Nova创建虚拟机实例过程简述

有了前面的一些基础之后，我们再来看一下，大家可能非常关系的一个问题，就是如何通过OpenStack创建一个虚拟机实例。本文注重结构性分析，细节性问题，请小伙伴们自己多思考撒，因为我也是正在边学Python，边看nova源码的，我的理解肯定会有错误的地方，也劳烦大神们，看到错误的时候，和小弟说一下，先谢了。

1、nova-api  <文件位于/nova/api/openstackcompute/server.py>

      nova-api起到了一个Cloud Controller的作用，主要为所有的API查询提供了一个接口（比如Openstack API ，EC2 API），引发多数业务流程的活动（如运行一个实例），并实施一些政策（主要是配额检查）。

      因为今天我们主题是虚拟机实例的启动过程，所以，重点关注/nova/api/openstackcompute/server.py。找到类class Controller(wsgi.Controller):create()代码段，我们知道nova-api的作用就是对外提供标准REST接口的服务。下面的代码段，已经标注了很多内容，大家看一下即可。

#对外提供创建虚拟机实例的外部接口，nova-api.create()
    #其中req是整个http报文内容，body就是REST中传递过来的参数
    #整个方法的作用是将REST接口参数映射到内部接口compute-api.create()
    #比如非常重要的环节，将image-flavor的id转换成虚拟机具体配置信息instanc_type
    def create(self, req, body):
        """Creates a new server for a given user."""
        if not self.is_valid_body(body, 'server'):
            raise exc.HTTPUnprocessableEntity()

        #A mapping object representing the string environment.
        #For example, environ['HOME'] is the pathname of your
        #home directory (on some platforms), and is equivalent to getenv("HOME") in C

        #对下面两个参数的讨论，设计到webob等概念，需要在以后做专门的讲述
        #*****************经常会用到的两个参数***************
        context = req.environ['nova.context']
        server_dict = body['server']
        #*****************经常会用到的两个参数***************

nova-api的create方法作用是将REST接口参数映射到内部接口compute-api.create()，参数转换完成后，create最后会调用如下代码，转去调用comput-api

(instances, resv_id) = self.compute_api.create(context,
                           inst_type,  ###*****已经转换的flavor
                           image_uuid,
                           display_name=name,
                           display_description=name,
                           key_name=key_name,
                           metadata=server_dict.get('metadata', {}),
                           access_ip_v4=access_ip_v4,
                           access_ip_v6=access_ip_v6,
                           injected_files=injected_files,
                           admin_password=password,
                           min_count=min_count,
                           max_count=max_count,
                           requested_networks=requested_networks,
                           security_group=sg_names,
                           user_data=user_data,
                           availability_zone=availability_zone,
                           config_drive=config_drive,
                           block_device_mapping=block_device_mapping,
                           auto_disk_config=auto_disk_config,
                           scheduler_hints=scheduler_hints,
                           legacy_bdm=legacy_bdm)

2、compute-api 的处理过程

       compute-api的作用是对外提供了管理compute的api接口，外部模块通过这些接口完成对计算资源的操作。

       

#*********************************#compute-api下面的create()函数*******************************#
    @hooks.add_hook("create_instance")
    def create(self, context, instance_type,     #由/nova/api/compute/service.py的套餐id转换到这个type
               image_href, kernel_id=None, ramdisk_id=None,
               min_count=None, max_count=None,
               display_name=None, display_description=None,
               key_name=None, key_data=None, security_group=None,
               availability_zone=None, user_data=None, metadata=None,
               injected_files=None, admin_password=None,
               block_device_mapping=None, access_ip_v4=None,
               access_ip_v6=None, requested_networks=None, config_drive=None,
               auto_disk_config=None, scheduler_hints=None, legacy_bdm=True):
        """
        Provision instances, sending instance information to the
        scheduler.  The scheduler will determine where the instance(s)
        go and will handle creating the DB entries.

