topic consumer，一个用于rpc.cast调用（此时连接的是binding-key为“topic”的共享队列）；另一个用于rpc.call调用（此时连接的是binding-key为“topic.host”的私有队列）
l Topic Exchange：topic类型交换器，每一个消息代理节点只有一个topic类型的交换器。
l Direct Exchange：direct类型的交换器，存在于rpc.call调用过程中，对于每一个rpc.call的调用，都会产生该对象的一个实例。
l Queue Element：消息队列。可以共享也可以私有。routing-key为“topic”的队列会在相同类型的服务中共享（如多个compute节点共享一个routing-key为“topic”的队列）。
各个对象的工作模型：
openstack中默认使用kombu（实现AMQP协议的Python函数库）连接RabbitMQ服务器。消息的收/发者都需要一个Connetion对象连接RabbitMQ服务器。
2 消息队列性能影响因素
消息队列在openstack整个架构中扮演着至关重要（交通枢纽）的作用，正是因为openstack部署的灵活性、模块的松耦合、架构的扁平化，反而使openstack更加依赖于消息队列（不一定使用RabbitMQ，可以是其他的消息队列产品），所以消息队列收发消息的性能和消息队列的HA能力直接影响openstack的性能。
在openstack中的任意时间点，影响消息服务器性能的的因素如下：
l 在rpc.call调用过程中：rpc.call的调用数决定了direct类型的交换器个数，相关的私有队列个数以及监听私有队列的direct consumer的个数。
l 工作者线程（内部服务）个数：相同属性的工作者线程（如compute节点）会共享一个队列，但每一个工作者线程都有一个私有队列。相同属性的工作者线程个数也决定了在topic类型交换器上的routing key的个数。
在实验环境下，主机名为kong，openstack各个组件启动后，会创建：
Ø Exchanges
1. nova (topic exchange)
Ø Queues
1. compute.kong
2. compute
3. network.kong
4. network
5. volume.kong
6. volume
7. scheduler.kong
8. scheduler
使用消息队列时有如下几个（Consumer类）属性：
Ø Durable：该属性决定了交换器和队列是否持久化，如持久化，则交换器和队列在RabbitMQ服务重启后仍然继续工作，否则交换器和队列的信息被清空。AMQP协议规定，持久化的队列只能绑定到持久化的交换器。
Ø Auto_delete：如果设置，则当所有队列结束后，交换器自动删除。默认为False。
Ø Exclusive：队列是否私有，如果该属性设置，则Auto_delete属性会自动生效。默认为False。
Ø Auto_ack：收到消息时是否自动发送回执。默认是False，要求消息接收者手动处理回执。
Ø No_ack：如果设置会提高性能，但会降低可靠性。
Ø Delivery_mode：消息的传输类型。目前RabbitMQ支持两种类型：
n 1或者“transient”：消息存储在内存，当服务器宕机或重启时消息丢失
n 2或者“persistent”：消息会同时在内存和硬盘保存，服务器宕机或重启时消息不丢失
默认为2。
在大规模部署的情况下，势必会对单节点的RabbitMQ server造成较大的负载，一旦发生单节点故障，整个openstack服务都会瘫痪。所以，部署时可以考虑使用RabbitMQ的HA等高级部署特性，具体参见RabbitMQ相关文档，在此不再赘述。
3 代码验证
3.1 服务的启动
根据以上分析可知，nova组件服务启动时会创建TopicConsumer，以“nova-compute”服务启动为例，在服务的启动过程中，会调用service::start()方法，在该方法中：
3.1.1 conn是什么？
是nova.openstack.common.amqp.ConnectionContext对象，这个对象是由RPC实现类调用create_connection()方法创建。RPC在openstack中有四种实现：
具体使用哪一种根据配置文件确定，默认的配置项是：
rpc_backend=nova.rpc.impl_kombu
ConnectionContext对象包含两个字段：
ü connection_pool：一个Connection对象池（继承自eventlet.pools.Pool），用于生成Connection对象。
ü connection：由connection_pool 生成。nova.openstack.common.rpc.impl_komku.Connection对象。该对象在初始化时，会根据配置的参数和策略连接RabbitMQ服务器。
3.1.2 rpc_dispatcher是什么？
RpcDispatcher对象。该对象中有属性callbacks，是一个包含ComputeManager对象的列表。用于接收到消息之后的处理。
3.1.3 三个create_consumer方法干了什么？
以第一个为例，在该函数中，创建了TopicConsumer对象。
3.1.4 consume_in_thread方法
在方法的实现里，又借助了evlentlet库创建超线程。在超线程主函数中调用了TopicConsumer对象的consume()方法（该类没有实现该方法，直接调用父类）。
对消息的处理包括：从消息中获取接口名称、获取接口参数、调用ComputeManager对象相应方法。
至此，“nova-compute”服务启动完成。
3.2 消息的发送
以创建虚拟机为例，由前几篇文章可知，经过Scheduler模块的过滤后，将创建虚拟机消息发送到对应的compute节点。
cast_to_compute_host方法的实现：
rpc.cast最终会创建一个TopicPublisher对象，并调用该对象的send方法。
由上可知，TopicConsumer对象会向名为“nova”的exchange上， 以 “compute.host”为routing-key发送消息。此时消息会发送到在名为“compute.host”队列上监听的TopicConsumer对象。