        Returns a tuple of (instances, reservation_id)
        """
        #policy是nova中一个资格验证机制
        self._check_create_policies(context, availability_zone,
                requested_networks, block_device_mapping)
        #创建一个实例的函数，
        return self._create_instance(
                               context, instance_type,
                               image_href, kernel_id, ramdisk_id,
                               min_count, max_count,
                               display_name, display_description,
                               key_name, key_data, security_group,
                               availability_zone, user_data, metadata,
                               injected_files, admin_password,
                               access_ip_v4, access_ip_v6,
                               requested_networks, config_drive,
                               block_device_mapping, auto_disk_config,
                               scheduler_hints=scheduler_hints,
                               legacy_bdm=legacy_bdm)

我们看下上面的代码：a) 首先进行了能否创建实例的资格验证　　ｂ）再调用了_create_instance（）方法

3、在_create_instance（）方法中，做的一些操作有，验证各种参数，如意套餐类型instance_type是否存在，租户配额限制检查等，没问题后，commit一下，确定资源的占用。为了简化问题，我大概描述一下该方法做的事情，具体小伙伴们看一下代码就知道了。

完成上面的操作后，在_create_instance() 最后调用了 self.compute_task_api.build_instances(context,***）方法。

4、我们通过寻找compute_task_api，找到了这个其实conductor.ComputeTaskAPI()的一个对象。

注：关于conductor的话，我们单独还会再讲，G版中开始添加了这个conductor，以前的版本是没有这个东西的。主要作用是隔离compute对数据库的直接操作。

我们转到/nova/conductor/api.py文件下

#创建实例的调用
    def build_instances(self, context, instances, image, filter_properties,
            admin_password, injected_files, requested_networks,
            security_groups, block_device_mapping, legacy_bdm=True):
        self.conductor_compute_rpcapi.build_instances(context,
                instances=instances, image=image,
                filter_properties=filter_properties,
                admin_password=admin_password, injected_files=injected_files,
                requested_networks=requested_networks,
                security_groups=security_groups,
                block_device_mapping=block_device_mapping,
                legacy_bdm=legacy_bdm)

通过上述代码，我们看到，compute调用了conductor的API接口，再调用了conductor的RpcAPi接口，转到 /nova/conductor/rpcapi.py看如下代码：

#创建虚拟机实例
    def build_instances(self, context, instances, image, filter_properties,
            admin_password, injected_files, requested_networks,
            security_groups, block_device_mapping, legacy_bdm=True):
        instances_p = [jsonutils.to_primitive(inst) for inst in instances]
        image_p = jsonutils.to_primitive(image)

        cctxt = self.client.prepare(version='1.5')

        cctxt.cast(context, 'build_instances',
                   instances=instances_p, image=image_p,
                   filter_properties=filter_properties,
                   admin_password=admin_password,
                   injected_files=injected_files,
                   requested_networks=requested_networks,
                   security_groups=security_groups,
                   block_device_mapping=block_device_mapping,
                   legacy_bdm=legacy_bdm)

哈哈，看到了吧，上面的调用给conductor发送了一个rpc消息。根据OpenStack AMQP的rpc消息传递的原理，我们很顺理成章的转到 /nova/conductor/manager.py去查看是否在manager.py里面会有"build_instance"方法。找了下，果然有，请看如下代码：

def build_instances(self, context, instances, image, filter_properties,
            admin_password, injected_files, requested_networks,
            security_groups, block_device_mapping, legacy_bdm=True):

        request_spec = scheduler_utils.build_request_spec(context, image,
                                                          instances)
        request_spec.update({'block_device_mapping': block_device_mapping,
                             'security_group': security_groups})

        self.scheduler_rpcapi.run_instance(context, request_spec=request_spec,
                admin_password=admin_password, injected_files=injected_files,
                requested_networks=requested_networks, is_first_time=True,
                filter_properties=filter_properties,
                legacy_bdm_in_spec=legacy_bdm)

看到最后一行， self.scheduler_rpcapi.run_instance(context,***）方法，conductor通过调用Scheduler的rpcapi接口，把请求启动虚拟机的相关信息传递到调度器上。就是从这里开始，相关的工作就被转移到了Scheduler中了( 关于具体怎么调度的，会有专门的博文，讲述这个过程,今天只关注，虚拟机实例请求是怎么一步一步建立的)

5、再次转到/nova/scheduler/目录

（1）首先看/nova/shceduler/rpcapi.py

<strong> </strong>def run_instance(self, ctxt, request_spec, admin_password,
            injected_files, requested_networks, is_first_time,
            filter_properties, legacy_bdm_in_spec=True):
        version = '2.0'

        #制作成msg_kwargs的参数
        #消息参数（用户请求，过滤属性等等）
        msg_kwargs = {'request_spec': request_spec,
                      'admin_password': admin_password,
                      'injected_files': injected_files,
                      'requested_networks': requested_networks,
                      'is_first_time': is_first_time,
                      'filter_properties': filter_properties}

        if self.client.can_send_version('2.9'):
            version = '2.9'
            msg_kwargs['legacy_bdm_in_spec'] = legacy_bdm_in_spec
        cctxt = self.client.prepare(version=version)

        return cctxt.cast(ctxt, 'run_instance', **msg_kwargs)

继续看到最后一句，Scheduler-rpcpai把消息发送到了Scheduler的manager去处理具体的run_instance()方法。

(2) 看到/nova/scheduler/manager.py

找到如下代码：

#启动虚拟机
    def run_instance(self, context, request_spec, admin_password,
            injected_files, requested_networks, is_first_time,
            filter_properties, legacy_bdm_in_spec=True):
        """Tries to call schedule_run_instance on the driver.

        Sets instance vm_state to ERROR on exceptions
        """
        instance_uuids = request_spec['instance_uuids']
        """Compute-related Utilities and helpers."""
        #compute_utils = utils
        #EventReoprt()是一个类
        with compute_utils.EventReporter(context, conductor_api.LocalAPI(),
                                         'schedule', *instance_uuids):
            try:

                #调用driver（filter_scheduler.py）中的schedule_run_instance（）
                return self.driver.schedule_run_instance(context,
                        request_spec, admin_password, injected_files,
                        requested_networks, is_first_time, filter_properties,
                        legacy_bdm_in_spec)

上图代码中，driver通过动态读取nova.conf配置文件，我们知道 driver = Filter_Scheduler 。创建实例调度的时候，我们默认使用的是FilterScheduler类中的schedule_run_instance()方法，在该方法中，有如下调用，主要作用是通过_schedule方法，筛选出我们需要已经按照经过（Filters筛选+权重计算）的符合条件的最后weight_hosts列表。---筛选的具体过程，我们以后再看，现在暂不做讨论。

weighed_hosts = self._schedule(context, request_spec,
                                      filter_properties, instance_uuids)

（6）通过调用_provision_resource()方法，在选定的compute节点上运行虚拟机实例。

try:
                    #默认只要第一个符合条件的主机
                    #The best_host
                    weighed_host = weighed_hosts.pop(0)
                    LOG.info(_("Choosing host %(weighed_host)s "
                                "for instance %(instance_uuid)s"),
                              {'weighed_host': weighed_host,
                               'instance_uuid': instance_uuid})
                except IndexError:
                    raise exception.NoValidHost(reason="")

                #开始分配资源
                self._provision_resource(context, weighed_host,
                                         request_spec,
                                         filter_properties,
                                         requested_networks,
                                         injected_files, admin_password,
                                         is_first_time,
                                         instance_uuid=instance_uuid,
                                         legacy_bdm_in_spec=legacy_bdm_in_spec)

Scheduler通过一系列操作选定了最后的compute节点之后，必然要讲控制权，转移到compute中，所以，又要开始一次rpc调用了，如下面代码所述：

#*************调度完成，开始使用compute-Manager的run_instance()******************#
            self.compute_rpcapi.run_instance(context,
                    instance=updated_instance,
                    host=weighed_host.obj.host,
                    request_spec=request_spec,
                    filter_properties=filter_properties,
                    requested_networks=requested_networks,
                    injected_files=injected_files,
                    admin_password=admin_password, is_first_time=is_first_time,
                    node=weighed_host.obj.nodename,
                    legacy_bdm_in_spec=legacy_bdm_in_spec)
#*************调度完成，开始使用compute-Manager的run_instance()********************#

(7) 控制权转移，我们需要看/nova/compute目录了，因为前面已经讲过，rpc过来的消息，最后会经过compute-manager处理，所以，我们直接看 /nova/compute/compute.py下面的run_instance()方法，代码如下：

def run_instance(self, context, instance, request_spec=None,
                     filter_properties=None, requested_networks=None,
                     injected_files=None, admin_password=None,
                     is_first_time=False, node=None, legacy_bdm_in_spec=True):

        if filter_properties is None:
            filter_properties = {}

        @utils.synchronized(instance['uuid'])
        def do_run_instance():
            self._run_instance(context, request_spec,
                    filter_properties, requested_networks, injected_files,
                    admin_password, is_first_time, node, instance,
                    legacy_bdm_in_spec)
        do_run_instance()

至此，再经过compute内部一些操作，一个实例就创建完成了，具体细节不再讨论。